Адпал сталі як выгляд тэрмічнай апрацоўкі. тэхналогія металаў

Стварэнне новых матэрыялаў і кіраванне іх ўласцівасцямі - гэта мастацтва тэхналогіі металаў. Адным з яе інструментаў з'яўляецца тэрмічная апрацоўка. Гэтыя працэсы дазваляюць змяняць характарыстыкі і адпаведна, сферы выкарыстання сплаваў. Адпал сталі - шырока распаўсюджаны варыянт для ліквідацыі вытворчых дэфектаў вырабаў, павышэння іх трываласці і надзейнасці.

Задачы працэсу і яго разнавіднасці

Аперацыі адпалу вырабляюцца з мэтай:

• аптымізацыі внутрикристаллической структуры, упарадкавання легіруючых элементаў;
• мінімізацыі ўнутраных скажэнняў і высілкаў з прычыны імклівых тэхналагічных тэмпературных перападаў;
• павышэння згодлівасці аб'ектаў да наступнай апрацоўцы рэзаннем.

Класічную аперацыю называюць «поўным адпалам», аднак існуе цэлы шэраг яго разнавіднасцей, у залежнасці ад зададзеных уласцівасцяў і асаблівасцяў выканання задач: няпоўны, нізкі, дыфузійных (гамагенізацыя), ізатэрмічны, рекристаллизационный, нормализационный. Усе яны падобныя па прынцыпе, аднак рэжымы тэрмаапрацоўкі сталей значна адрозніваюцца.

Тэрмічная апрацоўка на аснове дыяграмы

Усе пераўтварэнні ў чорнай металургіі, якія заснаваныя на гульні тэмператур, выразна адпавядаюць дыяграме железоуглеродистых сплаваў. Яна з'яўляецца наглядным дапаможнікам для вызначэння мікраструктуру вугляродзістых сталей або чыгуну, а таксама кропак пераўтварэнні структур і іх асаблівасцяў пад уплывам нагрэву або ахладжэння.

Тэхналогія металаў рэгламентуе гэтым графікам ўсе віды адпалу вугляродзістых сталей. Для няпоўнага, нізкага, а таксама для рэкрышталізацыі «адпраўнымі» тэмпературнымі значэннямі служыць лінія PSK, а менавіта яе крытычная кропка Ас _1. Поўны адпал і нармалізацыя сталі тэрмічнаму арыентаваны на лінію дыяграмы GSE, яе крытычныя пункту Ac ₃ і Ас _m. Таксама Дыяграма выразна ўсталёўвае сувязь пэўнага спосабу тэрмічнай апрацоўкі з выглядам матэрыялу па змесце вугляроду і адпаведную магчымасць яе правядзення для канкрэтнага сплаву.

поўны адпал

Аб'екты: адліўкі і пакоўкі з доэвтектоидного сплаву, пры гэтым склад сталі павінен напаўняць карбон ў колькасці да 0,8%.

мэта:

• максімальнае змяненне мікраструктуру, атрыманай ліццём і гарачым ціскам, прывядзенне неаднароднага крупнозерністой ферритно-перлитного складу ў аднастайны дробназярністы;
• зніжэнне цвёрдасці і павышэнне згодлівасці для наступнай апрацоўкі рэзаннем.

Тэхналогія. Тэмпература адпалу сталі на 30-50˚С вышэй крытычнай пункту Ас _3. Па дасягненні металам зададзеных тэрмічных характарыстык іх падтрымліваюць на гэтым узроўні на працягу некаторага часу, які дазваляе завяршыць усіх неабходныя ператварэння. Буйныя перлитные і ферритные збожжа цалкам пераходзяць у аустенит. Наступны этап - павольнае астуджэнне разам з печчу, у працэсе якога з аустенита зноў вылучаюцца ферыт і перліт, які мае дробнае зерне і аднастайную структуру.

Поўны адпал сталі дазваляе ліквідаваць найбольш складаныя ўнутраныя дэфекты, аднак з'яўляецца вельмі доўгім і энэргаёмістым.

няпоўны адпал

Аб'екты: доэвтектоидные сталі, якія не маюць сур'ёзных унутраных неаднастайнасцяў.

Мэта: драбненне і змякчэнне перлитного збожжа, без змены ферритной асновы.

Тэхналогія. Нагрэў металу да тэмператур, якія трапляюць у прамежак паміж крытычнымі кропкамі Ас ₁ і Ас _3. Вытрымка нарыхтовак у печы пры стабільных характарыстыках спрыяе завяршэння неабходных працэсаў. Астуджэнне вырабляецца павольна, разам з печчу. На выхадзе атрымліваюць тую ж перлитно-ферритную дробназярністую структуру. Пры такім тэрмічным уплыве перліт ператвараецца ў дробназярністы, ферыт ж застаецца нязменным крышталічнай, а можа толькі мяняцца структурна, таксама здрабніць.

Няпоўны адпал сталі дазваляе ўраўнаважыць ўнутраны стан і ўласцівасці нескладаных аб'ектаў, ён менш энергаёмісты.

Нізкі адпал (рэкрышталізацыі)

Аб'екты: усе віды пракату з вугляродзістай сталі, легаваная сталь з утрыманнем вугляроду ў межах 0,65% (напрыклад, шарикоподшипниковая), дэталі і нарыхтоўкі з каляровых металаў, якія не ўтрымліваюць сур'ёзных унутраных дэфектаў, аднак маюць патрэбу ў неэнергоемкой карэкцыі.

мэта:

• зняцце ўнутраных высілкаў і наклепа прычыны ўплыву як халоднай, так і гарачай дэфармацыі;
• ліквідацыя негатыўных наступстваў нераўнамернага астуджэння зварных канструкцый, павышэнне пластычнасці і трываласці швоў;
• наданне аднастайнасці мікраструктуру прадукцыі каляровай металургіі;
• сфероидизация пласціністага перліту - наданне яму крупчастай формы.

Тэхналогія.

Нагрэў дэталяў вырабляецца на 50-100˚С ніжэй крытычнай пункту Ас _1. Пад дзеяннем такіх уплываў ўхіляюцца нязначныя ўнутраныя змены. Ўвесь тэхналагічны працэс займае каля 1-1,5 гадзіны. Прыкладныя значэння тэмпературных інтэрвалаў для некаторых матэрыялаў:

1. Вугляродзістай сталі і медныя сплавы - 600-700˚С.
2. Нікелевыя сплавы - 800-1200˚С.
3. Алюмініевыя сплавы - 300-450˚С.

Астуджэнне вырабляецца на паветры. Для мартенситных і бейнитных сталей тэхналогія металаў прадугледжвае іншае назва гэтага працэсу - высокі адпачынак. З'яўляецца простым і даступным спосабам паляпшэння уласцівасцяў дэталяў і канструкцый.

Гамагенізацыя (дыфузійны адпал)

Аб'екты: буйныя прадукты ліцця, асабліва адліўкі з легаванай сталі.

Мэта: раўнамернае размеркаванне атамаў легіруючых элементаў па крышталічным кратаў і ўсім аб'ёме злітка ў выніку высокатэмпературнай дыфузіі; змякчэнне структуры нарыхтоўкі, зніжэнне яе цвёрдасці перад выкананнем наступных тэхналагічных аперацый.

Тэхналогія. Нагрэў матэрыялу вырабляюць да высокіх тэмператур 1000-1200˚С. Стабільныя тэрмічныя характарыстыкі неабходна ўтрымліваць на працягу доўгага часу - каля 10-15 гадзін, у залежнасці ад памераў і складанасці літой канструкцыі. Па завяршэнні ўсіх этапаў высокатэмпературных ператварэнняў варта павольнае астуджэнне.

Працаёмкі, аднак высокаэфектыўны працэс выраўноўвання мікраструктуру буйных канструкцый.

ізатэрмічны адпал

Аб'екты: ліставай пракат вугляродзістай сталі, вырабы з легіраваных і высоколегированных сплаваў.

Мэта: паляпшэнне мікраструктуру, зняцце ўнутраных дэфектаў з меншымі выдаткамі часу.

Тэхналогія. Метал першапачаткова награваюць да тэмператур поўнага адпалу і вытрымліваюць час, неабходнае для ператварэнняў ўсіх наяўных структур у аустенит. Далей павольна астуджаюць апусканнем у распаленую соль. Па дасягненню цеплыні на 50-100˚С ніжэй пункту Ас ₁ змяшчаюць у печ з мэтай падтрымання яе на дадзеным узроўні на працягу часу, неабходнага для поўнага ператварэння аустенита ў перліт і цэменту. Завяршальнае астуджэнне адбываецца на паветры.

Метад дазваляе дасягнуць неабходных уласцівасцяў нарыхтовак з легаванай сталі, пры гэтым эканоміць час, у параўнанні з поўным адпалам.

нармалізацыя

Аб'екты: адліўкі, пакоўкі і дэталі з низкоуглеродистой, рэалагічнае і низколегированной сталі.

Мэта: ўпарадкаванне ўнутранага стану, наданне патрэбнай цвёрдасці і трываласці, паляпшэнне ўнутранага стану перад наступнымі этапамі тэрмаапрацоўкі і апрацоўкі рэзаннем.

Тэхналогія. Сталь награваюць да тэмператур, якія ляжаць крыху вышэй лініі GSE і яе крытычных кропак, вытрымліваюць і астуджаюць на паветры. Такім чынам, хуткасць завяршэння працэсаў павялічваецца. Аднак з дапамогай гэтай працэдуры можна дасягнуць рацыянальнай спакойнай структуры толькі ў тым выпадку, калі склад сталі вызначаны вугляродам ў колькасці не больш за 0,4%. З павышэннем колькасці карбону мае месца павышэнне цвёрдасці. Тая ж сталь пасля нармалізацыі мае вялікую цвёрдасць разам з раўнамерна размешчаным дробным зернем. Методыка дазваляе значна павысіць супраціў сплаваў разбурэння і згодлівасць апрацоўцы рэзаннем.

Магчымыя дэфекты адпалу

Падчас выканання аперацый тэрмічнай апрацоўкі неабходна прытрымлівацца зададзеных рэжымаў тэмпературных нагрэве і астуджэнні. У выпадку парушэння патрабаванняў могуць паўстаць розныя дэфекты.

1. Акісленне павярхоўнага пласта і адукацыя акалінай. Падчас правядзення аперацыі распалены метал ўступае ў рэакцыю з кіслародам паветра, што прыводзіць да адукацыі акалінай на паверхні нарыхтоўкі. Падлягае ачышчэнню механічным спосабам або з дапамогай спецыяльных хімічных рэактываў.
2. Выгаранне вугляроду. Таксама адбываецца ў выніку ўплыву кіслароду на гарачы метал. Зніжэнне колькасці вугляроду ў павярхоўным пласце прыводзіць да зніжэння яго механічных і тэхналагічных уласцівасцяў. З мэтай прадухілення гэтых працэсаў, адпал сталі неабходна вырабляць паралельна са уводам ўнутр печы ахоўных газаў, асноўная задача якіх - не дапусціць узаемадзеянняў сплаву з кіслародам.
3. Перагрэў. З'яўляецца наступствам доўгай вытрымкі ў печы пры высокай тэмпературы. Мае следствам празмерны рост зерня, набыццё неаднароднай крупнозерністой структуры, павышэнне далікатнасці. Падвяргаецца выпраўленні шляхам ажыццяўлення яшчэ аднаго этапу поўнага адпалу.
4. Перапаліў. Адбываецца ў выніку перавышэння дапушчальных значэнняў нагрэву і вытрымкі, прыводзіць да разбурэння сувязяў паміж некаторымі зернямі, цалкам псуе ўсю структуру металу і не падвяргаецца выпраўленні.

Для прадухілення збояў важна выразна выконваць задачы тэрмаапрацоўкі, валодаць прафесійнымі навыкамі і строга кантраляваць працэс.

Адпал сталі з'яўляецца высокорезультативной тэхналогіяй прывядзення мікраструктуру дэталяў любой складанасці і складу да аптымальнага ўнутраным будынку і стану, якое патрабуецца для наступных этапаў тэрмічных уплываў, апрацоўкі рэзаннем і ўвядзення канструкцыі ў эксплуатацыю.