Kovettuminen
Kokeneet kirjoittajat eivät ole vielä tarkistaneet sivun nykyistä versiota, ja se voi poiketa merkittävästi 25.5.2021 tarkistetusta versiosta . tarkastukset vaativat 5 muokkausta .Karkaisu eli karkaisu onmateriaalien ( metallit , metalliseokset , lasi ) lämpökäsittelyn tyyppi , jossa niitä kuumennetaan kriittisen pisteen yläpuolelle (kidehilan tyypin muutoksen lämpötila, eli polymorfinen muutos , tai lämpötila, jossa faasit ovat alhaisessa lämpötilassa), jota seuraa nopea jäähdytys. Metallin karkaisua ylimääräisten tyhjien paikkojen saamiseksi ei pidä sekoittaa tavanomaiseen karkaisuun, mikä edellyttää, että lejeeringissä on mahdollisia faasimuutoksia. Jäähdytys suoritetaan useimmiten vedessä tai öljyssä, mutta jäähdyttämiseen on muitakin tapoja: kiinteän jäähdytysnesteen näennäisesti kiehuvassa kerroksessa, paineilmasuihkulla, vesisumulla, nestemäisessä polymeerisammutusaineessa jne.
Kovettunut materiaali muuttuu kovemmaksi , mutta hauraaksi , vähemmän sitkeäksi ja vähemmän sitkeäksi , jos tehdään enemmän lämmitys-jäähdytystoistoja. Haurauden vähentämiseksi ja sitkeyden ja sitkeyden lisäämiseksi polymorfisella muunnolla tapahtuvan kovetuksen jälkeen käytetään karkaisua . Jäähdytyksen jälkeen ilman polymorfista muutosta käytetään vanhentamista . Karkaisun aikana materiaalin kovuus ja lujuus heikkenevät hieman [1] .
Sisäiset jännitykset poistetaan karkaisemalla materiaalia. Joissakin tuotteissa karkaisu suoritetaan osittain, esimerkiksi japanilaisen katanan valmistuksessa vain miekan leikkuuterä karkaistaan.
Tšernov Dmitri Konstantinovich antoi merkittävän panoksen kovetusmenetelmien kehittämiseen . Hän perusteli ja osoitti kokeellisesti, että korkealaatuisen teräksen valmistuksessa ratkaiseva tekijä ei ole taonta, kuten aiemmin oletettiin, vaan lämpökäsittely. Hän määritti teräksen lämpökäsittelyn vaikutuksen sen rakenteeseen ja ominaisuuksiin. Vuonna 1868 Tšernov löysi teräksen faasimuutosten kriittiset kohdat, joita kutsutaan Chernoff-pisteiksi . Vuonna 1885 hän havaitsi, että kovettumista voidaan tehdä paitsi vedessä ja öljyssä, myös kuumissa ympäristöissä. Tämä löytö oli alku vaiheittaisen kovetuksen soveltamiselle ja sitten austeniitin isotermisen muutoksen tutkimukselle [2] .
Luonnetyypit
Polymorfisella muunnolla- Karkaisu polymorfisella muunnolla, teräksille
- Kovettuminen ilman polymorfista muutosta, useimmille ei-rautametalleille .
Täysi - materiaali kuumennetaan 30 - 50 ° C GS-linjan yläpuolelle hypoeutektoidiselle teräkselle ja eutektoidille , hypereutektoidiselle linjalle PSK, tässä tapauksessa teräs saa austeniitin ja austeniitin + sementiitin rakenteen . Epätäydellinen - lämmitys suoritetaan kaavion PSK-viivan yläpuolella, mikä johtaa ylimääräisten faasien muodostumiseen kovettumisen lopussa. Epätäydellistä karkaisua sovelletaan yleensä työkaluteräksiin .
Sammutusaine
Jäähdytyksen aikana austeniitin alijäähdytys martensiittiseen muunnoslämpötilaan vaatii nopeaa jäähdytystä, mutta ei koko lämpötila-alueella, vaan vain 650-400 °C:ssa, eli lämpötila-alueella, jolla austeniitti on vähiten stabiili ja nopeimmin muuttuu ferriittisen sementin seos. Yli 650 °C:n lämpötilassa austeniitin muuntumisnopeus on alhainen ja siksi jäähdytyksen aikana oleva seos voidaan jäähdyttää hitaasti tällä lämpötila-alueella, mutta ei tietenkään niin paljon, että alkaa ferriitin saostuminen tai austeniitin muuttuminen perliitiksi .
Kovetusaineiden (vesi, öljy, vesi-polymeerikovetusaine sekä osien jäähdytys suolaliuoksissa) vaikutusmekanismi on seuraava. Tällä hetkellä tuote on upotettu sammutusväliaineeseen, sen ympärille muodostuu tulistetun höyryn kalvo, jäähtyminen tapahtuu tämän höyryvaipan kerroksen läpi, eli suhteellisen hitaasti. Kun pintalämpötila saavuttaa tietyn (sammutusnesteen koostumuksen määräämän) arvon, jossa höyryvaippa rikkoutuu, neste alkaa kiehua osan pinnalla ja jäähtyminen tapahtuu nopeasti.
Suhteellisen hitaan kiehumisen ensimmäistä vaihetta kutsutaan kalvon kiehumisvaiheeksi, nopean jäähdytyksen toista vaihetta kutsutaan ydinkiehumisvaiheeksi. Kun metallipinnan lämpötila on nesteen kiehumispisteen alapuolella , neste ei voi enää kiehua ja jäähtyminen hidastuu. Tätä vaihetta kutsutaan konvektiiviseksi lämmönsiirroksi. [3]
Kovetusmenetelmät
- Sammutus yhdessä jäähdyttimessä - tiettyihin lämpötiloihin kuumennettu osa upotetaan sammutusnesteeseen, jossa se pysyy, kunnes se on täysin jäähtynyt. Tätä menetelmää käytetään yksinkertaisten hiili- ja seosterästen osien karkaisuun.
- Keskeytetty karkaisu kahdessa ympäristössä - tätä menetelmää käytetään korkeahiilisen teräksen karkaisuun. Osa jäähdytetään ensin nopeasti nopeasti jäähtyvässä väliaineessa (esim. vesi) ja sitten hitaasti jäähdyttävässä väliaineessa (öljy).
- Ruiskukarkaisu koostuu osan ruiskuttamisesta voimakkaalla vesisuihkulla ja sitä käytetään yleensä silloin, kun osasta on tarpeen kovettaa osa. Tämä menetelmä ei muodosta höyryvaippaa, joka tarjoaa syvemmän kovettuvuuden kuin yksinkertainen karkaisu vedessä. Tällainen karkaisu suoritetaan yleensä HDTV-asennuksissa olevissa keloissa.
- Porraskarkaisu on karkaisu, jossa kappaletta jäähdytetään karkaisuväliaineessa, jonka lämpötila on tietyn teräksen martensiittisen pisteen yläpuolella. Jäähdytyksen ja tässä ympäristössä pitämisen aikana karkaistun osan on saavutettava kovetuskylvyn lämpötila leikkausta kaikissa kohdissa. Sitten seuraa lopullinen, yleensä hidas, jäähtyminen, jonka aikana tapahtuu kovettumista, eli austeniitin muuttumista martensiitiksi .
- Isoterminen kovettuminen . Toisin kuin porraskarkaisussa, isotermisen karkaisun aikana on välttämätöntä pitää teräs karkaisuväliaineessa niin kauan, että austeniitin isoterminen muunnos ehtii päättyä.
- Laserkarkaisu . _ Metallien ja metalliseosten lämpökarkaisu lasersäteilyllä perustuu pinta-alan paikalliseen kuumenemiseen säteilyn vaikutuksesta ja tämän pinta-alan myöhempään jäähtymiseen ylikriittisellä nopeudella lämmön poistumisen seurauksena metallin sisäkerroksiin. Toisin kuin muut hyvin tunnetut lämpökarkaisuprosessit (sammutus suurtaajuisilla virroilla, sähkölämmitys, sulatteen karkaisu ja muut menetelmät), lämmitys laserkarkaisun aikana ei ole tilavuus, vaan pintaprosessi.
- HDTV-karkaisu (induktio) - karkaisu suurtaajuusvirroilla - osa asetetaan kelaan ja lämmitetään indusoimalla siihen suurtaajuisia virtoja.
Vikoja
Teräksen karkaisun aikana ilmenevät viat. [neljä]
- Karkaistun osan riittämätön kovuus johtuu alhaisesta lämmityslämpötilasta, lyhyestä altistumisesta käyttölämpötilassa tai riittämättömästä jäähdytysnopeudesta. Vian korjaus : normalisointi tai hehkutus, jota seuraa karkaisu; energisemmän sammutusaineen käyttö.
- Ylikuumeneminen liittyy tuotteen lämmittämiseen lämpötilaan, joka on huomattavasti korkeampi kuin sammutukseen vaadittu kuumennuslämpötila. Ylikuumenemiseen liittyy karkearakeisen rakenteen muodostuminen, mikä lisää teräksen haurautta. Vian korjaus : hehkutus (normalisointi) ja sitä seuraava karkaisu vaaditussa lämpötilassa.
- Palaminen tapahtuu, kun teräs kuumennetaan erittäin korkeisiin lämpötiloihin, lähellä sulamispistettä (1200-1300°C) hapettavassa ilmakehässä. Happi tunkeutuu teräkseen ja raerajoja pitkin muodostuu oksideja. Tällainen teräs on hauras, eikä sitä voida korjata.
- Teräksen hapettumiselle ja hiilenpoistolle on tunnusomaista hilseen (oksidien) muodostuminen osien pinnalle ja hiilen palaminen pintakerroksissa. Tämän tyyppinen avioliitto lämpökäsittelyllä on korjaamaton. Jos työstövara sallii, hapettunut ja hiiltä poistettu kerros on poistettava hiomalla. Tämän tyyppisen avioliiton estämiseksi on suositeltavaa lämmittää osat uuneissa, joissa on suojaava ilmakehä.
- Vääntyminen ja halkeamat ovat seurausta sisäisistä jännityksistä. Teräksen kuumentamisen ja jäähdytyksen aikana havaitaan tilavuusmuutoksia lämpötilasta ja rakenteellisista muutoksista riippuen (austeniitin siirtymiseen martensiitiksi liittyy tilavuuden kasvu jopa 3 %). Muutosajan ero karkaistun osan tilavuudessa sen eri kokojen ja poikkileikkauksen poikkileikkauksen eri jäähdytysnopeuksien vuoksi johtaa voimakkaiden sisäisten jännitysten kehittymiseen, jotka aiheuttavat osien halkeamia ja vääntymistä karkaisun aikana.
Muistiinpanot
- ↑ Uunit teräksen lämpökäsittelyyn . Käyttöpäivä: 10. heinäkuuta 2011. Arkistoitu alkuperäisestä 17. helmikuuta 2012.
- ↑ Bolkhovitinov N.F. Metallitiede ja lämpökäsittely: konetekniikan oppikirja. Vtuzov / N. F. Bolkhovitinov, tekniikan tohtori. Tieteet prof. - 2. painos, tarkistettu. - M . : Mashgiz, 1952. - 426 s.
- ↑ V.N. Zaplatin, Yu.I. Sapožnikov, A.V. Dubrov, U.M. Duhneev. Materiaalitieteen perusteet (metallinkäsittely) / toim. V.N. Platina. - M. : Academy, 2017. - S. 141-142. — 272 s. - ISBN 978-5-4468-4122-6 . Arkistoitu 22. marraskuuta 2021 Wayback Machinessa
- ↑ Ostapenko N. N., Kropivnitsky N. N. Metallitekniikka. - Painos 2. - Moskova: Higher School, 1970. - 344 s.
Kirjallisuus
- Karkaisu // Euclid - Ibsen. - M . : Neuvostoliiton tietosanakirja, 1972. - ( Great Soviet Encyclopedia : [30 nidettä] / päätoimittaja A. M. Prokhorov ; 1969-1978, v. 9).
- Gulyaev A.P. Metallurgy: Oppikirja korkeakouluille. - 5. painos, tarkistettu. - M . : Metallurgia, 1977. - 647 s.
Linkit
 Sanakirjat ja tietosanakirjat |
|---|
| Metallien lämpökäsittely | ||
|---|---|---|
| Yleiset käsitteet metallitiede Kristallisolu vaihekaavio Rauta-hiiliseosten tilakaavio | ||
| Ydinprosessit | ||
| Liittyvät prosessit | ||
| Metallien tavoiteominaisuudet | ||