การอบชุบอัลลอยด์ด้วยความร้อน ประเภทของการรักษาความร้อน

2024 ผู้เขียน: Howard Calhoun | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2023-12-17 10:42

การอบชุบด้วยความร้อนของโลหะผสมเป็นส่วนสำคัญของกระบวนการผลิตโลหะผสมเหล็กและอโลหะ ผลของขั้นตอนนี้ทำให้โลหะสามารถเปลี่ยนลักษณะเป็นค่าที่ต้องการได้ ในบทความนี้ เราจะพิจารณาประเภทหลักของการอบชุบด้วยความร้อนที่ใช้ในอุตสาหกรรมสมัยใหม่

สาระสำคัญของการรักษาความร้อน

ในระหว่างการผลิตผลิตภัณฑ์กึ่งสำเร็จรูป ชิ้นส่วนโลหะจะได้รับการบำบัดด้วยความร้อนเพื่อให้มีคุณสมบัติตามที่ต้องการ (ความแข็งแรง ความทนทานต่อการกัดกร่อนและการสึกหรอ ฯลฯ) การอบชุบด้วยความร้อนของโลหะผสมคือชุดของกระบวนการที่สร้างขึ้นโดยเทียมซึ่งการเปลี่ยนแปลงทางโครงสร้างและทางกายภาพและทางกลเกิดขึ้นในโลหะผสมภายใต้อิทธิพลของอุณหภูมิสูง แต่องค์ประกอบทางเคมีของสารจะยังคงอยู่

การอบชุบ

ผลิตภัณฑ์โลหะที่ใช้ทุกวันในทุกภาคส่วนของเศรษฐกิจของประเทศต้องเป็นไปตามข้อกำหนดระดับสูงสำหรับความทนทานต่อการสึกหรอ โลหะที่เป็นวัตถุดิบจำเป็นต้องเสริมความแข็งแกร่งด้วยคุณสมบัติด้านประสิทธิภาพที่จำเป็น ซึ่งสามารถทำได้สัมผัสกับอุณหภูมิสูง การอบชุบด้วยความร้อนของโลหะผสมที่มีอุณหภูมิสูงจะเปลี่ยนโครงสร้างเริ่มต้นของสาร กระจายส่วนประกอบที่เป็นส่วนประกอบ เปลี่ยนขนาดและรูปร่างของผลึก ทั้งหมดนี้นำไปสู่การลดความเครียดภายในของโลหะ และเพิ่มคุณสมบัติทางกายภาพและทางกลของโลหะ

ประเภทของการรักษาความร้อน

การอบชุบด้วยความร้อนของโลหะผสมมีขั้นตอนง่ายๆ สามขั้นตอน: ให้ความร้อนแก่วัตถุดิบ (ผลิตภัณฑ์กึ่งสำเร็จรูป) จนถึงอุณหภูมิที่ต้องการ เก็บรักษาไว้ภายใต้สภาวะที่กำหนดตามเวลาที่กำหนด และเย็นลงอย่างรวดเร็ว ในการผลิตสมัยใหม่ มีการใช้การอบชุบด้วยความร้อนหลายประเภท ซึ่งแตกต่างกันไปตามคุณลักษณะทางเทคโนโลยีบางอย่าง แต่อัลกอริธึมของกระบวนการโดยทั่วไปยังคงเหมือนเดิมทุกที่

ตามวิธีการชุบแข็งมีประเภทดังต่อไปนี้:

• ความร้อน (การทำให้แข็ง, แบ่งเบาบรรเทา, หลอม, แก่, บำบัดด้วยความเย็น)
• การบำบัดด้วยความร้อนและกลไกเกี่ยวข้องกับการรักษาที่อุณหภูมิสูงร่วมกับการกระทำทางกลบนโลหะผสม
• เคมี-ความร้อนเกี่ยวข้องกับการรักษาความร้อนของโลหะ ตามด้วยการตกแต่งพื้นผิวของผลิตภัณฑ์ด้วยองค์ประกอบทางเคมี (คาร์บอน ไนโตรเจน โครเมียม ฯลฯ)

หลอม

การหลอมเป็นกระบวนการผลิตที่โลหะและโลหะผสมได้รับความร้อนจนถึงอุณหภูมิที่กำหนดไว้ จากนั้นจึงเย็นลงอย่างช้าๆ อย่างเป็นธรรมชาติร่วมกับเตาเผาที่ทำขั้นตอนดังกล่าว เนื่องจากการหลอมสามารถขจัดความไม่เท่าเทียมกันขององค์ประกอบทางเคมีได้สาร บรรเทาความเครียดภายใน บรรลุโครงสร้างเม็ด และปรับปรุงดังกล่าว ตลอดจนลดความแข็งของโลหะผสมเพื่อความสะดวกในการประมวลผลต่อไป การหลอมมีสองประเภท: การหลอมแบบที่หนึ่งและแบบที่สอง

การอบอ่อนชั้นหนึ่งหมายถึงการอบชุบด้วยความร้อน ซึ่งเป็นผลมาจากการเปลี่ยนแปลงสถานะเฟสของโลหะผสมเพียงเล็กน้อยหรือไม่มีเลย นอกจากนี้ยังมีพันธุ์ของตัวเอง: ทำให้เป็นเนื้อเดียวกัน - อุณหภูมิการหลอมคือ 1100-1200 ภายใต้เงื่อนไขดังกล่าวโลหะผสมจะถูกเก็บไว้เป็นเวลา 8-15 ชั่วโมงการตกผลึกซ้ำ (ที่ 100-200) การหลอมใช้สำหรับเหล็กตรึงนั่นคือเสียรูปแล้ว เย็นชา

การหลอมแบบที่สองนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงเฟสที่สำคัญในโลหะผสม มีหลายแบบด้วย:

• การหลอมเต็ม - ให้ความร้อนแก่โลหะผสม 30-50 เหนือคุณลักษณะเครื่องหมายอุณหภูมิวิกฤตของสารนี้และให้ความเย็นในอัตราที่กำหนด (200 / ชั่วโมง - เหล็กกล้าคาร์บอน 100 / ชั่วโมงและ 50 / ชั่วโมง - โลหะผสมต่ำและสูง -โลหะผสมเหล็ก ตามลำดับ).
• ไม่สมบูรณ์ - ร้อนถึงจุดวิกฤตและเย็นตัวช้า
• แพร่ - อุณหภูมิหลอม 1100-1200.
• ไอโซเทอร์มอล - ความร้อนเกิดขึ้นในลักษณะเดียวกับการหลอมเต็ม แต่หลังจากนั้น ความเย็นอย่างรวดเร็วจะดำเนินการจนถึงอุณหภูมิที่ต่ำกว่าอุณหภูมิวิกฤตเล็กน้อย และปล่อยให้เย็นในอากาศ
• Normalized - หลอมให้สมบูรณ์ด้วยการทำให้โลหะเย็นลงในอากาศในเวลาต่อมา ไม่ใช่ในเตาหลอม

การชุบแข็ง

แบ่งเบาเป็นการจัดการด้วยโลหะผสมซึ่งมีจุดประสงค์เพื่อให้บรรลุการเปลี่ยนแปลงของมาร์เทนซิติกของโลหะซึ่งลดความเหนียวของผลิตภัณฑ์และเพิ่มความแข็งแรง การชุบแข็งและการหลอม เกี่ยวข้องกับการให้ความร้อนแก่โลหะในเตาหลอมที่สูงกว่าอุณหภูมิวิกฤตจนถึงอุณหภูมิในการดับ ความแตกต่างอยู่ที่อัตราการทำความเย็นที่สูงขึ้นที่เกิดขึ้นในอ่างของเหลว ขึ้นอยู่กับโลหะและแม้กระทั่งรูปร่าง ใช้การชุบแข็งประเภทต่างๆ:

• การชุบแข็งในสภาพแวดล้อมเดียวกัน นั่นคือ ในอ่างเดียวกันกับของเหลว (น้ำสำหรับชิ้นส่วนขนาดใหญ่ น้ำมันสำหรับชิ้นส่วนขนาดเล็ก)
• การชุบแข็งเป็นระยะ - การทำความเย็นเกิดขึ้นในสองขั้นตอนติดต่อกัน: ขั้นแรกในของเหลว (น้ำหล่อเย็นที่คมชัดกว่า) จนถึงอุณหภูมิประมาณ 300 จากนั้นในอากาศหรือในอ่างน้ำมันอื่น
• ขั้นบันได - เมื่อผลิตภัณฑ์ถึงอุณหภูมิชุบแข็ง มันจะถูกทำให้เย็นลงในเกลือที่หลอมเหลวเป็นระยะเวลาหนึ่ง ตามด้วยการทำให้เย็นลงในอากาศ
• ไอโซเทอร์มอล - เทคโนโลยีคล้ายกับการชุบแข็งแบบขั้นบันไดมาก แตกต่างกันเฉพาะเวลาการถือครองของผลิตภัณฑ์ที่อุณหภูมิการเปลี่ยนแปลงของมาร์เทนซิติก
• การชุบแข็งแบบ Self-tempering นั้นแตกต่างจากการชุบแข็งแบบอื่นๆ เนื่องจากโลหะที่ให้ความร้อนนั้นไม่ได้ทำให้เย็นลงจนหมด โดยเหลือพื้นที่ที่อบอุ่นไว้ตรงกลางของชิ้นงาน ผลลัพธ์ของการปรับแต่งนี้ทำให้ผลิตภัณฑ์ได้รับคุณสมบัติของความแข็งแรงที่เพิ่มขึ้นบนพื้นผิวและมีความหนืดสูงตรงกลาง ชุดนี้จำเป็นสำหรับเครื่องเคาะจังหวะ (ค้อน สิ่ว ฯลฯ)

วันหยุด

Tempering เป็นขั้นตอนสุดท้ายของการอบชุบโลหะผสมซึ่งกำหนดโครงสร้างสุดท้ายของโลหะ วัตถุประสงค์หลักของการแบ่งเบาบรรเทาคือการลดความเปราะบางของผลิตภัณฑ์โลหะ หลักการคือการทำให้ชิ้นส่วนร้อนจนถึงอุณหภูมิที่ต่ำกว่าอุณหภูมิวิกฤตและทำให้เย็นลง เนื่องจากโหมดการอบชุบด้วยความร้อนและอัตราการเย็นตัวของผลิตภัณฑ์โลหะสำหรับวัตถุประสงค์ต่างๆ อาจแตกต่างกัน การแบ่งเบาบรรเทามีสามประเภท:

• สูง - อุณหภูมิความร้อนอยู่ระหว่าง 350-600 เป็นค่าที่ต่ำกว่าค่าวิกฤต ขั้นตอนนี้มักใช้สำหรับโครงสร้างโลหะ
• ปานกลาง - อบชุบความร้อนที่ t 350-500 ทั่วไปสำหรับผลิตภัณฑ์สปริงและสปริง
• ต่ำ - อุณหภูมิความร้อนของผลิตภัณฑ์ไม่เกิน 250 ซึ่งช่วยให้ชิ้นส่วนมีความแข็งแรงสูงและทนต่อการสึกหรอ

สูงวัย

การบ่มคือการอบชุบด้วยความร้อนของโลหะผสม ทำให้เกิดกระบวนการสลายตัวของโลหะที่มีความอิ่มตัวยิ่งยวดหลังจากการชุบแข็ง ผลของอายุที่เพิ่มขึ้นในขีดจำกัดของความแข็ง ผลผลิต และความแข็งแรงของผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป ไม่เพียงแต่เหล็กหล่อจะเสื่อมสภาพเท่านั้น แต่ยังรวมถึงโลหะที่ไม่ใช่เหล็กด้วย ซึ่งรวมถึงโลหะผสมอะลูมิเนียมที่เปลี่ยนรูปได้ง่าย หากผลิตภัณฑ์โลหะที่อยู่ภายใต้การชุบแข็งถูกเก็บรักษาไว้ที่อุณหภูมิปกติ กระบวนการจะเกิดขึ้นในนั้นซึ่งจะส่งผลให้ความแข็งแรงเพิ่มขึ้นตามธรรมชาติและความเหนียวลดลง สิ่งนี้เรียกว่าอายุตามธรรมชาติของโลหะ หากใช้วิธีการเดียวกันนี้ในอุณหภูมิสูง จะเรียกว่าการแก่แบบเทียม

การรักษาด้วยความเย็น

การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของโลหะผสมซึ่งหมายความว่าคุณสมบัติของพวกเขาสามารถทำได้ไม่เพียงแค่สูงเท่านั้น แต่ยังรวมถึงอุณหภูมิที่ต่ำมากด้วย การบำบัดด้วยความร้อนของโลหะผสมที่อุณหภูมิต่ำกว่าศูนย์เรียกว่าการแช่แข็ง เทคโนโลยีนี้ใช้กันอย่างแพร่หลายในภาคต่างๆ ของเศรษฐกิจของประเทศ เพื่อเป็นอาหารเสริมสำหรับการอบชุบด้วยความร้อนที่อุณหภูมิสูง เนื่องจากสามารถลดต้นทุนของกระบวนการชุบแข็งด้วยความร้อนได้อย่างมาก

การแช่เยือกแข็งของโลหะผสมจะดำเนินการที่ t -196 ในตัวประมวลผลการแช่แข็งแบบพิเศษ เทคโนโลยีนี้สามารถเพิ่มอายุการใช้งานของชิ้นส่วนกลึงและคุณสมบัติป้องกันการกัดกร่อนได้อย่างมาก รวมทั้งขจัดความจำเป็นในการบำบัดซ้ำ

เทอร์โม-เครื่องกล

วิธีการแปรรูปโลหะผสมแบบใหม่ผสมผสานการแปรรูปโลหะที่อุณหภูมิสูงเข้ากับการเสียรูปทางกลของผลิตภัณฑ์ที่อยู่ในสถานะพลาสติก การบำบัดด้วยความร้อน (TMT) ตามวิธีการทำให้เสร็จสามารถเป็นสามประเภท:

• TMT อุณหภูมิต่ำประกอบด้วยสองขั้นตอน: การเปลี่ยนรูปพลาสติกตามด้วยการดับและแบ่งเบาบรรเทาของชิ้นส่วน ความแตกต่างหลักจาก TMT ประเภทอื่นคืออุณหภูมิความร้อนกับสถานะออสเทนนิติกของโลหะผสม
• TMT ที่อุณหภูมิสูงเกี่ยวข้องกับการให้ความร้อนแก่โลหะผสมให้อยู่ในสถานะมาร์เทนซิติกร่วมกับการเสียรูปของพลาสติก
• เบื้องต้น - ทำการเปลี่ยนรูปที่ t 20 ตามด้วยการชุบแข็งและแบ่งเบาบรรเทาของโลหะ

เคมีบำบัดความร้อน

เปลี่ยนโครงสร้างและคุณสมบัติของโลหะผสมนอกจากนี้ยังเป็นไปได้ด้วยความช่วยเหลือของการบำบัดด้วยสารเคมีซึ่งรวมผลกระทบทางความร้อนและเคมีบนโลหะ เป้าหมายสูงสุดของขั้นตอนนี้ นอกจากจะช่วยเพิ่มความแข็งแรง ความแข็ง และความทนทานต่อการสึกหรอให้กับผลิตภัณฑ์แล้ว ยังช่วยให้ชิ้นส่วนทนต่อกรดและทนไฟได้อีกด้วย กลุ่มนี้รวมถึงการอบชุบด้วยความร้อนประเภทต่อไปนี้:

• ทำการฉาบเพื่อเพิ่มความแข็งแรงให้กับพื้นผิวของผลิตภัณฑ์ สาระสำคัญของขั้นตอนคือการทำให้โลหะอิ่มตัวด้วยคาร์บอน การทำคาร์บูไรซิ่งสามารถทำได้สองวิธี: คาร์บูไรซิ่งแบบแข็งและแบบแก๊ส ในกรณีแรก วัสดุที่ผ่านกระบวนการแล้ว ร่วมกับถ่านหินและตัวเร่งปฏิกิริยา จะถูกนำไปใส่ในเตาเผาและให้ความร้อนจนถึงอุณหภูมิที่กำหนด ตามด้วยการจับไว้ในสภาพแวดล้อมนี้และทำให้เย็นลง ในกรณีของแก๊สคาร์บูไรซิ่ง ผลิตภัณฑ์จะถูกให้ความร้อนในเตาอบสูงถึง 900 ภายใต้กระแสก๊าซคาร์บอนอย่างต่อเนื่อง
• Nitriding คือการบำบัดด้วยความร้อนทางเคมีของผลิตภัณฑ์โลหะโดยการทำให้พื้นผิวอิ่มตัวในสภาพแวดล้อมที่มีไนโตรเจน ผลลัพธ์ของขั้นตอนนี้คือการเพิ่มความต้านทานแรงดึงของชิ้นส่วนและความต้านทานการกัดกร่อนที่เพิ่มขึ้น
• Cyanidation คือความอิ่มตัวของโลหะที่มีไนโตรเจนและคาร์บอนในเวลาเดียวกัน สื่อสามารถเป็นของเหลว (เกลือที่ประกอบด้วยคาร์บอนและไนโตรเจนที่หลอมละลาย) และก๊าซ
• การชุบแบบกระจายเป็นวิธีการที่ทันสมัยในการทนความร้อน ทนกรด และทนต่อการสึกหรอต่อผลิตภัณฑ์โลหะ พื้นผิวของโลหะผสมดังกล่าวอิ่มตัวด้วยโลหะต่างๆ (อะลูมิเนียม โครเมียม) และโลหะลอยด์ (ซิลิกอน โบรอน)

คุณสมบัติการอบชุบเหล็กหล่อ

โลหะผสมเหล็กหล่อต้องผ่านการอบชุบด้วยความร้อนโดยใช้เทคโนโลยีที่แตกต่างจากโลหะผสมที่ไม่ใช่เหล็กเล็กน้อย เหล็กหล่อ (สีเทา ความแข็งแรงสูง อัลลอยด์) ผ่านการอบชุบด้วยความร้อนประเภทต่อไปนี้: การหลอม (ที่ t 500-650), การทำให้เป็นมาตรฐาน, การชุบแข็ง (ต่อเนื่อง, ความร้อนคงที่, พื้นผิว), การแบ่งเบาบรรเทา, ไนไตรดิ้ง (เหล็กหล่อสีเทา), อลูมิไนซ์ (เหล็กหล่อ Pearlitic) ชุบโครเมียม ขั้นตอนทั้งหมดเหล่านี้ส่งผลให้คุณสมบัติของผลิตภัณฑ์เหล็กหล่อขั้นสุดท้ายดีขึ้นอย่างมาก: เพิ่มอายุการใช้งาน ขจัดโอกาสที่ผลิตภัณฑ์จะแตกร้าวระหว่างการใช้ผลิตภัณฑ์ เพิ่มความแข็งแรงและทนความร้อนของเหล็กหล่อ

การอบชุบโลหะผสมที่ไม่ใช่เหล็ก

โลหะและโลหะผสมที่ไม่ใช่เหล็กมีคุณสมบัติแตกต่างกัน ดังนั้นจึงถูกแปรรูปด้วยวิธีการที่แตกต่างกัน ดังนั้นโลหะผสมทองแดงจะต้องผ่านการหลอมใหม่เพื่อทำให้องค์ประกอบทางเคมีเท่ากัน สำหรับทองเหลือง จะมีเทคโนโลยีการหลอมที่อุณหภูมิต่ำ (200-300) เนื่องจากโลหะผสมนี้มีแนวโน้มที่จะเกิดการแตกร้าวได้เองตามธรรมชาติในสภาพแวดล้อมที่มีความชื้น บรอนซ์ถูกทำให้เป็นเนื้อเดียวกันและการหลอมที่ t สูงถึง 550 แมกนีเซียมผ่านการอบอ่อน ดับ และผ่านการบ่มโดยวิธีเทียม (การเสื่อมสภาพตามธรรมชาติจะไม่เกิดขึ้นสำหรับแมกนีเซียมที่ดับแล้ว) อะลูมิเนียม เช่นเดียวกับแมกนีเซียม ผ่านกรรมวิธีทางความร้อนสามวิธี ได้แก่ การอบอ่อน การชุบแข็ง และการเสื่อมสภาพ หลังจากนั้นโลหะผสมอะลูมิเนียมดัดจะเพิ่มความแข็งแรงอย่างมาก การประมวลผลของโลหะผสมไททาเนียมประกอบด้วย: การหลอมการหลอมใหม่ การชุบแข็ง การเสื่อมสภาพ ไนไตรดิ้ง และคาร์บูไรซิ่ง

CV

การอบชุบด้วยความร้อนของโลหะและโลหะผสมเป็นกระบวนการทางเทคโนโลยีหลักในโลหะผสมเหล็กและอโลหะ เทคโนโลยีสมัยใหม่มีวิธีการรักษาความร้อนที่หลากหลายเพื่อให้ได้คุณสมบัติที่ต้องการของโลหะผสมที่ผ่านกรรมวิธีแต่ละประเภท โลหะแต่ละชนิดมีอุณหภูมิวิกฤตในตัวเอง ซึ่งหมายความว่าควรทำการอบชุบด้วยความร้อนโดยคำนึงถึงลักษณะโครงสร้างและเคมีฟิสิกส์ของสาร ในที่สุด สิ่งนี้จะไม่เพียงบรรลุผลลัพธ์ตามที่ต้องการ แต่ยังปรับปรุงกระบวนการผลิตอย่างมีนัยสำคัญ