Termoapstrāde AHYW mašīnu galvenajam ietvaram
Anhui Yawei šobrīd izmanto termisko apstrādi visiem lokšņu metāla mehāniskajiem rāmjiem, kas ilgstoši var novērst materiālu stresu ar minimālu deformāciju, galvenokārt iekļaujot CNC Synchro Pressbrakes galvenos rāmjus, automātiskās presbārgakmeņu cnc rāmjus, galveno rāmju šķiedru lāzera griešanas iekārtas.
Siltuma apstrāde (vai termoapstrāde ) ir rūpniecisko un metālapstrādes procesu grupa, ko izmanto, lai mainītu materiāla fizikālās un reizēm ķīmiskās īpašības. Visizplatītākais pielietojums ir metalurģija . Siltuma apstrādes metodes izmanto arī daudzu citu materiālu, piemēram, stikla, ražošanā . Termināla apstrāde ietver siltuma vai atdzesēšanas lietošanu, parasti līdz ekstremālām temperatūrām, lai iegūtu vēlamo rezultātu, piemēram, materiāla sacietēšanu vai mīkstināšanu. Siltuma apstrādes paņēmieni ietver atkaļošanu , korozijas sacietēšanu , nokrišņu nostiprināšanu , atlaidināšanu , normalizēšanu un nosusināšanu . Jāatzīmē, ka, lai gan termins termoapstrāde attiecas tikai uz procesiem, kuros apkure un dzesēšana tiek veikta īpašam nolūkam, lai tīši mainītu īpašības, apkure un dzesēšana bieži notiek nejauši citu ražošanas procesu laikā, piemēram, karstās formēšanas vai metināšanas procesā.
Metāla materiāli sastāv no nelielu kristālu, ko sauc par "graudiem" vai kristalīti, mikrostruktūru. Graudu īpašības (ti, graudu izmērs un sastāvs) ir viens no efektīvākajiem faktoriem, kas var noteikt metāla vispārējo mehānisko darbību. Termoapstrāde nodrošina efektīvu metāla īpašību manipulāciju, kontrolējot difūzijas ātrumu un dzesēšanas ātrumu mikrostruktūrā. Siltuma apstrādi bieži izmanto, lai mainītu metāla sakausējuma mehāniskās īpašības, manipulējot ar tādām īpašībām kā cietība, izturība, stingrība, plastika un elastība.
Ir divi mehānismi, kas termiskās apstrādes laikā var mainīt sakausējuma īpašības: martensīta veidošanās izraisa kristālu deformāciju iekšēji, un difūzijas mehānisms izmaina sakausējuma viendabīgumu.
Kristāla struktūra sastāv no atomiem, kas sagrupēti ļoti īpašā kārtībā, ko sauc par režģi. Vairumā elementu šis pasūtījums pārkārtojas atkarībā no apstākļiem, piemēram, temperatūras un spiediena. Šī pārkārtošanās, ko sauc par alotropiju vai polimorfismu, var notikt vairākas reizes dažādās temperatūrās konkrētam metālam. Sakausējumos šī pārkārtošana var izraisīt elementu, kas parasti neizšķīst no parastā metāla, lai tas pēkšņi kļūtu šķīstošs, bet alotropijas atgriešanās padarīs elementus daļēji vai pilnīgi nešķīstošus.
Ja šķīstošā stāvoklī difūzijas process izšķīdinātā elementa atomus izkliedē, cenšoties veidot viendabīgu sadalījumu parastā metāla kristālos. Ja sakausējums ir atdzisis līdz nešķīstošajam stāvoklim, izšķīdušo sastāvdaļu (izšķīdušo vielu) atomi var migrēt no šķīduma. Šis difūzijas veids, ko sauc par nokrišņiem, noved pie kodolizēšanās, kur migrējošie atomi grupē pie graudu robežām. Tas veido mikrostruktūru, kas parasti sastāv no divām vai vairākām atšķirīgām fāzēm. Piemēram, lēni atdzesēta stieple veido laminētu struktūru, kas sastāv no mainīgiem ferīta un cementita slāņiem, kļūstot par mīkstu perlītu. Pēc tam, kad tērauds ir uzkarsēts uz austenīta fāzi un pēc tam dzesēts ūdenī, mikrostruktūra būs martensiāta fāzē. Tas ir saistīts ar faktu, ka pēc dzesēšanas tērauds mainīsies no austenīta fāzes uz martensīta fāzi. Jāatzīmē, ka daži perļi vai ferīti var atrasties, ja dzesēšana nekontrolē visu tēraudu.
Atšķirībā no dzelzs bāzes sakausējumiem lielākajai daļai termiski apstrādājamu sakausējumu nav ferīta pārveidošanas. Šajos sakausējumos kodolēšana graudu robežās bieži pastiprina kristāla matricas struktūru. Šie metāli cietina no nokrišņiem. Parasti lēns process, kas atkarīgs no temperatūras, to bieži sauc par "vecuma sacietēšanu".
Daudzi metāli un nemetāli ātri atdzesē (ar ārējiem nesējiem, piemēram, eļļu, polimēru, ūdeni utt.), Martensīta pārveidošanu. Ja metāls tiek ļoti ātri atdzisēts, nešķīstošie atomi var nespēt izkļūt no šķīduma laikā. To sauc par "bez difūzijas transformāciju". Kad kristāla matrica mainās tā zemas temperatūras režīmā, šķīdinātāja atomi kļūst noķerti režģī. Ieslodzītie atomi aizkavē kristāla matricas pilnīgu pārveidošanu zemās temperatūras allotropā, radot griešanas spriegumus režģī. Kad daži sakausējumi tiek ātri atdzesēti, piemēram, tērauda, martensīta transformācija cietina metālu, savukārt citās, tāpat kā alumīnijs, sakausējums kļūst mīkstāks.
Laika un temperatūras ietekme
Tērauda temperatūras pārveidošanas (TTT) shēma. Sarkanās līknes, atdzesējot no augšējās kritiskās (A3) temperatūras, attēlo dažādas dzesēšanas ātrumu (ātrumu). V1 ražo martensītu. V2 ir perlīts, kas sajaukts ar martensītu, V3 ražo bainītu, kā arī pērļu un matenesītu.
Pareiza termiska apstrāde prasa precīzu temperatūras kontroli, laiku, kas tiek turēts noteiktā temperatūrā un dzesēšanas ātrumā. [12]
Izņemot stresa mazināšanu, atlaidināšanu un novecošanos, lielākā daļa termiskās apstrādes sākas, sildot sakausējumu virs virsmas pārveidošanas (A 3 ) temperatūras. Šo temperatūru sauc par "apstāšanos", jo pie temperatūras A 3 metāls piedzīvo histerēzes periodu. Šajā brīdī visa siltuma enerģija tiek izmantota, lai izmainītu kristālu, tāpēc temperatūra pēkšņi palielinās (arestēti) un tad turpina kāpt, tiklīdz izmaiņas ir pabeigtas. [13] Tāpēc sakausējums jāakarsē virs kritiskās temperatūras, lai notiktu transformācija. Sakausējums parasti tiek turēts šajā temperatūrā pietiekami ilgi, lai siltums pilnībā iekļūtu sakausējumā, tādējādi iegūstot pilnīgu cieto šķīdumu.
Tā kā mazāks graudu izmērs parasti uzlabo mehāniskās īpašības, piemēram, stingrību, bīdes spēku un stiepes izturību, šos metālus bieži silda līdz temperatūrai, kas ir tieši virs augšējās kritiskās temperatūras, lai novērstu šķīduma graudu pārāk lielo augšanu . Piemēram, kad tērauds tiek uzkarsēts virs augšējās kritiskās temperatūras, ir mazi austenīta formas graudi. Tie kļūst lielāki, palielinoties temperatūrai. Ja tas ir ļoti ātri atdzisis, martensīta pārveidošanas laikā austenīta graudu izmērs tieši ietekmē martensīta graudu lielumu. Lielākiem graudiem ir lielas graudu robežas, kas strukturā kalpo par vājām vietām. Graudu lielums parasti tiek kontrolēts, lai samazinātu lūzuma varbūtību.
Difūzijas transformācija ir ļoti atkarīga no laika. Metāla dzesēšana parasti samazina nokrišņu daudzumu uz daudz zemāku temperatūru. Piemēram, austenīts parasti pastāv tikai virs augšējās kritiskās temperatūras. Tomēr, ja austenīts tiek pietiekami ātri atdzisēts, transformāciju var nomākt simtiem grādu zem kritiskās temperatūras. Šāds austenīts ir ļoti nestabils un, ja pietiekami ilgu laiku, to nogulsos dažādās ferīta un cementita mikrostruktūrās. Dzesēšanas ātrumu var izmantot, lai kontrolētu graudu augšanas ātrumu, vai arī to var pat izmantot, lai ražotu daļēji martensīta mikrostruktūras. Tomēr martensīta transformācija nav atkarīga no laika. Ja sakausējums ir pilnībā atdzisis līdz martensīta transformācijai (M s ), pirms citas mikrostruktūras var pilnībā veidoties, transformācija parasti notiek tieši zem skaņas ātruma.
Kad austenīts tiek atdzisēts pietiekami lēni, ka nav novērota martensīta transformācija, austenīta graudu izmērs ietekmēs kodolēšanas ātrumu, bet parasti tā ir temperatūra un dzesēšanas ātrums, kas kontrolē graudu lielumu un mikrostruktūru. Kad austenīts tiek ļoti atdzisis, tas veidos lielus ferīta kristālus, kas piepildīti ar sfēriskiem cementita ieslēgumiem. Šo mikrostruktūru sauc par "spheroidītu". Ja atdzesē nedaudz ātrāk, tad veidojas rupjais perlis. Pat ātrāk un smalks perlamutrs veidosies. Ja atdzesē vēl ātrāk, veidosies bainīts. Tāpat arī šīs mikrostruktūras veidojas, ja tas ir atdzisis līdz noteiktai temperatūrai, un pēc tam tur noteiktu laiku. [17]
Lielākā daļa krāsaino metālu sakausējumu tiek arī sildīti, lai izveidotu risinājumu. Visbiežāk tos tad ļoti ātri atdzesē, lai radītu martensīta transformāciju, liekot šķīdumu pārtērētam stāvoklim. Sakausējums, kas atrodas daudz mīkstākā stāvoklī, pēc tam var tikt auksti apstrādāts. Šis aukstais darbs palielina sakausējuma stiprumu un cietību, un plastmasas deformācijas izraisītie defekti mēdz paātrināt nokrišņu daudzumu, palielinot cietību nekā tas, kas ir normāls sakausējumam. Pat tad, ja tas nav auksti apstrādāts, šo šķiedru šķīdumi parasti nogulsnēs, lai gan process var aizņemt daudz ilgāku laiku. Dažreiz šie metāli tiek sildīti līdz temperatūrai, kas ir zem zemākās kritiskās (A 1 ) temperatūras, novēršot rekristalizāciju, lai paātrinātu nokrišņu daudzumu.
Atkritums lokšņu metālam
Atkausēšana (metalurģija)
Atkausēšana sastāv no metāla sildīšanas līdz noteiktai temperatūrai un pēc tam dzesēšanai ar ātrumu, kas radīs izsmalcinātu mikrostruktūru, pilnībā vai daļēji atdalot sastāvdaļas. Dzesēšanas ātrums parasti ir lēns. Atgriešana visbiežāk tiek izmantota, lai mīkstinātu metālu aukstā darbā, uzlabotu apstrādājamību vai uzlabotu īpašības, piemēram, elektrisko vadītspēju.
Dzelzs sakausējumos atdalīšana parasti tiek veikta, sildot metālu virs augstākās kritiskās temperatūras un pēc tam dzesējot ļoti lēni, kā rezultātā veidojas perlis. Gan tīros metālos, gan daudzos sakausējumos, kurus nevar termiski apstrādāt, atdalīšana tiek izmantota, lai noņemtu cietību, ko izraisa aukstā apstrāde. Metāls tiek uzkarsēts līdz temperatūrai, kurā var notikt pārkristalizācija, tādējādi novēršot defektus, ko izraisa plastmasas deformācija. Šajos metālos parasti dzesēšanas ātrums būs neliels. Lielākā daļa krāsaino metālu sakausējumu, kas ir termiski apstrādājami, tiek arī atdesti, lai atvieglotu aukstu darba cietību. Tos var lēnām atdzesēt, lai varētu pilnībā noglabāt sastāvdaļas un radīt izsmalcinātu mikrostruktūru.
Dzelzs sakausējumi parasti ir vai nu "pilnīgi atkausēti", vai arī "process ir atkausēts". Pilnai atdegšanai nepieciešami ļoti lēni dzesēšanas ātrumi, lai izveidotu rupjo pērliītu. Atkritēšanas procesā dzesēšanas ātrums var būt ātrāks; līdz un ieskaitot normalizēšanu. Galvenais procesa atdalīšanas mērķis ir radīt vienotu mikrostruktūru. Krāsaino metālu sakausējumi bieži tiek pakļauti dažādiem rūdīšanas paņēmieniem, ieskaitot "rekristalizācijas atdalīšanu", "daļēju atdalīšanu", "pilnīgu atkaļinājumu" un "galīgo atkaļinājumu". Ne visas atkaušanas metodes ietver recrystallization, piemēram, atvieglojot stresu.
