Warmtebehandeling van legeringen. Soorten warmtebehandeling

2024 Auteur: Howard Calhoun | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2023-12-17 10:36

Warmtebehandeling van legeringen is een integraal onderdeel van het productieproces van ferro- en non-ferrometallurgie. Als resultaat van deze procedure kunnen metalen hun eigenschappen veranderen naar de vereiste waarden. In dit artikel zullen we de belangrijkste soorten warmtebehandeling bekijken die in de moderne industrie worden gebruikt.

Essentie van warmtebehandeling

Tijdens de productie van halffabrikaten worden metalen onderdelen thermisch behandeld om ze de gewenste eigenschappen te geven (sterkte, weerstand tegen corrosie en slijtage, enz.). Warmtebehandeling van legeringen is een reeks kunstmatig gecreëerde processen waarbij structurele en fysieke en mechanische veranderingen optreden in legeringen onder invloed van hoge temperaturen, maar waarbij de chemische samenstelling van de stof behouden blijft.

Warmtebehandeling doel

Metalen producten die dagelijks in alle sectoren van de nationale economie worden gebruikt, moeten voldoen aan hoge eisen op het gebied van slijtvastheid. Metaal, als grondstof, moet worden versterkt met de nodige prestatie-eigenschappen, wat kan zijn:worden blootgesteld aan hoge temperaturen. Warmtebehandeling van legeringen met hoge temperaturen verandert de oorspronkelijke structuur van een stof, herverdeelt de samenstellende componenten, transformeert de grootte en vorm van kristallen. Dit alles leidt tot minimalisering van de interne spanning van het metaal en verhoogt zo de fysieke en mechanische eigenschappen.

Soorten warmtebehandeling

Warmtebehandeling van metaallegeringen komt neer op drie eenvoudige processen: het verhitten van de grondstof (halffabrikaat) tot de gewenste temperatuur, gedurende de vereiste tijd onder de gespecificeerde omstandigheden houden en snelle afkoeling. In de moderne productie worden verschillende soorten warmtebehandeling gebruikt, die verschillen in sommige technologische kenmerken, maar het procesalgoritme blijft over het algemeen overal hetzelfde.

Volgens de methode voor het uitvoeren van warmtebehandeling zijn er de volgende typen:

• Thermisch (harden, temperen, gloeien, veroudering, cryogene behandeling).
• Thermomechanische behandeling omvat behandeling bij hoge temperatuur gecombineerd met mechanische actie op de legering.
• Chemico-thermisch omvat de warmtebehandeling van metaal, gevolgd door verrijking van het oppervlak van het product met chemische elementen (koolstof, stikstof, chroom, enz.).

Ontharden

Gloeien is een productieproces waarbij metalen en legeringen worden verwarmd tot een vooraf bepaalde temperatuur en vervolgens, samen met de oven waarin de procedure plaatsvond, heel langzaam op natuurlijke wijze afkoelen. Door gloeien is het mogelijk om de inhomogeniteiten van de chemische samenstelling te eliminerenstoffen, interne spanning verlichten, een korrelstructuur bereiken en als zodanig verbeteren, evenals de hardheid van de legering verminderen om de verdere verwerking ervan te vergemakkelijken. Er zijn twee soorten gloeien: gloeien van de eerste en tweede soort.

Eerste klas gloeien impliceert warmtebehandeling, waardoor er weinig of geen verandering is in de fasetoestand van de legering. Het heeft ook zijn eigen variëteiten: gehomogeniseerd - de gloeitemperatuur is 1100-1200, onder dergelijke omstandigheden worden de legeringen 8-15 uur bewaard, herkristallisatie (op 100-200) wordt gloeien gebruikt voor geklonken staal, dat wil zeggen, al vervormd koud zijn.

Het gloeien van de tweede soort leidt tot significante faseveranderingen in de legering. Het heeft ook verschillende soorten:

• Volledig uitgloeien - verwarming van de legering 30-50 boven de kritische temperatuurmarkering die kenmerkend is voor deze stof en afkoeling met de gespecificeerde snelheid (200 / uur - koolstofstaal, 100 / uur en 50 / uur - laaggelegeerd en hoog -gelegeerd staal, respectievelijk).
• Onvolledig - verwarming tot een kritiek punt en langzame afkoeling.
• Diffusie - gloeitemperatuur 1100-1200.
• Isotherm - verwarming vindt plaats op dezelfde manier als bij volledig uitgloeien, maar daarna wordt snelle koeling uitgevoerd tot een temperatuur die iets onder de kritische temperatuur ligt en laat men deze afkoelen aan de lucht.
• Genormaliseerd - volledig gloeien met daaropvolgende koeling van het metaal in lucht, en niet in een oven.

Verharding

Temping is manipulatiemet een legering die tot doel heeft een martensitische transformatie van het metaal te bewerkstelligen, waardoor de taaiheid van het product wordt verminderd en de sterkte ervan wordt vergroot. Afschrikken, evenals gloeien, houdt in dat het metaal in een oven boven de kritische temperatuur wordt verwarmd tot de afschriktemperatuur, het verschil zit hem in de hogere afkoelsnelheid die optreedt in het vloeistofbad. Afhankelijk van het metaal en zelfs de vorm worden verschillende soorten verharding gebruikt:

• Verharding in dezelfde omgeving, dat wil zeggen in hetzelfde bad met vloeistof (water voor grote delen, olie voor kleine delen).
• Intermitterende uitharding - afkoeling vindt plaats in twee opeenvolgende fasen: eerst in een vloeistof (een scherpere koelvloeistof) tot een temperatuur van ongeveer 300, daarna in lucht of in een ander oliebad.
• Getrapt - wanneer het product de uithardingstemperatuur bereikt, wordt het enige tijd afgekoeld in gesmolten zouten, gevolgd door afkoeling aan de lucht.
• Isotherm - technologie lijkt sterk op stapverharding, verschilt alleen in de houdtijd van het product bij de martensitische transformatietemperatuur.
• Zelfhardende verharding verschilt van andere soorten doordat het verwarmde metaal niet volledig wordt afgekoeld, waardoor er een warm gebied in het midden van het onderdeel achterblijft. Als resultaat van deze manipulatie verkrijgt het product de eigenschappen van verhoogde sterkte aan het oppervlak en hoge viscositeit in het midden. Deze combinatie is essentieel voor percussie-instrumenten (hamers, beitels, enz.)

Vakantie

Temperen is de laatste fase van de warmtebehandeling van legeringen, die bepa altde uiteindelijke structuur van het metaal. Het belangrijkste doel van temperen is om de brosheid van een metalen product te verminderen. Het principe is om het onderdeel te verwarmen tot een temperatuur onder de kritische temperatuur en af te koelen. Aangezien de warmtebehandelingsmodi en de koelsnelheid van metalen producten voor verschillende doeleinden kunnen verschillen, zijn er drie soorten ontlaten:

• Hoog - de verwarmingstemperatuur is van 350-600 tot een waarde onder de kritische. Deze procedure wordt meestal gebruikt voor metalen constructies.
• Medium - warmtebehandeling bij t 350-500, gebruikelijk voor lenteproducten en veren.
• Laag - de verwarmingstemperatuur van het product is niet hoger dan 250, waardoor een hoge sterkte en slijtvastheid van onderdelen kan worden bereikt.

Veroudering

Veroudering is de warmtebehandeling van legeringen, waardoor de ontledingsprocessen van een oververzadigd metaal na afschrikken ontstaan. Het resultaat van veroudering is een verhoging van de grenzen van hardheid, opbrengst en sterkte van het eindproduct. Niet alleen gietijzer is onderhevig aan veroudering, maar ook non-ferro metalen, waaronder gemakkelijk vervormbare aluminiumlegeringen. Als een metaalproduct dat wordt uitgehard op normale temperatuur wordt gehouden, treden daarin processen op die leiden tot een spontane toename van de sterkte en een afname van de ductiliteit. Dit wordt de natuurlijke veroudering van het metaal genoemd. Als dezelfde manipulatie wordt uitgevoerd bij verhoogde temperaturen, wordt dit kunstmatige veroudering genoemd.

Cryogene behandeling

Veranderingen in de structuur van legeringen,wat betekent dat hun eigenschappen niet alleen kunnen worden bereikt door hoge, maar ook door extreem lage temperaturen. Thermische behandeling van legeringen bij t onder nul wordt cryogeen genoemd. Deze technologie wordt veel gebruikt in verschillende sectoren van de nationale economie als aanvulling op warmtebehandelingen bij hoge temperaturen, omdat het de kosten van thermische hardingsprocessen aanzienlijk kan verlagen.

Cryogene behandeling van legeringen wordt uitgevoerd op t -196 in een speciale cryogene processor. Deze technologie kan de levensduur van het bewerkte onderdeel en de anticorrosie-eigenschappen aanzienlijk verlengen en de noodzaak voor herbehandelingen elimineren.

Thermo-mechanische behandeling

Een nieuwe methode voor het verwerken van legeringen combineert de verwerking van metalen bij hoge temperaturen met de mechanische vervorming van producten die zich in een plastische staat bevinden. Thermomechanische behandeling (TMT) volgens de voltooiingsmethode kan van drie soorten zijn:

• TMT bij lage temperatuur bestaat uit twee fasen: plastische vervorming gevolgd door afschrikken en ontlaten van het onderdeel. Het belangrijkste verschil met andere soorten TMT is de verwarmingstemperatuur tot de austenitische toestand van de legering.
• TMT bij hoge temperatuur omvat het verhitten van een legering tot een martensitische toestand in combinatie met plastische vervorming.
• Voorlopig - vervorming wordt uitgevoerd bij t 20, gevolgd door verharding en ontlaten van het metaal.

Chemisch-thermische behandeling

Verander de structuur en eigenschappen van legeringenhet is ook mogelijk met behulp van chemisch-thermische behandeling, die thermische en chemische effecten op metalen combineert. Het uiteindelijke doel van deze procedure is, naast het verlenen van verhoogde sterkte, hardheid en slijtvastheid aan het product, ook om zuurbestendigheid en brandwerendheid aan het onderdeel te verlenen. Deze groep omvat de volgende soorten warmtebehandeling:

• Cementering wordt uitgevoerd om het oppervlak van het product extra sterkte te geven. De essentie van de procedure is om het metaal te verzadigen met koolstof. Carbureren kan op twee manieren: vast en gas carboneren. In het eerste geval wordt het verwerkte materiaal, samen met steenkool en zijn activator, in een oven geplaatst en verwarmd tot een bepaalde temperatuur, gevolgd door het in deze omgeving te houden en af te koelen. In het geval van gascarbureren wordt het product in een oven tot 900 verwarmd onder een continue stroom koolstofhoudend gas.
• Nitreren is een chemisch-thermische behandeling van metalen producten door hun oppervlak te verzadigen in stikstofomgevingen. Het resultaat van deze procedure is een toename van de treksterkte van het onderdeel en een toename van de corrosieweerstand.
• Cyanidatie is de verzadiging van het metaal met stikstof en koolstof tegelijkertijd. Het medium kan vloeibaar zijn (gesmolten koolstof- en stikstofhoudende zouten) en gasvormig.
• Diffusiebeplating is een moderne methode om metalen producten hittebestendigheid, zuurbestendigheid en slijtvastheid te verlenen. Het oppervlak van dergelijke legeringen is verzadigd met verschillende metalen (aluminium, chroom) en metalloïden (silicium, boor).

Kenmerkenwarmtebehandeling van gietijzer

Gietijzerlegeringen ondergaan een warmtebehandeling met een iets andere technologie dan non-ferro metaallegeringen. Gietijzer (grijs, hoge sterkte, gelegeerd) ondergaat de volgende soorten warmtebehandelingen: gloeien (bij t 500-650), normalisatie, uitharding (continu, isotherm, oppervlakte), temperen, nitreren (grijs gietijzer), aluminiseren (perlitisch gietijzer), verchromen. Al deze procedures verbeteren de eigenschappen van de uiteindelijke gietijzeren producten aanzienlijk: verleng de levensduur, elimineer de kans op scheuren tijdens het gebruik van het product, verhoog de sterkte en hittebestendigheid van gietijzer.

Warmtebehandeling van non-ferro legeringen

Non-ferrometalen en legeringen hebben verschillende eigenschappen van elkaar, daarom worden ze op verschillende manieren verwerkt. Zo worden koperlegeringen onderworpen aan herkristallisatie-uitgloeiing om de chemische samenstelling gelijk te maken. Voor messing is gloeitechnologie bij lage temperatuur (200-300) voorzien, aangezien deze legering vatbaar is voor spontane barsten in een vochtige omgeving. Brons wordt gehomogeniseerd en uitgegloeid tot een temperatuur van 550. Magnesium wordt gegloeid, geblust en onderworpen aan kunstmatige veroudering (natuurlijke veroudering treedt niet op voor gedoofd magnesium). Aluminium ondergaat, net als magnesium, drie warmtebehandelingsmethoden: gloeien, harden en veroudering, waarna gesmeed aluminiumlegeringen hun sterkte aanzienlijk vergroten. De verwerking van titaniumlegeringen omvat: herkristallisatie, gloeien, harden, veroudering, nitreren en carboneren.

CV

Warmtebehandeling van metalen en legeringen is het belangrijkste technologische proces in zowel ferro- als non-ferrometallurgie. Moderne technologieën hebben een verscheidenheid aan warmtebehandelingsmethoden om de gewenste eigenschappen van elk type verwerkte legeringen te bereiken. Elk metaal heeft zijn eigen kritische temperatuur, wat betekent dat bij een warmtebehandeling rekening moet worden gehouden met de structurele en fysisch-chemische eigenschappen van de stof. Uiteindelijk zal dit niet alleen de gewenste resultaten opleveren, maar ook de productieprocessen aanzienlijk stroomlijnen.