การหลอมเหล็กเป็นการอบชุบด้วยความร้อน เทคโนโลยีโลหะ

2024 ผู้เขียน: Howard Calhoun | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-02 14:03

การสร้างวัสดุใหม่และการควบคุมคุณสมบัติเป็นศิลปะแห่งเทคโนโลยีโลหะ หนึ่งในเครื่องมือของมันคือการรักษาความร้อน กระบวนการเหล่านี้ทำให้สามารถเปลี่ยนลักษณะเฉพาะและพื้นที่ของการใช้โลหะผสมได้ การหลอมเหล็กเป็นทางเลือกที่ใช้กันอย่างแพร่หลายเพื่อขจัดข้อบกพร่องในการผลิตในผลิตภัณฑ์ เพิ่มความแข็งแรงและความน่าเชื่อถือ

งานในการประมวลผลและความหลากหลาย

การหลอมจะดำเนินการโดยมีจุดประสงค์:

• การเพิ่มประสิทธิภาพโครงสร้างภายในผลึก การเรียงลำดับองค์ประกอบการผสม
• ลดการบิดเบือนภายในและความเครียดเนื่องจากความผันผวนของอุณหภูมิกระบวนการอย่างรวดเร็ว
• เพิ่มความยืดหยุ่นของวัตถุสำหรับการตัดในภายหลัง

การดำเนินการแบบคลาสสิกเรียกว่า "การหลอมเต็ม" อย่างไรก็ตาม มีหลายรูปแบบ ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติที่ระบุและลักษณะของงาน: ไม่สมบูรณ์ ต่ำ การแพร่กระจาย (การทำให้เป็นเนื้อเดียวกัน)ไอโซเทอร์มอล, การตกผลึกใหม่, การทำให้เป็นมาตรฐาน ทั้งหมดนี้มีหลักการคล้ายกัน อย่างไรก็ตาม โหมดการอบชุบด้วยความร้อนของเหล็กแตกต่างกันอย่างมาก

การรักษาความร้อนตามแผนภูมิ

การเปลี่ยนแปลงทั้งหมดในโลหะวิทยาเหล็กซึ่งอิงจากเกมของอุณหภูมิ สอดคล้องอย่างชัดเจนกับแผนภาพของโลหะผสมเหล็กและคาร์บอน เป็นภาพช่วยในการกำหนดโครงสร้างจุลภาคของเหล็กกล้าคาร์บอนหรือเหล็กหล่อ ตลอดจนจุดเปลี่ยนรูปของโครงสร้างและคุณลักษณะภายใต้อิทธิพลของความร้อนหรือความเย็น

เทคโนโลยีโลหะควบคุมการหลอมเหล็กกล้าคาร์บอนทุกประเภทด้วยกำหนดการนี้ สำหรับค่าที่ไม่สมบูรณ์ ต่ำ และสำหรับการตกผลึกซ้ำ ค่าอุณหภูมิ "เริ่มต้น" คือเส้น PSK ซึ่งก็คือจุดวิกฤต Ac₁ การหลอมเต็มและการทำให้เป็นมาตรฐานของเหล็กนั้นเน้นทางความร้อนไปยังเส้นไดอะแกรม GSE จุดวิกฤตของมันคือ Ac₃ และ Ac_{m แผนภาพยังระบุอย่างชัดเจนถึงความเชื่อมโยงของวิธีการอบชุบด้วยความร้อนกับประเภทของวัสดุในแง่ของปริมาณคาร์บอนและความเป็นไปได้ที่สอดคล้องกันของการนำวิธีการนี้ไปใช้กับโลหะผสมบางประเภท}

หลอมเต็ม

วัตถุ: การหล่อและการตีขึ้นรูปจากโลหะผสมไฮโปยูเทคตอยด์ ในขณะที่องค์ประกอบเหล็กควรเติมคาร์บอนในปริมาณสูงถึง 0.8%

เป้าหมาย:

• การเปลี่ยนแปลงสูงสุดในโครงสร้างจุลภาคที่ได้จากการหล่อและแรงดันร้อน ทำให้องค์ประกอบเฟอร์ไรต์-มุกเม็ดหยาบที่ไม่เป็นเนื้อเดียวกันกลายเป็นเนื้อละเอียดที่เป็นเนื้อเดียวกัน
• ลดความแข็งและเพิ่มความเหนียวสำหรับการประมวลผลต่อไปตัด

เทคโนโลยี. อุณหภูมิการหลอมของเหล็กสูงกว่าจุดวิกฤต 30-50˚С Ac_{3 เมื่อโลหะมีคุณสมบัติทางความร้อนที่กำหนด พวกมันจะถูกคงไว้ที่ระดับนี้ชั่วระยะเวลาหนึ่ง ซึ่งช่วยให้การแปลงที่จำเป็นทั้งหมดเสร็จสมบูรณ์ เม็ดมุกและเฟอริติกขนาดใหญ่จะเปลี่ยนสภาพเป็นออสเทนไนต์อย่างสมบูรณ์ ขั้นต่อไปคือการระบายความร้อนช้าพร้อมกับเตาหลอม ซึ่งในระหว่างนั้นเฟอร์ไรท์และไข่มุกจะถูกแยกออกจากออสเทนไนต์อีกครั้ง ซึ่งมีเม็ดละเอียดและโครงสร้างที่สม่ำเสมอ}

การหลอมเหล็กอย่างสมบูรณ์ช่วยให้ขจัดข้อบกพร่องภายในที่ยากที่สุดได้ อย่างไรก็ตาม เหล็กนั้นใช้เวลานานและใช้พลังงานมาก

หลอมไม่สมบูรณ์

วัตถุ: เหล็กไฮโปยูเทคตอยด์ที่ไม่มีความผิดปกติภายในที่รุนแรง

วัตถุประสงค์: การบดและทำให้เมล็ดมุกไลต์นิ่มลงโดยไม่ต้องเปลี่ยนเบสเฟอริติก

เทคโนโลยี. การทำให้โลหะร้อนจนถึงอุณหภูมิที่ลดลงภายในช่วงเวลาระหว่างจุดวิกฤต Ac₁ และ Ac_{3 การเปิดรับช่องว่างในเตาเผาด้วยคุณสมบัติที่มั่นคงช่วยให้กระบวนการที่จำเป็นเสร็จสมบูรณ์ การทำความเย็นทำได้ช้าพร้อมกับเตาอบ ที่เอาต์พุต จะได้โครงสร้างที่มีเนื้อละเอียดของไข่มุกและเฟอร์ไรท์แบบเดียวกัน ด้วยผลกระทบจากความร้อนดังกล่าว ไข่มุกจะเปลี่ยนเป็นเม็ดละเอียด ในขณะที่เฟอร์ไรท์ยังคงเป็นผลึกที่ไม่เปลี่ยนแปลง และสามารถเปลี่ยนได้เฉพาะในเชิงโครงสร้างเท่านั้น รวมถึงการเจียรด้วย}

การหลอมเหล็กที่ไม่สมบูรณ์ทำให้คุณสามารถปรับสมดุลสถานะภายในและคุณสมบัติของวัตถุธรรมดาได้ โดยใช้พลังงานน้อยกว่า

หลอมต่ำ(ตกผลึกใหม่)

วัตถุ: เหล็กกล้าคาร์บอนรีดทุกประเภท เหล็กโลหะผสมที่มีปริมาณคาร์บอนไม่เกิน 0.65% (เช่น ลูกปืน) ชิ้นส่วนและช่องว่างที่ทำด้วยโลหะที่ไม่ใช่เหล็กซึ่งไม่มีข้อบกพร่องร้ายแรงภายในแต่จำเป็น การแก้ไขพลังงานต่ำ.

เป้าหมาย:

• ขจัดความเค้นภายในและการแข็งตัวเนื่องจากอิทธิพลของการเสียรูปทั้งแบบเย็นและแบบร้อน
• ขจัดผลกระทบเชิงลบของการระบายความร้อนที่ไม่สม่ำเสมอของโครงสร้างรอย เพิ่มความยืดหยุ่นและความแข็งแรงของตะเข็บ;
• ทำให้โครงสร้างจุลภาคของเครื่องแบบผลิตภัณฑ์โลหะนอกกลุ่มเหล็ก;
• spheroidization ของ lamellar pearlite - ทำให้เป็นรูปทรงเม็ด

เทคโนโลยี

ชิ้นส่วนถูกทำให้ร้อน 50-100˚C ต่ำกว่าจุดวิกฤต Ac_{1 ภายใต้อิทธิพลของอิทธิพลดังกล่าว การเปลี่ยนแปลงภายในเล็กน้อยจะถูกลบออก กระบวนการทางเทคโนโลยีทั้งหมดใช้เวลาประมาณ 1-1.5 ชั่วโมง ช่วงอุณหภูมิโดยประมาณสำหรับวัสดุบางชนิด:}

1. เหล็กกล้าคาร์บอนและโลหะผสมทองแดง - 600-700˚C.
2. โลหะผสมนิกเกิล - 800-1200˚C.
3. อลูมิเนียมอัลลอยด์ - 300-450˚C.

ทำความเย็นเสร็จในอากาศ สำหรับเหล็กกล้ามาร์เทนซิติกและไบนิติก เทคโนโลยีโลหะให้ชื่อที่แตกต่างกันสำหรับกระบวนการนี้ - การแบ่งเบาบรรเทาสูง เป็นวิธีที่ง่ายและราคาไม่แพงในการปรับปรุงคุณสมบัติของชิ้นส่วนและโครงสร้าง

ทำให้เป็นเนื้อเดียวกัน (หลอมกระจาย)

วัตถุ: สินค้าหล่อขนาดใหญ่ โดยเฉพาะงานหล่อเหล็กอัลลอย

วัตถุประสงค์: การกระจายอะตอมของธาตุอัลลอยด์อย่างสม่ำเสมอบนตะแกรงคริสตัลและปริมาตรทั้งหมดของแท่งโลหะอันเป็นผลมาจากการแพร่กระจายที่อุณหภูมิสูง ทำให้โครงสร้างของชิ้นงานอ่อนลง ลดความแข็งของชิ้นงานก่อนดำเนินการด้านเทคโนโลยีในภายหลัง

เทคโนโลยี. วัสดุถูกทำให้ร้อนที่อุณหภูมิสูง 1,000-1200˚С ต้องคงคุณสมบัติทางความร้อนให้คงที่เป็นเวลานาน - ประมาณ 10-15 ชั่วโมง ขึ้นอยู่กับขนาดและความซับซ้อนของโครงสร้างการหล่อ เมื่อเสร็จสิ้นการเปลี่ยนแปลงที่อุณหภูมิสูงทุกขั้นตอนแล้ว การระบายความร้อนช้าจะตามมา

กระบวนการที่ใช้แรงงานมากแต่มีประสิทธิภาพสูงในการปรับระดับโครงสร้างจุลภาคของโครงสร้างขนาดใหญ่

การอบอ่อนด้วยความร้อน

วัตถุ: แผ่นเหล็กคาร์บอน โลหะผสม และผลิตภัณฑ์โลหะผสมสูง

เป้าหมาย: ปรับปรุงโครงสร้างจุลภาค ขจัดข้อบกพร่องภายในโดยใช้เวลาน้อยลง

เทคโนโลยี. ในขั้นต้น โลหะถูกให้ความร้อนจนถึงอุณหภูมิการหลอมเต็ม และเวลาที่จำเป็นสำหรับการเปลี่ยนโครงสร้างที่มีอยู่ทั้งหมดให้เป็นออสเทนไนต์จะยังคงอยู่ แล้วค่อยๆ แช่ในเกลือร้อน เมื่อถึงจุดความร้อนที่อุณหภูมิ 50-100˚C ต่ำกว่าจุด Ac_{1 จะถูกนำไปใส่ในเตาเผาเพื่อคงระดับนี้ไว้เป็นเวลาที่จำเป็นสำหรับการเปลี่ยนแปลงที่สมบูรณ์ของออสเทนไนต์ เป็นไข่มุกและซีเมนต์ การระบายความร้อนขั้นสุดท้ายเกิดขึ้นในอากาศ}

วิธีการนี้ช่วยให้คุณบรรลุคุณสมบัติที่ต้องการของช่องว่างเหล็กโลหะผสมในขณะที่ประหยัดเวลาเมื่อเทียบกับเต็มการหลอม

การทำให้เป็นมาตรฐาน

วัตถุ: การหล่อ การตีขึ้นรูป และชิ้นส่วนที่ทำจากคาร์บอนต่ำ คาร์บอนปานกลาง และเหล็กกล้าอัลลอยด์ต่ำ

วัตถุประสงค์: เพื่อปรับปรุงสถานะภายใน ให้ความแข็งและความแข็งแรงที่ต้องการ ปรับปรุงสถานะภายในก่อนขั้นตอนถัดไปของการอบชุบด้วยความร้อนและการตัด

เทคโนโลยี. เหล็กได้รับความร้อนจนถึงอุณหภูมิที่อยู่เหนือเส้น GSE และจุดวิกฤตเล็กน้อย โดยยึดไว้และระบายความร้อนในอากาศ ดังนั้นความเร็วของความสมบูรณ์ของกระบวนการจึงเพิ่มขึ้น อย่างไรก็ตาม การใช้ขั้นตอนนี้ เป็นไปได้ที่จะบรรลุโครงสร้างที่สงบอย่างมีเหตุผลก็ต่อเมื่อองค์ประกอบของเหล็กถูกกำหนดโดยคาร์บอนในปริมาณไม่เกิน 0.4% เมื่อปริมาณคาร์บอนเพิ่มขึ้น ความแข็งก็จะเพิ่มขึ้น เหล็กกล้าชนิดเดียวกันหลังจากการทำให้เป็นมาตรฐานจะมีความแข็งมากขึ้นพร้อมกับเม็ดละเอียดที่เว้นระยะห่างเท่าๆ กัน เทคนิคนี้ช่วยเพิ่มความต้านทานของโลหะผสมต่อการทำลายและความเหนียวของการตัดได้อย่างมาก

ข้อบกพร่องในการหลอมที่เป็นไปได้

ในระหว่างการอบชุบด้วยความร้อน จำเป็นต้องปฏิบัติตามโหมดการทำความร้อนและความเย็นตามอุณหภูมิที่ระบุ ในกรณีที่ละเมิดข้อกำหนด อาจมีข้อบกพร่องต่างๆ เกิดขึ้น

1. การเกิดออกซิเดชันของชั้นผิวและการเกิดตะกรัน ระหว่างการทำงาน โลหะร้อนจะทำปฏิกิริยากับออกซิเจนในบรรยากาศ ซึ่งนำไปสู่การก่อตัวของตะกรันบนพื้นผิวของชิ้นงาน จะทำความสะอาดด้วยเครื่องจักรหรือด้วยสารเคมีพิเศษ
2. เผาผลาญคาร์บอน. นอกจากนี้ยังเกิดขึ้นจากอิทธิพลของออกซิเจนต่อโลหะร้อน ปริมาณคาร์บอนที่ลดลงในชั้นผิวทำให้คุณสมบัติทางกลและเทคโนโลยีลดลง เพื่อป้องกันกระบวนการเหล่านี้ การหลอมเหล็กจะต้องดำเนินการควบคู่ไปกับการนำก๊าซป้องกันเข้าสู่เตาเผา ซึ่งภารกิจหลักคือการป้องกันปฏิกิริยาของโลหะผสมกับออกซิเจน
3. ร้อนจัด. เป็นผลมาจากการสัมผัสเป็นเวลานานในเตาอบที่อุณหภูมิสูง ส่งผลให้เกิดการเจริญเติบโตของเมล็ดพืชมากเกินไป การได้มาซึ่งโครงสร้างเนื้อหยาบที่ไม่เป็นเนื้อเดียวกัน และความเปราะบางเพิ่มขึ้น ให้แก้ไขโดยขั้นตอนการอบอ่อนอีกขั้น
4. หมดไฟ. เกิดขึ้นจากค่าความร้อนและการเปิดรับแสงเกินค่าที่อนุญาต นำไปสู่การทำลายพันธะระหว่างธัญพืชบางชนิด ทำให้โครงสร้างทั้งหมดของโลหะเสียหายและไม่ต้องแก้ไข

เพื่อป้องกันความล้มเหลว การทำงานให้ความร้อนอย่างถูกต้องเป็นสิ่งสำคัญ มีทักษะระดับมืออาชีพ และควบคุมกระบวนการอย่างเคร่งครัด

การหลอมเหล็กเป็นเทคโนโลยีที่มีประสิทธิภาพสูงสำหรับการนำโครงสร้างจุลภาคของชิ้นส่วนที่มีความซับซ้อนและองค์ประกอบใดๆ มาสู่โครงสร้างและสภาพภายในที่เหมาะสมที่สุด ซึ่งจำเป็นสำหรับขั้นตอนต่อๆ ไปของอิทธิพลจากความร้อน การตัดและการนำโครงสร้างไปสู่การทำงาน