Värmebehandling avser en termisk metallbearbetningsprocess där material värms upp, hålls varma och kyls i fast tillstånd för att erhålla önskad struktur och egenskaper.
1. Värmebehandling
1. Normalisering: Värm upp stål- eller ståldelarna till lämplig temperatur över den kritiska punkten AC3 eller ACM, håll den under en viss tid och kyl den sedan i luften för att få den perlitliknande strukturen.
2. Glödgning: Värm det hypoeutektoida stålarbetsstycket till 20-40 grader över AC3, håll det varmt under en tid och kyl det sedan långsamt med ugnen (eller gräv ner det i sand eller kalk) till under 500 grader och kyl den i luften. .
3. Lösningsvärmebehandling: Värm legeringen till en enfaszon med hög temperatur och håll den vid en konstant temperatur så att överskottsfasen kan lösas upp helt i den fasta lösningen och sedan snabbt kylas för att erhålla en övermättad fast lösning värmebehandlingsprocessen.
4. Åldring: Efter att legeringen har utsatts för lösningsvärmebehandling eller kallplastisk deformation förändras dess egenskaper med tiden när den placeras i rumstemperatur eller något högre än rumstemperatur.
5. Lösningsbehandling: lös helt olika faser i legeringen, stärk den fasta lösningen, förbättra segheten och korrosionsbeständigheten, eliminera stress och mjukna upp, för att fortsätta bearbeta och forma.
6. Åldringsbehandling: värm upp och håll värmen vid den temperatur vid vilken förstärkningsfasen fälls ut, så att förstärkningsfasen fälls ut, hårdnar och ökar styrkan.
7. Härdning: En värmebehandlingsprocess där stålet austenitiseras och kyls med lämplig avkylningshastighet, så att arbetsstycket genomgår martensit och andra instabila strukturella omvandlingar i hela tvärsnittet eller inom ett visst område.
8. Anlöpning: Värm upp det härdade arbetsstycket till en lämplig temperatur under den kritiska punkten AC1 under en viss tidsperiod, och kyl sedan det med en metod som uppfyller kraven för att erhålla erforderlig struktur och prestanda.
9. Karbonitrering av stål: Karbonitrering är processen att infiltrera kol och kväve i stålytan på samma gång. Traditionellt kallas karbonitridering även cyanidering, och medeltemperaturgaskarbonitrering och lågtemperaturgaskarbonitrering (dvs gasmjuknitrering) används i stor utsträckning. Huvudsyftet med gaskarbonitrering med medeltemperatur är att förbättra stålets hårdhet, slitstyrka och utmattningshållfasthet. Lågtemperaturgaskarbonitrering är huvudsakligen nitrering, och dess huvudsakliga syfte är att förbättra stålets slitstyrka och gripmotstånd.
10. Härdning och härdning: I allmänhet kallas värmebehandlingen som kombinerar härdning och högtemperaturhärdning härdning och härdning. Härdnings- och härdningsbehandling används i stor utsträckning i olika viktiga konstruktionsdelar, särskilt de vevstakar, bultar, kugghjul och axlar som arbetar under växlande belastningar. Efter härdning och härdningsbehandling erhålls den härdade sorbitstrukturen, och dess mekaniska egenskaper är bättre än den normaliserade sorbitstrukturen med samma hårdhet. Dess hårdhet beror på anlöpningstemperaturen vid hög temperatur och är relaterad till stålets anlöpningsstabilitet och arbetsstyckets tvärsnittsstorlek, vanligtvis mellan HB200-350.
11. Hårdlödning: En värmebehandlingsprocess där två arbetsstycken värms upp, smälts och binds samman med lod.
2. Processegenskaper
Värmebehandling av metall är en av de viktiga processerna inom mekanisk tillverkning. Jämfört med andra bearbetningstekniker ändrar värmebehandling i allmänhet inte formen och den totala kemiska sammansättningen av arbetsstycket, utan förändrar mikrostrukturen inuti arbetsstycket eller ändrar den kemiska sammansättningen av arbetsstyckets yta. , för att ge eller förbättra arbetsstyckets prestanda. Det kännetecknas av att förbättra arbetsstyckets inneboende kvalitet, som i allmänhet inte är synligt för blotta ögat. För att få metallarbetsstycken att ha de erforderliga mekaniska egenskaperna, fysikaliska egenskaperna och kemiska egenskaperna, förutom rimligt materialval och olika formningsprocesser, är värmebehandlingsprocesser ofta väsentliga. Stål är det mest använda materialet inom maskinindustrin. Mikrostrukturen hos stål är komplex och kan kontrolleras genom värmebehandling. Därför är värmebehandlingen av stål huvudinnehållet i metallvärmebehandling. Dessutom kan aluminium, koppar, magnesium, titan, etc. och deras legeringar också förändra sina mekaniska, fysikaliska och kemiska egenskaper genom värmebehandling för att få olika prestanda.
3. Process
Värmebehandlingsprocessen omfattar i allmänhet uppvärmning, isolering, tre kylningsprocesser, har bara två processer för uppvärmning och kylning ibland. Dessa processer är sammankopplade och kan inte avbrytas.
Uppvärmning är en av de viktiga processerna för värmebehandling. Uppvärmningsmedlen för metallvärmebehandling är många, är de tidigaste att använda träkol och kol som termisk källa, och sedan använda flytande och geseous bränsle. Användningen av el gör uppvärmningen lätt att styra utan miljöföroreningar. Dessa värmekällor kan användas för direkt uppvärmning, men också för indirekt uppvärmning genom smält salt eller metall, eller till och med flytande partiklar.
När metallen värms upp exponeras arbetsstycket för luften och ofta inträffar oxidation och avkolning (det vill säga kolhalten på ståldelens yta minskar), vilket har en mycket negativ effekt på ytegenskaperna hos delar efter värmebehandling. Därför bör metaller vanligtvis värmas i en kontrollerad atmosfär eller skyddande atmosfär, smält salt och vakuum, och kan också skyddas genom beläggning eller förpackningsmetoder.
Uppvärmningstemperaturen är en av de viktiga tekniska parametrarna för värmebehandlingsprocessen, väljer och styr uppvärmningstemperaturen och är ämnet som garanterar värmebehandlingens kvalitet. Uppvärmningstemperaturen är annorlunda och annorlunda med bearbetat metalliskt material och syftet med värmebehandling, men i allmänhet är allt att värmas till mer än omvandlingstemperaturen för att erhålla högtemperaturmikrostruktur. Dessutom tar omvandlingen en viss tid, så när ytan på metallarbetsstycket når den erforderliga uppvärmningstemperaturen, måste den hållas vid denna temperatur under en viss tid för att göra de inre och yttre temperaturerna konsekventa och fullborda mikrostrukturomvandling. Denna tidsperiod kallas hålltid. När man använder uppvärmning med hög energidensitet och ytvärme att hantera, är uppvärmningshastigheten extremt snabb och har i allmänhet inte blötläggningstid, och blötläggningstiden för termokemisk behandling är ofta längre.
Kylning är också ett oumbärligt steg i värmebehandlingsprocessen. Kylmetoden är annorlunda på grund av olika processer, främst för att styra kylningshastigheten. Allmän glödgad kylhastighet är den långsammaste, normaliseringshastigheten för kylning är mycket snabb och kylningshastigheten för kylning är snabbare. Det finns dock olika krav på grund av olika ståltyper. Till exempel kan tomt hårdstål härdas med samma kylningshastighet som normalisering.
4. Processklassificering
Metallvärmebehandlingsprocesser kan grovt delas in i tre kategorier: övergripande värmebehandling, ytvärmebehandling och kemisk värmebehandling. Beroende på skillnaden mellan värmemedium, värmetemperatur och kylmetod kan varje stor klass delas upp i några olika värmebehandlingsprocesser igen. Samma metall använder olika värmebehandlingsprocesser för att få olika strukturer och har därmed olika egenskaper. Stål är den mest använda metallen inom industrin, och mikrostrukturen av stål är också den mest komplexa, så det finns olika värmebehandlingsprocesser för stål.
Övergripande värmebehandling är en metallvärmebehandlingsprocess som värmer upp arbetsstycket som helhet och sedan kyler det i en lämplig hastighet för att erhålla den metallografiska strukturen som krävs för att ändra dess övergripande mekaniska egenskaper. Den övergripande värmebehandlingen av stål har i allmänhet fyra grundläggande processer: glödgning, normalisering, härdning och härdning.
Process betyder:
Glödgning är att värma arbetsstycket till en lämplig temperatur, anta olika hålltider beroende på materialet och storleken på arbetsstycket och sedan långsamt kyla det. Gör dig organiserad.
Normalisering är att värma arbetsstycket till lämplig temperatur och sedan kyla det i luften. Effekten av normalisering liknar den av glödgning, men den erhållna strukturen är finare. Det används ofta för att förbättra skärprestandan hos material, och ibland används det för vissa delar med låga krav. som slutlig värmebehandling.
Släckning är att snabbt kyla arbetsstycket i kylmedier såsom vatten, olja eller andra oorganiska salter och organiska vattenlösningar efter upphettning och värmekonservering. Efter härdning blir ståldelen hård, men den blir samtidigt skör. För att eliminera sprödheten i tid måste den i allmänhet härdas i tid.
För att minska sprödheten hos ståldelar hålls de kylda ståldelarna under lång tid vid en lämplig temperatur högre än rumstemperatur men lägre än 650 grader C och kyls sedan. Denna process kallas härdning. Glödgning, normalisering, släckning och härdning är de "fyra bränderna" i den övergripande värmebehandlingen. Bland dem är släckning och härdning nära besläktade, och de används ofta tillsammans, och båda är oumbärliga. "Fyra bränder" har utvecklat olika värmebehandlingsprocesser med olika uppvärmningstemperaturer och kylningsmetoder. För att erhålla en viss styrka och seghet kallas processen att kombinera härdning och högtemperaturhärdning härdning och härdning. Efter att vissa legeringar har kylts för att bilda en övermättad fast lösning, hålls de vid rumstemperatur eller vid en något högre temperatur under en längre tid för att förbättra legeringens hårdhet, styrka eller elektriska egenskaper. En sådan värmebehandlingsprocess kallas åldringsbehandling.
Metoden att kombinera tryckbearbetningsdeformation och värmebehandling effektivt och nära så att arbetsstycket kan få god hållfasthet och seghet kallas deformationsvärmebehandling; värmebehandling i negativt tryck atmosfär eller vakuum kallas vakuumvärmebehandling, vilket inte bara kan göra arbetsstycket inte oxiderat och avkolat, ytan på arbetsstycket hålls slät efter behandling, arbetsstyckets prestanda förbättras och infiltrationsmedlet kan även användas för kemisk värmebehandling.
Ytvärmebehandling är en metallvärmebehandlingsprocess som endast värmer upp arbetsstyckets yta för att ändra ytans mekaniska egenskaper. För att endast värma upp arbetsstyckets yta utan att föra för mycket värme in i det inre av arbetsstycket, måste värmekällan som används ha en hög energitäthet, det vill säga att ge en stor mängd värmeenergi till arbetsstycket per ytenhet , så att ytan eller delen av arbetsstycket kan vara kortvarig eller momentan. till hög temperatur. De viktigaste metoderna för ytvärmebehandling är flamsläckning och induktionsvärmebehandling. De vanligaste värmekällorna är lågor som oxiacetylen eller oxipropan, inducerad ström, laser och elektronstråle.
Kemisk värmebehandling är en metallvärmebehandlingsprocess som förändrar den kemiska sammansättningen, strukturen och egenskaperna hos arbetsstyckets yta. Skillnaden mellan kemisk värmebehandling och ytvärmebehandling är att den förra ändrar den kemiska sammansättningen av arbetsstyckets yta. Kemisk värmebehandling är att värma arbetsstycket i ett medium (gas, vätska, fast) innehållande kol, saltmedium eller andra legeringselement, och hålla det varmt under lång tid, så att ytan på arbetsstycket infiltreras med element som t.ex. kol, kväve, bor och krom. Efter infiltration av element krävs ibland andra värmebehandlingsprocesser såsom härdning och härdning. De viktigaste metoderna för kemisk värmebehandling är uppkolning, nitrering och metallisering.
Värmebehandling är en av de viktiga processerna i tillverkningsprocessen av mekaniska delar och verktyg och formar. Generellt sett kan det säkerställa och förbättra olika egenskaper hos arbetsstycket, såsom slitstyrka och korrosionsbeständighet. Det kan också förbättra ämnets struktur och stresstillstånd för att underlätta olika kall och varm bearbetning.