Հալվածքների ջերմային մշակում. Ջերմային բուժման տեսակները

2024 Հեղինակ: Howard Calhoun | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2023-12-17 10:30

Հալվածքների ջերմային մշակումը սեւ և գունավոր մետալուրգիայի արտադրության գործընթացի անբաժանելի մասն է: Այս ընթացակարգի արդյունքում մետաղները կարողանում են փոխել իրենց բնութագրերը պահանջվող արժեքներին: Այս հոդվածում մենք կքննարկենք ժամանակակից արդյունաբերության մեջ օգտագործվող ջերմային մշակման հիմնական տեսակները:

Ջերմային մշակման էություն

Կիսաֆաբրիկատների արտադրության ժամանակ մետաղական մասերը ենթարկվում են ջերմային մշակման՝ նրանց տալով ցանկալի հատկություններ (ամրություն, կոռոզիայից դիմադրություն և մաշվածություն և այլն): Համաձուլվածքների ջերմային մշակումը արհեստականորեն ստեղծված պրոցեսների ամբողջություն է, որի ընթացքում բարձր ջերմաստիճանի ազդեցության տակ համաձուլվածքներում տեղի են ունենում կառուցվածքային և ֆիզիկական և մեխանիկական փոփոխություններ, սակայն նյութի քիմիական բաղադրությունը պահպանվում է։

Ջերմային բուժման նպատակը

Մետաղական արտադրանքները, որոնք ամեն օր օգտագործվում են ազգային տնտեսության բոլոր ոլորտներում, պետք է համապատասխանեն մաշվածության դիմադրության բարձր պահանջներին: Մետաղը, որպես հումք, պետք է ամրապնդվի անհրաժեշտ կատարողական հատկություններով, ինչը կարող է լինելենթարկվել բարձր ջերմաստիճանի. Բարձր ջերմաստիճաններով համաձուլվածքների ջերմային մշակումը փոխում է նյութի սկզբնական կառուցվածքը, վերաբաշխում է դրա բաղկացուցիչ բաղադրիչները, փոխակերպում բյուրեղների չափն ու ձևը։ Այս ամենը հանգեցնում է մետաղի ներքին լարման նվազագույնի և դրանով իսկ մեծացնում է նրա ֆիզիկական և մեխանիկական հատկությունները։

Ջերմային մշակման տեսակները

Մետաղների համաձուլվածքների ջերմային մշակումը հանգում է երեք պարզ գործընթացի՝ հումքի (կիսաֆաբրիկատի) տաքացում մինչև ցանկալի ջերմաստիճանը, անհրաժեշտ ժամանակի համար սահմանված պայմանների պահպանումը և արագ սառեցումը: Ժամանակակից արտադրության մեջ օգտագործվում են ջերմային մշակման մի քանի տեսակներ, որոնք տարբերվում են որոշ տեխնոլոգիական հատկանիշներով, սակայն գործընթացի ալգորիթմն ընդհանուր առմամբ ամենուր նույնն է մնում։

Ջերմային մշակման կատարման եղանակի համաձայն առանձնանում են հետևյալ տեսակները՝

• Ջերմային (կարծրացում, կոփում, կռում, ծերացում, կրիոգեն բուժում):
• Ջերմամեխանիկական բուժումը ներառում է բարձր ջերմաստիճանի բուժում՝ համակցված համաձուլվածքի վրա մեխանիկական ազդեցության հետ:
• Քիմիո-ջերմային ներառում է մետաղի ջերմային մշակում, որին հաջորդում է արտադրանքի մակերեսի հարստացումը քիմիական տարրերով (ածխածին, ազոտ, քրոմ և այլն):

Հալեցում

Եռացումը արտադրական գործընթաց է, որի ընթացքում մետաղները և համաձուլվածքները տաքացվում են մինչև նախապես որոշված ջերմաստիճանը, այնուհետև այն վառարանի հետ միասին, որտեղ տեղի է ունեցել պրոցեդուրան, բնականորեն շատ դանդաղ սառչում են: Հալման արդյունքում հնարավոր է լինում վերացնել քիմիական կազմի անհամասեռություններընյութեր, թեթևացնել ներքին սթրեսը, հասնել հատիկավոր կառուցվածքի և որպես այդպիսին բարելավել, ինչպես նաև նվազեցնել համաձուլվածքի կարծրությունը՝ դրա հետագա մշակումը հեշտացնելու համար: Գոյություն ունի թրծման երկու տեսակ՝ առաջին և երկրորդ տեսակի թրծում։

Առաջին կարգի եռացումը ենթադրում է ջերմային մշակում, որի արդյունքում համաձուլվածքի ֆազային վիճակի փոփոխությունը քիչ է կամ բացակայում է։ Այն ունի նաև իր սորտերը. համասեռացված - հալման ջերմաստիճանը 1100-1200 է, նման պայմաններում համաձուլվածքները պահվում են 8-15 ժամ, վերաբյուրեղացման (t 100-200-ում) հյուսումը կիրառվում է գամված պողպատի համար, այսինքն՝ արդեն դեֆորմացված։ սառը լինելը։

Երկրորդ տեսակի հալումը հանգեցնում է խառնուրդի զգալի փուլային փոփոխությունների: Այն ունի նաև մի քանի տեսակներ.

• Լրիվ եռացում - համաձուլվածքի տաքացում 30-50-ով այս նյութին բնորոշ կրիտիկական ջերմաստիճանի նիշից բարձր և սառեցում նշված արագությամբ (200/ժամ՝ ածխածնային պողպատներ, 100/ժամ և 50/ժամ՝ ցածր խառնուրդով և բարձր - համաձուլված պողպատներ, համապատասխանաբար).
• Անավարտ. ջեռուցում մինչև կրիտիկական կետ և դանդաղ սառեցում:
• Դիֆուզիոն - հալման ջերմաստիճան 1100-1200.
• Իզոթերմ - ջեռուցումը տեղի է ունենում նույն կերպ, ինչ լրիվ հալման դեպքում, սակայն դրանից հետո արագ սառեցումը կատարվում է կրիտիկականից մի փոքր ցածր ջերմաստիճանի և թողնում օդում սառչի։
• Նորմալացված - ամբողջական թրծում մետաղի հետագա սառեցմամբ օդում և ոչ վառարանում:

Կարծրացում

Կաղապարելը մանիպուլյացիա էհամաձուլվածքով, որի նպատակն է հասնել մետաղի մարտենզիտային փոխակերպման, որը նվազեցնում է արտադրանքի ճկունությունը և մեծացնում նրա ամրությունը։ Հանգստացումը, ինչպես նաև եռացումը ներառում է մետաղի ջեռուցումը վառարանում կրիտիկական ջերմաստիճանից մինչև մարման ջերմաստիճանը, տարբերությունը կայանում է նրանում, որ սառեցման ավելի բարձր արագությունը տեղի է ունենում հեղուկ լոգարանում: Կախված մետաղից և նույնիսկ նրա ձևից, օգտագործվում են կարծրացման տարբեր տեսակներ՝

• Կարծրացում նույն միջավայրում, այսինքն՝ նույն լոգարանում հեղուկով (ջուր մեծ մասերի համար, յուղ՝ փոքր մասերի համար):
• Ընդմիջվող կարծրացում - սառեցումը տեղի է ունենում երկու հաջորդական փուլով. սկզբում հեղուկում (ավելի սուր հովացուցիչ նյութ) մինչև մոտավորապես 300 ° C ջերմաստիճանի, այնուհետև օդում կամ մեկ այլ յուղի բաղնիքում:
• Քայլ - երբ արտադրանքը հասնում է պնդացման ջերմաստիճանի, այն որոշ ժամանակ սառչում է հալած աղերի մեջ, որից հետո սառչում է օդում։
• Իզոթերմ - տեխնոլոգիան շատ նման է աստիճանային կարծրացմանը, տարբերվում է միայն մարտենզիտային փոխակերպման ջերմաստիճանում արտադրանքի պահպանման ժամանակով։
• Ինքնահամալրվող կարծրացումը տարբերվում է այլ տեսակներից նրանով, որ տաքացվող մետաղն ամբողջությամբ չի սառչում, ինչի արդյունքում հատվածի մեջտեղում մնում է տաք տարածք: Այս մանիպուլյացիայի արդյունքում արտադրանքը ձեռք է բերում մակերեսի վրա աճող ամրության և մեջտեղում բարձր մածուցիկության հատկություններ: Այս համադրությունը կարևոր է հարվածային գործիքների համար (մուրճեր, սայրեր և այլն)

Արձակուրդ

կոփումը համաձուլվածքների ջերմային մշակման վերջին փուլն է, որը որոշում էմետաղի վերջնական կառուցվածքը. Կոփման հիմնական նպատակն է նվազեցնել մետաղական արտադրանքի փխրունությունը: Սկզբունքն այն է, որ մասը ջեռուցվի կրիտիկական ջերմաստիճանից ցածր ջերմաստիճանի և սառչի: Քանի որ տարբեր նպատակների համար մետաղական արտադրանքի ջերմամշակման ռեժիմները և հովացման արագությունը կարող են տարբեր լինել, գոյություն ունի կոփման երեք տեսակ՝

• Բարձր - ջեռուցման ջերմաստիճանը գտնվում է 350-600-ից մինչև կրիտիկականից ցածր արժեք: Այս պրոցեդուրան առավել հաճախ օգտագործվում է մետաղական կոնստրուկցիաների համար։
• Միջին - ջերմային մշակում t 350-500-ում, սովորական գարնանային արտադրանքների և աղբյուրների համար:
• Ցածր - արտադրանքի տաքացման ջերմաստիճանը 250-ից ոչ բարձր է, ինչը թույլ է տալիս հասնել մասերի բարձր ամրության և մաշվածության դիմադրության։

Ծերացում

Ծերացումը համաձուլվածքների ջերմային մշակումն է, որն առաջացնում է գերհագեցած մետաղի քայքայման գործընթացները մարելուց հետո: Ծերացման արդյունքը պատրաստի արտադրանքի կարծրության, բերքատվության և ամրության սահմանների ավելացումն է։ Ծերացման է ենթարկվում ոչ միայն չուգունը, այլև գունավոր մետաղները, ներառյալ հեշտությամբ դեֆորմացվող ալյումինե համաձուլվածքները: Եթե կարծրացման ենթարկված մետաղական արտադրանքը պահվում է նորմալ ջերմաստիճանում, ապա դրանում տեղի են ունենում գործընթացներ, որոնք հանգեցնում են ուժի ինքնաբուխ աճի և ճկունության նվազմանը: Սա կոչվում է մետաղի բնական ծերացում: Եթե նույն մանիպուլյացիան արվի բարձր ջերմաստիճանի դեպքում, այն կկոչվի արհեստական ծերացում։

կրիոգեն բուժում

Փոփոխություններ համաձուլվածքների կառուցվածքում,ինչը նշանակում է, որ դրանց հատկությունները կարելի է ձեռք բերել ոչ միայն բարձր, այլև չափազանց ցածր ջերմաստիճաններով։ Համաձուլվածքների ջերմային մշակումը զրոյից ցածր t-ում կոչվում է կրիոգեն: Այս տեխնոլոգիան լայնորեն կիրառվում է ազգային տնտեսության տարբեր ոլորտներում՝ որպես հավելում բարձր ջերմաստիճանի ջերմային մշակումների, քանի որ այն կարող է զգալիորեն նվազեցնել ջերմային կարծրացման գործընթացների արժեքը։

Հալվածքների կրիոգեն մշակումն իրականացվում է t -196-ում՝ հատուկ կրիոգեն պրոցեսորով: Այս տեխնոլոգիան կարող է զգալիորեն մեծացնել մշակված մասի ծառայության ժամկետը և հակակոռոզիոն հատկությունները, ինչպես նաև վերացնել վերամշակման անհրաժեշտությունը:

Ջերմամեխանիկական բուժում

Հալվածքների մշակման նոր մեթոդը համատեղում է մետաղների մշակումը բարձր ջերմաստիճաններում պլաստիկ վիճակում գտնվող արտադրանքի մեխանիկական դեֆորմացիայի հետ: Ջերմամեխանիկական բուժումը (TMT) ըստ ավարտման մեթոդի կարող է լինել երեք տեսակի՝

• Ցածր ջերմաստիճանի TMT-ն բաղկացած է երկու փուլից՝ պլաստիկ դեֆորմացիա, որին հաջորդում է մասի մարումը և կոփումը: TMT-ի այլ տեսակներից հիմնական տարբերությունը տաքացման ջերմաստիճանն է մինչև համաձուլվածքի աուստենիտիկ վիճակ:
• Բարձր ջերմաստիճանի TMT ներառում է համաձուլվածքի տաքացում մինչև մարտենզիտային վիճակ՝ զուգակցված պլաստիկ դեֆորմացիայի հետ:
• Նախնական - դեֆորմացիան կատարվում է t 20-ում, որին հաջորդում է մետաղի կարծրացումը և կոփումը:

Քիմիական-ջերմային բուժում

Փոխել համաձուլվածքների կառուցվածքը և հատկություններըդա հնարավոր է նաև քիմի-ջերմային մշակման միջոցով, որը միավորում է մետաղների վրա ջերմային և քիմիական ազդեցությունները։ Այս ընթացակարգի վերջնական նպատակը, ի լրումն արտադրանքին ավելացած ուժ, կարծրություն և մաշվածության դիմադրություն հաղորդելուց, նաև թթվային դիմադրության և հրդեհային դիմադրության ապահովումն է: Այս խումբը ներառում է ջերմային մշակման հետևյալ տեսակները՝

• Ցեմենտացումն իրականացվում է արտադրանքի մակերեսին լրացուցիչ ամրություն հաղորդելու համար։ Ընթացակարգի էությունը մետաղը ածխածնով հագեցնելն է։ Կարբյուրացումը կարող է իրականացվել երկու եղանակով՝ պինդ և գազային ածխաջրացում: Առաջին դեպքում մշակված նյութը ածխի և դրա ակտիվացնողի հետ միասին տեղադրվում է վառարանում և տաքացվում մինչև որոշակի ջերմաստիճան, որից հետո այն պահվում է այս միջավայրում և սառչում։ Գազի ածխաջրացման դեպքում արտադրանքը տաքացնում են ջեռոցում մինչև 900 ածխածնային գազի անընդհատ հոսքի տակ։
• Nitriding-ը մետաղական արտադրանքների քիմիական-ջերմային մշակում է՝ ազոտային միջավայրում դրանց մակերեսը հագեցնելու միջոցով: Այս ընթացակարգի արդյունքը մասի առաձգականության բարձրացումն է և կոռոզիոն դիմադրության բարձրացումը:
• Ցիանացումը մետաղի հագեցվածությունն է միաժամանակ ազոտով և ածխածնով։ Միջավայրը կարող է լինել հեղուկ (հալած ածխածին և ազոտ պարունակող աղեր) և գազային։
• Դիֆուզիոն ծածկույթը մետաղական արտադրանքներին ջերմակայունություն, թթվային դիմադրություն և մաշվածության դիմադրություն հաղորդելու ժամանակակից մեթոդ է: Նման համաձուլվածքների մակերեսը հագեցած է տարբեր մետաղներով (ալյումին, քրոմ) և մետալոիդներով (սիլիցիում, բոր):

Հատկություններչուգունի ջերմային մշակում

Չուգունի համաձուլվածքները ենթարկվում են ջերմային մշակման՝ օգտագործելով մի փոքր այլ տեխնոլոգիա, քան գունավոր մետաղների համաձուլվածքները: Չուգունը (մոխրագույն, բարձր ամրության, լեգիրված) ենթարկվում է ջերմային մշակման հետևյալ տեսակներին. կռում (t 500-650-ում), նորմալացում, կարծրացում (շարունակական, իզոթերմ, մակերեսային), կոփում, ազոտավորում (մոխրագույն չուգուն), ալյումինացում (պառլիտիկ չուգուն), քրոմապատում։ Այս բոլոր ընթացակարգերը արդյունքում զգալիորեն բարելավում են վերջնական թուջե արտադրանքի հատկությունները. մեծացնում է ծառայության ժամկետը, վերացնում է արտադրանքի օգտագործման ընթացքում ճաքերի հավանականությունը, բարձրացնում է չուգունի ամրությունը և ջերմակայունությունը:

Գունավոր համաձուլվածքների ջերմային մշակում

Գունավոր մետաղները և համաձուլվածքները ունեն միմյանցից տարբեր հատկություններ, հետևաբար մշակվում են տարբեր մեթոդներով։ Այսպիսով, պղնձի համաձուլվածքները ենթարկվում են վերաբյուրեղացման կռման՝ քիմիական կազմը հավասարեցնելու համար։ Արույրի համար նախատեսված է ցածր ջերմաստիճանի եռացման տեխնոլոգիա (200-300), քանի որ այս խառնուրդը հակված է խոնավ միջավայրում ինքնաբուխ ճաքերի: Բրոնզը ենթարկվում է համասեռացման և եռացման մինչև 550 թ. Մագնեզիումը թրծվում է, մարվում և ենթարկվում արհեստական ծերացման (մարած մագնեզիումի դեպքում բնական ծերացումը տեղի չի ունենում): Ալյումինը, ինչպես և մագնեզիումը, ենթարկվում է ջերմային մշակման երեք մեթոդի՝ կռում, կարծրացում և հնացում, որից հետո ալյումինի ալյումինի համաձուլվածքները զգալիորեն մեծացնում են իրենց ամրությունը: Տիտանի համաձուլվածքների վերամշակումը ներառում է.

CV

Մետաղների և համաձուլվածքների ջերմային մշակումը հիմնական տեխնոլոգիական գործընթացն է ինչպես գունավոր, այնպես էլ գունավոր մետալուրգիայում: Ժամանակակից տեխնոլոգիաները ունեն մի շարք ջերմային մշակման մեթոդներ՝ յուրաքանչյուր տեսակի մշակված համաձուլվածքների ցանկալի հատկություններին հասնելու համար: Յուրաքանչյուր մետաղ ունի իր կրիտիկական ջերմաստիճանը, ինչը նշանակում է, որ ջերմային մշակումը պետք է իրականացվի՝ հաշվի առնելով նյութի կառուցվածքային և ֆիզիկաքիմիական բնութագրերը: Ի վերջո, դա ոչ միայն կհասնի ցանկալի արդյունքների, այլև զգալիորեն կհեշտացնի արտադրական գործընթացները: