Varmebehandlingsproces

Varmebehandling refererer til en termisk metalbearbejdningsproces, hvor materialet er i fast tilstand ved hjælp af opvarmning, varmekonservering og afkøling for at opnå den ønskede struktur og egenskaber.

1. Normalisering: opvarmning af stål- eller ståldele til en passende temperatur over det kritiske punkt AC3 eller ACM i en vis periode og derefter afkøling i luft for at opnå en varmebehandlingsproces af perlitstruktur.

2. Udglødning: Det hypoeutektoide stålemne opvarmes til 20-40 grader over AC3, og efter at have holdt det i et stykke tid, afkøles det langsomt med ovnen (eller begraves i sand eller afkøles i kalk) til en varmebehandling proces med afkøling i luft under 500 grader.

3. Varmebehandling i fast opløsning: legeringen opvarmes til et højtemperatur-enfaset område og holdes ved en konstant temperatur, således at den overskydende fase opløses fuldstændigt i den faste opløsning og derefter hurtigt afkøles for at opnå en overmættet fast opløsning.

4. Ældning: Efter at legeringen er blevet udsat for opløsningsvarmebehandling eller kold plastisk deformation, når legeringen placeres ved stuetemperatur eller holdes lidt højere end stuetemperaturen, ændres dens egenskaber med tiden.

5. Behandling af fast opløsning: opløs fuldstændigt forskellige faser i legeringen, styrk den faste opløsning, forbedre sejheden og korrosionsbestandigheden, eliminere stress og blødgøre, for at fortsætte bearbejdningen og formningen.

6. Ældningsbehandling: Opvarmning og opretholdelse af temperaturen ved forstærkningsfasens udfældningstemperatur, således at forstærkningsfasen udfældes, hærdes og styrken forbedres.

7. Quenching: En varmebehandlingsproces, hvor stålet austenitiseres og derefter afkøles med en passende afkølingshastighed, således at emnet kan gennemgå martensit og andre ustabile mikrostrukturtransformationer i hele eller et vist område af tværsnittet.

8. Anløbning: Det bratkølede emne opvarmes til en passende temperatur under det kritiske punkt AC1 i et vist tidsrum og afkøles derefter ved en metode, der opfylder kravene for at opnå den nødvendige struktur og egenskaber.

9. Carbonitrering af stål: Carbonitriding er processen med at infiltrere kulstof og nitrogen i overfladen af ​​stål på samme tid. Traditionelt er carbonitrering, også kendt som cyanidering, meget udbredt til middeltemperaturgascarbonitrering og lavtemperaturgascarbonitrering (dvs. blød gasnitrering). Hovedformålet med middeltemperatur gascarbonitrering er at forbedre stålets hårdhed, slidstyrke og træthedsstyrke. Lavtemperaturgascarbonitrering er hovedsageligt nitrering, og dets hovedformål er at forbedre slidstyrken og modstandsdygtigheden over for beslaglæggelse af stål.

10. Bratkøling og temperering: Det er generelt sædvanligt at kombinere varmebehandling med bratkøling og højtemperaturtempering som bratkøling og temperering. Sluknings- og hærdningsbehandling er meget udbredt i forskellige vigtige strukturelle dele, især de plejlstænger, bolte, gear og aksler, der arbejder under skiftende belastninger. Den hærdede sorbitstruktur opnås efter quenching og tempereringsbehandling, og dens mekaniske egenskaber er bedre end den normaliserede sorbitstruktur med samme hårdhed. Dens hårdhed afhænger af anløbningstemperaturen ved høje temperaturer og er relateret til stålets hærdningsstabilitet og størrelsen af ​​emnesektionen, generelt mellem HB200-350.

11. Lodning: en varmebehandlingsproces, hvor to emner opvarmes, smeltes og bindes sammen med slaglodning.

For det andet processens egenskaber

Metalvarmebehandling er en af ​​de vigtige processer i maskinfremstilling. Sammenlignet med andre forarbejdningsprocesser ændrer varmebehandling generelt ikke formen og den samlede kemiske sammensætning af emnet, men ændrer mikrostrukturen inde i emnet eller ændrer den kemiske sammensætning af emnets overflade. , for at give eller forbedre arbejdsemnets ydeevne. Det er kendetegnet ved at forbedre den iboende kvalitet af emnet, som generelt ikke er synligt for det blotte øje. For at få metalemnet til at have de nødvendige mekaniske egenskaber, fysiske egenskaber og kemiske egenskaber, ud over det rimelige valg af materialer og forskellige formningsprocesser, er varmebehandlingsprocessen ofte afgørende. Stål er det mest udbredte materiale i maskinindustrien. Mikrostrukturen af ​​stål er kompleks og kan styres ved varmebehandling. Derfor er varmebehandling af stål hovedindholdet i metalvarmebehandling. Derudover kan aluminium, kobber, magnesium, titanium osv. og deres legeringer også ændre deres mekaniske, fysiske og kemiske egenskaber gennem varmebehandling for at opnå anderledes ydeevne.

3. Proces

Varmebehandlingsprocessen omfatter generelt tre processer med opvarmning, varmekonservering og afkøling, og nogle gange er der kun to processer til opvarmning og afkøling. Disse processer er indbyrdes forbundne og uafbrudte.

Opvarmning er en af ​​de vigtige processer ved varmebehandling. Der er mange opvarmningsmetoder til metalvarmebehandling. De tidligste brugte trækul og kul som varmekilder, og for nylig blev der brugt flydende og gasbrændstoffer. Anvendelsen af ​​elektricitet gør opvarmning let at kontrollere og fri for miljøforurening. Disse varmekilder kan bruges til direkte opvarmning eller indirekte opvarmning gennem smeltede salte eller metaller, såvel som flydende partikler.

Når metallet opvarmes, udsættes emnet for luften, og der forekommer ofte oxidation og afkulning (det vil sige, at kulstofindholdet på overfladen af ​​ståldelen reduceres), hvilket har en meget negativ indvirkning på overfladeegenskaberne af dele efter varmebehandling. Derfor bør metallet normalt opvarmes i en kontrolleret atmosfære eller beskyttende atmosfære, i smeltet salt og i vakuum, og det kan også beskyttes ved belægning eller emballeringsmetoder.

Opvarmningstemperaturen er en af ​​de vigtige procesparametre i varmebehandlingsprocessen. Valget og styringen af ​​varmetemperaturen er de vigtigste spørgsmål for at sikre kvaliteten af ​​varmebehandlingen. Opvarmningstemperaturen varierer med det metalmateriale, der skal behandles, og formålet med varmebehandlingen, men generelt opvarmes det over faseovergangstemperaturen for at opnå en højtemperaturstruktur. Derudover tager transformationen en vis tid. Derfor, når overfladen af ​​metalemnet når den krævede opvarmningstemperatur, skal den holdes ved denne temperatur i en vis periode for at gøre de indre og ydre temperaturer konsistente, og mikrostrukturen ændres fuldstændigt. Denne periode kaldes holdetiden. Når der anvendes opvarmning med høj energitæthed og overfladevarmebehandling, er opvarmningshastigheden ekstremt høj, og der er generelt ingen holdetid, mens holdetiden ved kemisk varmebehandling ofte er længere.

Køling er også et uundværligt trin i varmebehandlingsprocessen. Kølemetoden varierer med forskellige processer, hovedsageligt kontrollerende afkølingshastigheden. Generelt er afkølingshastigheden ved udglødning den langsomste, afkølingshastigheden for normalisering er hurtigere, og afkølingshastigheden for bratkøling er hurtigere. Der er dog også forskellige krav på grund af forskellige ståltyper. For eksempel kan hulhærdet stål hærdes med samme afkølingshastighed som normalisering.

Fire, procesklassificering

Metalvarmebehandlingsprocessen kan groft opdeles i tre kategorier: overordnet varmebehandling, overfladevarmebehandling og kemisk varmebehandling. I henhold til de forskellige varmemedier, varmetemperaturer og kølemetoder kan hver kategori opdeles i flere forskellige varmebehandlingsprocesser. Det samme metal anvender forskellige varmebehandlingsprocesser for at opnå forskellige strukturer og har således forskellige egenskaber. Stål er det mest udbredte metal i industrien, og stålets mikrostruktur er også den mest komplekse, så der er mange typer af stålvarmebehandlingsprocesser.

Den samlede varmebehandling er en metalvarmebehandlingsproces, der opvarmer emnet som helhed og derefter afkøler det med en passende hastighed for at opnå den nødvendige metallografiske struktur for at ændre dets overordnede mekaniske egenskaber. Den overordnede varmebehandling af stål har generelt fire grundlæggende processer: udglødning, normalisering, bratkøling og temperering.

Process betyder:

Udglødning er at opvarme emnet til en passende temperatur, vedtage forskellige holdetider i henhold til materialet og emnets størrelse og derefter langsomt afkøle det, formålet er at få metallets indre struktur til at nå eller tæt på ligevægtstilstanden, opnå god proces ydeevne og ydeevne, eller til yderligere quenching Forbered til organisation.

Normalisering er at opvarme emnet til en passende temperatur og derefter afkøle det i luften. Effekten af ​​normalisering svarer til virkningen af ​​udglødning, men den opnåede struktur er finere. Det bruges ofte til at forbedre skæreydelsen af ​​materialer og bruges nogle gange til nogle dele med lave krav. som den sidste varmebehandling.

Bratkøling er hurtig afkøling af arbejdsemnet i et bratkølingsmedium såsom vand, olie eller andre uorganiske salte og organiske vandige opløsninger efter opvarmning og ved at holde arbejdsemnet varmt. Efter bratkøling bliver stålet hårdt, men bliver samtidig skørt. For at eliminere skørheden i tide, er det generelt nødvendigt at temperere i tide.

For at reducere sprødheden af ​​ståldele holdes de bratkølede ståldele ved en passende temperatur højere end stuetemperatur, men lavere end 650 grader C i lang tid, og derefter afkøles. Denne proces kaldes temperering. Udglødning, normalisering, slukning og temperering er de "fire brande" i den samlede varmebehandling. Blandt dem er quenching og temperering nært beslægtede og bruges ofte sammen, og ingen af ​​dem er uundværlige. De "fire brande" har udviklet forskellige varmebehandlingsprocesser med forskellige opvarmningstemperaturer og kølemetoder. For at opnå en vis styrke og sejhed kaldes processen med at kombinere bratkøling og højtemperaturtempering for bratkøling og temperering. Efter at nogle legeringer er bratkølet for at danne en overmættet fast opløsning, holdes de ved stuetemperatur eller en lidt højere passende temperatur i lang tid for at forbedre legeringens hårdhed, styrke eller elektriske og magnetiske egenskaber. En sådan varmebehandlingsproces kaldes ældningsbehandling.

Metoden til at kombinere trykdeformation og varmebehandling effektivt og tæt for at få emnet til at opnå god styrke og sejhed kaldes deformationsvarmebehandling; varmebehandling i en negativ trykatmosfære eller vakuum kaldes vakuumvarmebehandling, hvilket ikke kun gør, at emnet ikke oxideres eller afkulles, overfladen af ​​emnet efter behandling holdes glat, og arbejdsemnets ydeevne forbedres.

Overfladevarmebehandling er en metalvarmebehandlingsproces, der kun opvarmer overfladen af ​​emnet for at ændre overfladens mekaniske egenskaber. For kun at opvarme emnets overfladelag uden at lade for meget varme passere ind i emnets inderside, skal den anvendte varmekilde have en høj energitæthed, det vil sige, at der tilføres en større mængde varmeenergi til emnet. per arealenhed, således at overfladelaget eller lokalarealet påemnet kan være kortvarigt eller øjeblikkeligt. nå høj temperatur. De vigtigste metoder til overfladevarmebehandling er flammeslukning og induktionsvarmebehandling. Almindeligt anvendte varmekilder er flammer som oxyacetylen eller oxypropan, induceret strøm, laser og elektronstråle.

Kemisk varmebehandling er en metalvarmebehandlingsproces, der ændrer den kemiske sammensætning, struktur og egenskaber af emnets overflade. Forskellen mellem kemisk varmebehandling og overfladevarmebehandling er, at førstnævnte ændrer den kemiske sammensætning af emnets overflade. Kemisk varmebehandling er at opvarme emnet i et medium (gas, væske, fast stof) indeholdende kulstof, salt eller andre legeringselementer og holde det i lang tid, så overfladelaget på emnet infiltreres med elementer som kulstof nitrogen, bor og chrom. Efter at elementerne er infiltreret, udføres nogle gange andre varmebehandlingsprocesser såsom bratkøling og temperering. De vigtigste metoder til kemisk varmebehandling er karburering, nitrering og metallisering.

Varmebehandling er en af ​​de vigtige processer i fremstillingen af ​​mekaniske dele og værktøjer. Generelt kan det sikre og forbedre emnets forskellige egenskaber, såsom slidstyrke, korrosionsbestandighed osv. Det kan også forbedre emnets struktur og spændingstilstand for at lette forskellige kolde og varme bearbejdninger.

For eksempel: hvidt støbejern kan være formbart støbejern efter langvarig udglødningsbehandling for at forbedre plasticiteten; gear anvender den korrekte varmebehandlingsproces, og levetiden kan fordobles eller snesevis af gange højere end for gear uden varmebehandling; At infiltrere nogle legeringselementer har nogle dyre legerede stålegenskaber, som kan erstatte nogle varmebestandige stål og rustfrit stål; næsten alle værktøjer og matricer skal varmebehandles, før de kan bruges.

Hvorfor skal stålrør varmebehandles?

Funktionen af ​​varmebehandling er at forbedre de mekaniske egenskaber af stålrør og præcisionsstålrør, eliminere resterende stress og forbedre bearbejdningsydelsen af ​​stålrør.

I henhold til de forskellige formål med varmebehandling kan varmebehandlingsprocessen opdeles i to kategorier: foreløbig varmebehandling og endelig varmebehandling.

1. Forberedende varmebehandling

Formålet med forberedende varmebehandling er at forbedre bearbejdeligheden, eliminere indre stress og forberede en god metallografisk struktur til den endelige varmebehandling. Varmebehandlingsprocessen omfatter udglødning, normalisering, ældning, bratkøling og temperering osv.

(1) Udglødning og normalisering

Udglødning og normalisering bruges til varmbearbejdede emner. Kulstofstål og legeret stål med kulstofindhold større end {{0}},5 procent udglødes ofte for at reducere deres hårdhed og lette at skære; kulstofstål og legeret stål med kulstofindhold mindre end 0,5 procent, for at undgå at klæbe til kniven, når deres hårdhed er for lav, Og brugen af ​​normaliseringsbehandling. Udglødning og normalisering kan stadig forfine korn og ensartet struktur for at forberede den efterfølgende varmebehandling. Udglødning og normalisering er normalt planlagt efter emnefremstilling og før grovbearbejdning.

(2) Aldringsbehandling

Ældningsbehandling bruges hovedsageligt til at eliminere den interne spænding, der genereres ved fremstilling og bearbejdning af emner.

For at undgå overdreven transportbelastning, for dele med generel præcision, kan en ældningsbehandling arrangeres før efterbehandling. For dele med høje præcisionskrav (såsom kassen til koordinatboremaskinen osv.), bør der arrangeres to eller flere ældningsbehandlingsprocedurer. Simple dele er generelt ikke genstand for ældningsbehandling.

Ud over støbegods, for nogle præcisionsdele med dårlig stivhed (såsom præcisions blyskruer), for at eliminere den indre spænding, der genereres under bearbejdningen og stabilisere bearbejdningsnøjagtigheden af ​​delene, arrangeres der ofte flere ældningsbehandlinger mellem skrub- og halv- efterbehandling. For nogle skaftdele bør ældningsbehandling også arrangeres efter udretningsprocessen.

(3) Slukning og temperering

Quenching and temperering er højtemperatur-hærdningsbehandlingen efter bratkøling, som kan opnå en ensartet og omhyggelig hærdet sorbitstruktur for at forberede sig på reduktionen af ​​deformation under efterfølgende overfladesluknings- og nitreringsbehandling. Derfor kan bratkøling og temperering også bruges som en foreløbig varmebehandling.

På grund af de gode omfattende mekaniske egenskaber af delene efter bratkøling og temperering, kan nogle dele, der ikke kræver høj hårdhed og slidstyrke, også bruges som den endelige varmebehandlingsproces.

2. Afsluttende varmebehandling

Formålet med den endelige varmebehandling er at forbedre mekaniske egenskaber såsom hårdhed, slidstyrke og styrke.

1 Slukning

Bratkøling omfatter overflade- og integral bratkøling. Blandt dem er overfladeslukning i vid udstrækning på grund af mindre deformation, oxidation og afkulning, og overfladeslukning har også fordelene ved høj ekstern styrke og god slidstyrke, samtidig med at god intern sejhed og stærk slagfasthed opretholdes. For at forbedre de mekaniske egenskaber af overfladehærdede dele kræves ofte varmebehandling såsom bratkøling og temperering eller normalisering som en foreløbig varmebehandling. Den generelle procesrute er: blankning -- smedning -- normalisering (udglødning) -- skrubbearbejdning -- bratkøling og hærdning -- semi-finishing -- overflade quenching -- efterbehandling.

(2) Karburering og bratkøling

Karburering og bratkøling er velegnet til stål med lavt kulstofindhold og lavt legeret stål. Først øges kulstofindholdet i delens overfladelag. Efter bratkøling kan overfladelaget opnå høj hårdhed, mens kernen stadig bevarer en vis styrke og høj sejhed og plasticitet. Karburering er opdelt i overordnet karburering og lokal karburering. Ved lokal karburering bør der tages anti-udsivningsforanstaltninger (kobber- eller anti-udsivningsmateriale-plettering) for den ikke-karburerede del. På grund af den store deformation af karburering og bratkøling, og karbureringsdybden er generelt mellem 0,5 og 2 mm, er karbureringsprocessen generelt arrangeret mellem halvfinish og finish.

Procesruten er generelt: blankning - smedning - normalisering - ru, semi-finishing - carburizing og quenching - finish.

Når den ikke-karburerede del af den lokale karburerede del vedtager procesplanen for fjernelse af det overskydende karburerede lag efter at have øget kvoten, skal processen med at fjerne det overskydende karburerede lag arrangeres efter karburering og før bratkøling.

(3) Nitreringsbehandling

Nitrering er en metode til at infiltrere nitrogenatomer i metaloverfladen for at opnå et lag af nitrogenholdige forbindelser. Nitreringslaget kan forbedre hårdheden, slidstyrken, udmattelsesstyrken og korrosionsbestandigheden af ​​delens overflade. Fordi nitreringstemperaturen er lav, deformationen er lille, og nitreringslaget er tyndt (generelt ikke mere end 0.6~0.7 mm), bør nitreringsprocessen arrangeres så langt tilbage som muligt. For at reducere deformationen under nitrering er det generelt nødvendigt at temperere ved høj temperatur for at aflaste spændingen.

Derudover kan rulleherden kontinuerlig varmebehandlingsovn i henhold til dens struktur opdeles i et-trins, to-trins og tre-trins stålrør. To-trins eller tre-trins rulle-ildovne bruges mest til lys varmebehandling af sømløse stålrør og kaldes generelt roller hearth lyse varmebehandlingsovne. En rulle ildsted kontinuerlig varmebehandlingsovn.

Varmebehandlingsmetoden er specificeret på den sømløse stålrørstandard; nogle produkter. Standarden specificerer de ydeevnekrav, som sømløse stålrør skal opfylde. Generelt er den færdige varmebehandling af sømløse stålrør med lavt kulstofstål for det meste fuldt udglødet eller normaliseret; mens det chrom-nikkel austenitiske sømløse stålrør i rustfrit stål vedtager løsningsbehandling Shandong Sinoma stålrør.

Efter at det sømløse stålrør er varmvalset, presses de ikke-metalliske indeslutninger i stålet (hovedsageligt sulfider og oxider og silikater) til tynde plader, og der opstår et delaminerings- (sandwich) fænomen. Restbelastning forårsaget af ujævn afkøling er meget større end belastning forårsaget af belastning.