Ⅰ.Основниот концепт на термичка обработка.
А. Основниот концепт на термичка обработка.
Основните елементи и функции натермичка обработка:
1.Греење
Целта е да се добие униформа и фина аустенитна структура.
2.Држење
Целта е да се осигура дека работното парче е темелно загреано и да се спречи декарбуризација и оксидација.
3.Ладење
Целта е да се трансформира устенитот во различни микроструктури.
Микроструктури по термичка обработка
За време на процесот на ладење по загревањето и задржувањето, аустенитот се трансформира во различни микроструктури во зависност од стапката на ладење. Различни микроструктури покажуваат различни својства.
Б. Основниот концепт на термичка обработка.
Класификација врз основа на методите за греење и ладење, како и микроструктурата и својствата на челикот
1. Конвенционален термички третман (вкупен термички третман): калење, жарење, нормализирање, гаснење
2.Површински термички третман: површинско гаснење, индукциско загревање површинско гасење, гасење на површината за греење со пламен, гасење на површината за греење со електричен контакт.
3. Хемиски термички третман: карбуризирање, нитридирање, карбонитридирање.
4. Други термички третмани: термички третман со контролирана атмосфера, вакуум термички третман, деформациски термички третман.
C. Критична температура на челиците
Критичната температура на трансформација на челикот е важна основа за одредување на процесите на загревање, задржување и ладење при термичка обработка. Се одредува со фазен дијаграм железо-јаглерод.
Клучен заклучок:Вистинската критична температура на трансформација на челикот секогаш заостанува зад теоретската критична температура на трансформација. Тоа значи дека за време на загревањето е потребно прегревање, а за време на ладењето потребно е недоволно ладење.
Ⅱ.Anealing и нормализирање на челик
1. Дефиниција на Annealing
Греењето вклучува загревање на челикот до температура над или под критичната точка Ac1, задржувајќи го на таа температура, а потоа полека ладење, обично во печката, за да се постигне структура блиску до рамнотежа.
2. Цел на жарење
① Прилагодете ја цврстината за обработка: Постигнување цврстина што може да се обработи во опсег од HB170~230.
②Олеснете го преостанатиот стрес: Спречува деформација или пукање за време на следните процеси.
③Рафинирајте ја структурата на зрната: Ја подобрува микроструктурата.
④Подготовка за финален термички третман: Се добива грануларен (сфероидизиран) перлит за последователно гаснење и калење.
3. Spheroidizing Annealing
Спецификации на процесот: Температурата на греењето е блиску до точката Ac₁.
Цел: Да се сфероидизира цементитот или карбидите во челикот, што резултира со зрнест (сфероидизиран) перлит.
Применлив опсег: Се користи за челици со еутектоидни и хипереутектоидни состави.
4. Дифузно жарење (хомогенизирачко жарење)
Спецификации на процесот: Температурата на греењето е малку под solvus линијата на фазниот дијаграм.
Цел: Да се елиминира сегрегацијата.
① за нискијаглероден челиксо содржина на јаглерод помала од 0,25%, се претпочита нормализирање наместо жарење како подготвителна термичка обработка.
②За средно јаглероден челик со содржина на јаглерод помеѓу 0,25% и 0,50%, или жарење или нормализирање може да се користи како подготвителна термичка обработка.
③За челик со средно до високо јаглерод со содржина на јаглерод помеѓу 0,50% и 0,75%, се препорачува целосно жарење.
④ За високијаглероден челиксо содржина на јаглерод поголема од 0,75%, прво се користи нормализирање за елиминирање на мрежата Fe3C, проследено со сфероидизирачко жарење.
Ⅲ.Калење и калење на челик
А.Калење
1. Дефиниција за гаснење: гаснењето вклучува загревање на челикот до одредена температура над точката Ac3 или Ac1, држејќи го на таа температура, а потоа ладење со брзина поголема од критичната стапка на ладење за да се формира мартензит.
2. Цел на гаснењето: Примарната цел е да се добие мартензит (или понекогаш понизок баинит) за да се зголеми тврдоста и отпорноста на абење на челикот. Гаснењето е еден од најважните процеси на термичка обработка на челикот.
3.Одредување на температури на гаснење за различни видови челик
Хипоевтектоиден челик: Ac₃ + 30°C до 50°C
Еутектоиден и хиперевтектоиден челик: Ac1 + 30°C до 50°C
Легуриран челик: 50°C до 100°C над критичната температура
4. Карактеристики на ладење на идеален медиум за гаснење:
Бавно ладење пред температурата на „носот“: за доволно намалување на термичкиот стрес.
Висок капацитет за ладење Температура во близина на „носот“: За да се избегне формирање на немартезитни структури.
Бавно ладење во близина на точката M₅: да се минимизира стресот предизвикан од мартензитната трансформација.
5. Методи на гаснење и нивните карактеристики:
①Едноставно гаснење: Лесно за ракување и погодно за мали работни парчиња со едноставна форма. Резултирачката микроструктура е мартензит (М).
②Двојно гаснење: Покомплексно и тешко за контролирање, што се користи за сложени облици на високојаглероден челик и поголеми работни парчиња од легиран челик. Резултирачката микроструктура е мартензит (М).
③ Скршено гаснење: Покомплексен процес, кој се користи за големи работни парчиња од легиран челик во сложена форма. Резултирачката микроструктура е мартензит (М).
④Изотермално гаснење: Се користи за мали работни парчиња во сложена форма со високи барања. Резултирачката микроструктура е долен баинит (Б).
6. Фактори кои влијаат на стврднувањето
Нивото на стврднување зависи од стабилноста на суперладениот аустенит во челик. Колку е поголема стабилноста на супероладениот аустенит, толку е подобра стврднувањето и обратно.
Фактори кои влијаат на стабилноста на суперладен аустенит:
Позиција на C-кривата: Ако кривата C се помести надесно, критичната стапка на ладење за гаснење се намалува, со што се подобрува стврднувањето.
Клучен заклучок:
Секој фактор што ја поместува C-кривата надесно ја зголемува стврднувањето на челикот.
Главен фактор:
Хемиски состав: Освен кобалтот (Co), сите легирани елементи растворени во аустенит ја зголемуваат стврднувањето.
Колку е поблиску содржината на јаглерод до еутектоидниот состав во јаглеродниот челик, толку повеќе C-кривата се поместува надесно и толку е поголема стврднувањето.
7.Определување и претставување на стврднување
① Тест за стврднување со крајно гаснење: Стврднувањето се мери со користење на методот на тест со крајно гасење.
②Метод на критичен дијаметар на гаснење: Критичниот дијаметар на гаснење (D₀) го претставува максималниот дијаметар на челикот што може целосно да се стврдне во специфичен медиум за гаснење.
Б. Калење
1. Дефиниција за калење
Калењето е процес на термичка обработка каде што изгасениот челик повторно се загрева до температура под А1 точката, се одржува на таа температура и потоа се лади до собна температура.
2. Цел на калење
Намалете го или елиминирајте го преостанатиот стрес: Спречува деформација или пукање на работното парче.
Намалете го или елиминирајте го преостанатиот аустенит: ги стабилизира димензиите на работното парче.
Елиминирајте ја кршливоста на изгасениот челик: ги прилагодува микроструктурата и својствата за да ги задоволи барањата на работното парче.
Важна забелешка: челикот треба веднаш да се кали по гаснењето.
3. Процеси на калење
1. Ниско калење
Цел: Да се намали стресот при гаснење, да се подобри цврстината на работното парче и да се постигне висока цврстина и отпорност на абење.
Температура: 150°C ~ 250°C.
Перформанси: Цврстина: HRC 58 ~ 64. Висока цврстина и отпорност на абење.
Апликации: Алатки, калапи, лежишта, карбуризирани делови и површински стврднати компоненти.
2. Високо калење
Цел: Да се постигне висока цврстина заедно со доволна цврстина и цврстина.
Температура: 500°C ~ 600°C.
Перформанси: Цврстина: HRC 25 ~ 35. Добри севкупни механички својства.
Апликации: шахти, запчаници, поврзувачки прачки итн.
Термичка рафинирање
Дефиниција: гаснењето проследено со калење на висока температура се нарекува термичко рафинирање или едноставно калење. Челикот обработен со овој процес има одлични вкупни перформанси и е широко користен.
Ⅳ.Површинска термичка обработка на челик
А.Површинско гаснење на челици
1. Дефиниција за површинско стврднување
Површинското стврднување е процес на термичка обработка дизајниран да го зајакне површинскиот слој на работното парче со брзо загревање за да го трансформира површинскиот слој во аустенит и потоа брзо да го лади. Овој процес се изведува без да се менува хемискиот состав на челикот или структурата на јадрото на материјалот.
2. Материјали кои се користат за површинско стврднување и пост-стврднување структура
Материјали кои се користат за површинско стврднување
Типични материјали: средно јаглероден челик и средно јаглероден легиран челик.
Предтретман: Типичен процес: Калење. Ако основните својства не се критични, наместо тоа може да се користи нормализирање.
Структура по стврднување
Површинска структура: Површинскиот слој обично формира зацврстена структура како што се мартензит или баинит, што обезбедува висока цврстина и отпорност на абење.
Структура на јадрото: Јадрото на челикот генерално ја задржува својата оригинална структура, како што е перлит или калена состојба, во зависност од процесот на предтретман и својствата на основниот материјал. Ова осигурува дека јадрото одржува добра цврстина и сила.
Б.Карактеристики на индукциското површинско стврднување
1.Висока температура на греење и брз пораст на температурата: Индукциското стврднување на површината обично вклучува високи температури на загревање и брзи стапки на загревање, што овозможува брзо загревање за кратко време.
2. Структура на фино зрно од устенит во површинскиот слој: за време на брзото загревање и последователниот процес на гаснење, површинскиот слој формира фини зрна од устенит. По гаснењето, површината првенствено се состои од фин мартензит, со цврстина обично 2-3 HRC повисока од конвенционалното гаснење.
3.Добар квалитет на површината: Поради краткото време на загревање, површината на работното парче е помалку склона кон оксидација и декарбуризација, а деформацијата предизвикана од гаснење е минимизирана, обезбедувајќи добар квалитет на површината.
4. Висока јачина на замор: Трансформацијата на мартензитната фаза во површинскиот слој генерира притисок на притисок, што ја зголемува силата на замор на работното парче.
5. Висока производна ефикасност: Индукцијата површинско стврднување е погодна за масовно производство, нудејќи висока оперативна ефикасност.
В. Класификација на хемиска термичка обработка
Карбуризирање, карбуризирање, карбуризирање, хромизирање, силиконизирање, силиконизирање, силиконизирање, карбонитридирање, борокарбуризирање
D. Карбурирање на гас
Гас карбуризирање е процес каде што работното парче се става во запечатена печка за карбурирање на гас и се загрева до температура што го трансформира челикот во аустенит. Потоа, средството за карбуризирање се капе во печката или директно се внесува карбуризирачка атмосфера, дозволувајќи им на јаглеродните атоми да се дифузираат во површинскиот слој на работното парче. Овој процес ја зголемува содржината на јаглерод (wc%) на површината на работното парче.
√ Средства за карбуризирање:
•Гасови богати со јаглерод: Како што се јаглен гас, течен нафтен гас (ТНГ), итн.
•Органски течности: Како што се керозин, метанол, бензен итн.
√Параметри на процесот на карбуризирање:
•Температура на јаглеродизирање: 920~950°C.
•Време на карбурирање: Зависи од саканата длабочина на карбуризираниот слој и температурата на карбуризирање.
Е. Термичка обработка по карбуризирање
Челикот мора да се подложи на термичка обработка по карбуризацијата.
Процес на термичка обработка по карбуризација:
√Калење + Калење со ниски температури
1.Директно гаснење по претходно ладење + калење со ниска температура: работното парче претходно се лади од температурата на карбуризирање до малку над температурата Ar1 на јадрото и потоа веднаш се гаси, проследено со калење на ниска температура на 160-180°C.
2. Еднократно гаснење по претходно ладење + калење со ниска температура: По карбуризирањето, работното парче полека се лади на собна температура, а потоа повторно се загрева за гаснење и калење на ниска температура.
3. Двојно гаснење по претходно ладење + калење со ниска температура: По карбуризирање и бавно ладење, работното парче поминува низ две фази на загревање и гаснење, проследено со калење со ниска температура.
Ⅴ.Хемиски термички третман на челици
1.Дефиниција за хемиски термички третман
Хемиска термичка обработка е процес на термичка обработка во кој челичното работно парче се става во специфичен активен медиум, се загрева и се одржува на температура, дозволувајќи им на активните атоми во медиумот да се дифузираат во површината на работното парче. Ова го менува хемискиот состав и микроструктурата на површината на работното парче, а со тоа ги менува неговите својства.
2.Основен процес на хемиски термички третман
Распаѓање: За време на загревањето, активниот медиум се распаѓа, ослободувајќи активни атоми.
Апсорпција: Активните атоми се адсорбираат од површината на челикот и се раствораат во цврстиот раствор на челикот.
Дифузија: Активните атоми апсорбирани и растворени на површината на челикот мигрираат во внатрешноста.
Видови на индукциско површинско стврднување
a.Индукционо греење со висока фреквенција
Тековна фреквенција: 250~300 kHz.
Длабочина на стврднат слој: 0,5-2,0 mm.
Апликации: Запчаници со средни и мали модули и мали до средни вратила.
б. Индукциско греење со средна фреквенција
Тековна фреквенција: 2500~8000 kHz.
Длабочина на стврднат слој: 2~10 mm.
Апликации: Поголеми шахти и големи до средни запчаници на модули.
в.Индукциско греење со моќност и фреквенција
Тековна фреквенција: 50 Hz.
Длабочина на стврднат слој: 10~15 mm.
Примени: Работни парчиња за кои е потребен многу длабок стврднат слој.
3. Индукција површинско стврднување
Основен принцип на индукциско површинско стврднување
Ефект на кожата:
Кога наизменичната струја во индукцискиот калем индуцира струја на површината на работното парче, поголемиот дел од индуцираната струја е концентрирана во близина на површината, додека речиси ниту една струја не поминува низ внатрешноста на работното парче. Овој феномен е познат како ефект на кожата.
Принцип на индукциско површинско стврднување:
Врз основа на ефектот на кожата, површината на работното парче брзо се загрева до температурата на устенитизирање (се зголемува до 800~1000°C за неколку секунди), додека внатрешноста на работното парче останува речиси незагреана. Работното парче потоа се лади со прскање со вода, со што се постигнува површинско стврднување.
4.Крутост на темпераментот
Калење Крутост во изгаснат челик
Кршливоста на калење се однесува на феноменот каде што цврстината на ударот на изгасениот челик значително се намалува кога се калени на одредени температури.
Прв тип на кршливост при калење
Температурен опсег: 250°C до 350°C.
Карактеристики: Ако изгасениот челик се калел во овој температурен опсег, голема е веројатноста да се развие овој тип на калење кршливост, што не може да се елиминира.
Решение: Избегнувајте калење на изгаснат челик во овој температурен опсег.
Првиот тип на калење кршливост е исто така познат како нискотемпературна кршливост при калење или неповратна кршливост при калење.
Ⅵ.Калење
1. Калењето е финален процес на термичка обработка што следи по гаснењето.
Зошто на изгасените челици им треба калење?
Микроструктура по гаснење: По гаснењето, микроструктурата на челикот обично се состои од мартензит и резидуален аустенит. И двете се метастабилни фази и ќе се трансформираат под одредени услови.
Карактеристики на Мартензитот: Мартензитот се карактеризира со висока цврстина, но исто така и висока кршливост (особено кај игла-како мартензит со висок јаглерод), што не ги задоволува барањата за изведба за многу апликации.
Карактеристики на Мартензитната трансформација: Трансформацијата во мартензит се случува многу брзо. По гаснењето, работното парче има преостанати внатрешни напрегања што може да доведат до деформација или пукање.
Заклучок: Работното парче не може да се користи директно по гаснењето! Калењето е неопходно за да се намалат внатрешните напрегања и да се подобри цврстината на работното парче, што го прави погоден за употреба.
2.Разлика помеѓу стврднување и капацитет на стврднување:
Стврднување:
Стврднувањето се однесува на способноста на челикот да постигне одредена длабочина на стврднување (длабочината на стврднатиот слој) по гаснењето. Тоа зависи од составот и структурата на челикот, особено неговите легирани елементи и видот на челикот. Стврднувањето е мерка за тоа колку добро челикот може да се стврдне низ неговата дебелина за време на процесот на гаснење.
Цврстина (капацитет на стврднување):
Цврстината, или капацитетот на стврднување, се однесува на максималната цврстина што може да се постигне во челикот по гаснењето. Во голема мера е под влијание на содржината на јаглерод во челикот. Поголемата содржина на јаглерод генерално води до поголема потенцијална цврстина, но тоа може да се ограничи со легираните елементи на челикот и ефективноста на процесот на гаснење.
3. Стврднување на челик
√Концепт за стврднување
Стврднувањето се однесува на способноста на челикот да постигне одредена длабочина на мартензитско стврднување по гаснењето од температурата на устенитизирање. Поедноставно кажано, тоа е способноста на челикот да формира мартензит за време на гаснењето.
Мерење на стврднување
Големината на стврднување е означена со длабочината на стврднатиот слој добиен во одредени услови по гаснењето.
Длабочина на стврднат слој: Ова е длабочината од површината на работното парче до регионот каде што структурата е половина мартензит.
Вообичаени медиуми за гаснење:
• Вода
Карактеристики: Економичен со силна способност за ладење, но има висока стапка на ладење во близина на точката на вриење, што може да доведе до прекумерно ладење.
Примена: Обично се користи за јаглеродни челици.
Солена вода: Раствор од сол или алкали во вода, кој има поголем капацитет за ладење на високи температури во споредба со водата, што го прави погоден за јаглеродни челици.
• Масло
Карактеристики: Обезбедува побавна стапка на ладење при ниски температури (блиску до точката на вриење), што ефикасно ја намалува тенденцијата за деформација и пукање, но има помала способност за ладење при високи температури.
Примена: Погоден за легирани челици.
Видови: Вклучува масло за гаснење, машинско масло и дизел гориво.
Време на загревање
Времето на загревање се состои и од брзината на загревање (времето потребно за да се постигне саканата температура) и од времето на задржување (времето што се одржува на целната температура).
Принципи за одредување на времето на загревање: Обезбедете рамномерна распределба на температурата низ работното парче, и внатре и надвор.
Обезбедете целосна аустенитизација и дека формираниот аустенит е униформен и фин.
Основа за одредување на времето на загревање: Обично се проценува со помош на емпириски формули или се одредува преку експериментирање.
Медиуми за гаснење
Два клучни аспекти:
а. Стапка на ладење: Повисоката стапка на ладење промовира формирање на мартензит.
б. Преостанат стрес: Повисоката стапка на ладење го зголемува преостанатиот стрес, што може да доведе до поголема тенденција за деформација и пукање на работното парче.
Ⅶ.Нормализација
1. Дефиниција за нормализирање
Нормализирањето е процес на термичка обработка во кој челикот се загрева до температура од 30°C до 50°C над температурата на Ac3, се одржува на таа температура, а потоа се лади со воздух за да се добие микроструктура блиску до состојбата на рамнотежа. Во споредба со жарењето, нормализирањето има побрза стапка на ладење, што резултира со пофина структура на перлит (P) и поголема цврстина и цврстина.
2. Цел на нормализирање
Целта на нормализирање е слична на онаа на жарењето.
3. Примени на нормализирање
•Елиминирање на мрежен секундарен цементит.
•Служат како финална термичка обработка за делови со помали барања.
• Дејствува како подготвителна термичка обработка за структурен челик со низок и среден јаглерод за да се подобри обработливоста.
4.Видови на жарење
Првиот тип на жарење:
Цел и функција: Целта не е да се поттикне фазна трансформација, туку да се премине челикот од неурамнотежена во избалансирана состојба.
Видови:
• Дифузионо жарење: има за цел да го хомогенизира составот со елиминирање на сегрегацијата.
•Рекристализација на жарење: ја враќа еластичноста со елиминирање на ефектите од стврднувањето.
• Греење за ослободување од стрес: Ги намалува внатрешните напрегања без да ја менува микроструктурата.
Втор тип на жарење:
Цел и функција: има за цел да ја промени микроструктурата и својствата, постигнувајќи микроструктура во која доминира перлит. Овој тип, исто така, гарантира дека дистрибуцијата и морфологијата на перлитот, феритот и карбидите ги исполнуваат специфичните барања.
Видови:
•Целосно жарење: го загрева челикот над температурата на Ac3 и потоа полека го лади за да создаде униформа перлит структура.
•Нецелосно жарење: Го загрева челикот помеѓу Ac1 и Ac3 температурите за делумно да ја трансформира структурата.
•Изотермално жарење: Го загрева челикот до над Ac3, проследено со брзо ладење до изотермална температура и задржување за да се постигне саканата структура.
• Сфероидизирачко жарење: Произведува сфероидна карбидна структура, подобрувајќи ја обработливоста и цврстината.
Ⅷ.1.Дефиниција за термичка обработка
Термичка обработка се однесува на процес во кој металот се загрева, се одржува на одредена температура, а потоа се лади додека е во цврста состојба за да се промени неговата внатрешна структура и микроструктура, а со тоа да се постигнат саканите својства.
2.Карактеристики на термичка обработка
Термичката обработка не го менува обликот на работното парче; наместо тоа, ја менува внатрешната структура и микроструктурата на челикот, што пак ги менува својствата на челикот.
3. Цел на термичка обработка
Целта на термичката обработка е да се подобрат механичките или преработувачките својства на челикот (или работните парчиња), целосно да се искористи потенцијалот на челикот, да се подобри квалитетот на работното парче и да се продолжи неговиот животен век.
4.Клучен заклучок
Дали својствата на материјалот може да се подобрат преку термичка обработка, критично зависи од тоа дали има промени во неговата микроструктура и структура за време на процесот на загревање и ладење.
Време на објавување: 19.08.2024