Термичните обработки променят свойствата на металите и сплавите чрез внимателно прилагане на топлина и охлаждане. Те подобряват твърдостта, сила, и гъвкавост, като същевременно укрепва способността за понасяне на съпротивителни въздействия. Така, тяхната ролева игра е критична в производствените сектори, тъй като те пряко влияят на ефективността на металните компоненти. В тази статия, ще изследваме върха 11 общи видове топлинна обработка, приети за различни ползи.
1. Процес на карбуризиране
Карбуризирането обикновено се използва за термична обработка на стомана. Извършва се при температурен диапазон 850-950°C. Той е в атмосфера, съдържаща въглерод под формата на метан или пропан в газова пещ. Въглеродът прониква в стоманената повърхност и образува дълбочина на корпуса 0.5 мм до 2.5 мм, което се основава на времето за лечение. Установено е, че получената повърхностна твърдост е между 55 и 65 HRC, докато твърдостта на сърцевината остава необработена. Карбуризиращата обработка е ефективна за нисковъглеродни стомани. Те имат въглероден процент по-малък от 0.25%. Подобрява якостта на умора, както и характеристиките на износване на части като зъбни колела и колянови валове.
2. Процес на азотиране
Азотирането се извършва при сравнително по-ниски температури, вариращи от 500°C до 590°C (932°F-1094°F). В среда, съдържаща азот, общото е газ амоняк. Азотът влиза и като нитрид в легираните стомани. Той произвежда повърхностна твърдост до 1000 VHN (Номер на твърдост по Викерс), с дълбочина на кутията между 0.2 мм до 0.7 мм. В сравнение с карбуризирането, азотирането не включва закаляване. Следователно, образува твърд повърхностен слой без изкривяване. Грапавостта на повърхността на азотираните повърхности обикновено се свежда до Ra 0.1 – 0.4 μm. Като такъв, той е идеален за производство на устойчиви на износване части, разпределителни валове и клапани.
3. Процес на закаляване и темпериране
При втвърдяване топлинна обработка, на стомана се нагрява до неговата температура на аустенизиране (който варира от 800 °C до 950 °C за повечето сплави). След това се охлажда при контролирани условия във вода, масло, или въздух. Процесът спомага за превръщането на микроструктурата в мартензит, като по този начин се постига твърдост до 65 HRC. въпреки това, мартензитът е значително твърд, но изключително крехък. Следователно закаляването идва на следващо място. При темпериране, стоманата се нагрява отново до 150°C-600°C, за да стане стоманата по-малко крехка. В резултат на това, твърдостта му е намалена до около 40-55 HRC според крайната употреба. Закаляването също подобрява свойствата на якост на стоманените сплави. Следователно, широко използвани в производството на промишлени инструменти и автомобилни части.
4. Отгряване и лечение за облекчаване на стреса
Термичната обработка чрез отгряване се извършва чрез нагряване на метал до 500°C-800°C в зависимост от вида на сплавта и след това охлаждане в пещта, за да стане металът по-мек. Процесът премахва всяка твърдост, обикновено до ниво от 150 – 200 HV. освен това, премахва вътрешните напрежения, които са били предизвикани в процеса на производство. Нискотемпературното карбуризиращо отгряване се извършва при сравнително по-ниски температури в диапазона от 400°C-650°C за облекчаване на остатъчните напрежения, без да се променят значително механичните свойства. Обработката на отгряване подобрява машиноспособността, и пластичност при последващи операции при формоване.
5. Процес на криогенно лечение
Криогенното третиране винаги изисква материалите да бъдат изложени на температури, вариращи от -196 градуси по Целзий (-321 градуса по Фаренхайт) с помощта на течен азот. Процесът променя задържания аустенит в мартензит, което прави микроструктурата по-стабилна. Криогенната обработка подобрява устойчивостта на износване чрез увеличаване на твърдостта и издръжливостта. Те обикновено се подобряват от 10-20% отколкото тези, получени при конвенционална топлинна обработка. Така, процесът е полезен, особено за части като режещи инструменти, където е желателно намаляване на чупливостта и подобряване на стабилността на размерите.
6. Нормализиране на лечебния процес
Нормализирането се извършва чрез нагряване на стомана до 50-100 градуса над горната критична температура (приблизително 850-950 градуса в зависимост от марките стомана) и след това охлаждане с въздух. Този процес помага за рафинирането на структурата на зърната и получената микроструктура става по-равномерна. Нормализираната стомана обикновено е по-обработваема от сфероидно загрята стомана и може също да покаже подобрени механични свойства с твърдост между 150-250 HB (Твърдост по Бринел). Най-честата употреба на този процес на термична обработка е върху изковки и отливки, за да се получи по-хомогенен и по-малко напрегнат компонент преди по-нататъшна обработка.
7. Процес на третиране с цианидиране
Процесът на термична обработка с цианидиране е обработка за повърхностно втвърдяване. Обикновено, извършва се в баня с разтопен цианид при температурен диапазон от 850°C-950°C. Въглеродът и азотът от цианидните соли проникват в стоманата, за да се получи твърд външен слой с дебелина 0.25 мм до 0.75 мм. След цианиране, частите се темперират във вода или масло, за да се постигне повърхностна твърдост в диапазона от 55 да се 62 HRC. Цианирането се прилага най-вече върху малки части като крепежни елементи, винтове, и зъбни колела, на които е необходима твърда и устойчива на износване повърхност, без да се деформира частта.
8. Процес на обработка на закаляване
Термичната обработка при закаляване на корпуса използва въглерод и азот, за да има твърда повърхност и мека сърцевина. Общата температура на процеса варира от 900°C – 950°C. Тази обработка прави повърхността твърда 58-65 HRC, докато вътрешната част има много по-ниска твърдост от около 20-35 HRC. Дълбочината на кутията може да варира от 0 да се 4, с 4 като най-дълбокото ниво на втвърдяване на корпуса. Дълбочината обикновено варира между 2 mm и 3 мм, в зависимост от времето на лечение. Втвърдяването на корпуса обикновено се използва при зъбни колела, валове, и други части, където повърхността трябва да е твърда и устойчива на износване, докато сърцевината трябва да е здрава и здрава, за да абсорбира удара.
9. Процес на топлинна обработка на алуминий
Този процес се прилага за легиращи елементи в 2xxx, 6xxx, и серия 7xxx. В случай на алуминиеви сплави, Термичната обработка на разтвора се извършва при температурен диапазон от 450 до 550°C. Тогава, материалът се охлажда във вода. След това, стареене, било то естествено или изкуствено, се прави за подобряване на здравината и твърдостта на материала. Изкуственото стареене се извършва при температурен диапазон от 120°C до 200°C в зависимост от вида на сплавта, за да се осигури най-добра твърдост и якост на опън. Обработките на алуминиевите части имат подобрени механични характеристики с граница на провлачване до 450MPa.
10. Процес на обработка със запояване
При спояването се използват допълнителни метали с температури на топене над 450°C, но по-ниски от температурите на топене на основните метали, и те включват сребро, мед, и алуминий. Обикновено, извършва се в контролирано състояние на кислород или под вакуум, за да се избегне окисляването на веществото. Якостта на фугата може да бъде до 200 Mpa към 300 Mpa в зависимост от материала, използван в процеса. В случай на грапавост на повърхността след спояване, установено е, че стойностите са в диапазона на Ra 0.4 да се 0.8 μm, което образува еднакъв и силен интерфейс. Запояването е приложимо за компоненти на HVAC, водопровод, и космически приложения.
11. Процес на индукционна топлинна обработка
Индукционното нагряване загрява металите до необходимата им температура чрез прилагане на различни магнитни полета. Нормално, приложим е при честоти, вариращи от 10 kHz до 500 kHz и повишава температурата на повърхностния слой до 800°C-1000°C, последвано от бързо охлаждане. Индукционното закаляване е в състояние да постигне твърдост на повърхността до 58 – 65 HRC и дълбочина на кутията между 0,5 μm до 3 μm. Грапавостта на повърхността става толкова ниска, колкото Ra 0.4-0.8 μm, за който е известно, че има комбинация от висока устойчивост на износване и висока якост на умора в зъбните колела, валове, и други прецизни части.
Резюме
Нашата основна цел при написването на тази статия е да уведомим читателя за различните видове топлинна обработка и техните технически аспекти. Основната цел на топлинната обработка е да се модифицират и подобрят механичните свойства на сплавите, и метали. Всеки процес е приет за специфични приложения и повърхностни свойства като здравина и издръжливост. Тези лечения намериха широко приложение в индустрии като космическата индустрия, автомобилен, и производство, за оптимизиране на характеристиките на материала за различни взискателни среди. Свържете се с нас за да получите персонализирани услуги за топлинна обработка от нашите експерти металурзи!
