فرآیندهای معمول عملیات حرارتی برای مواد فلزی

عملیات حرارتی مرحله بسیار مهمی در پردازش مواد فلزی است.عملیات حرارتی می تواند خواص فیزیکی و مکانیکی مواد فلزی را تغییر دهد، سختی، استحکام، چقرمگی و سایر خواص آنها را بهبود بخشد.

به منظور حصول اطمینان از اینکه ساختار طراحی محصول ایمن، قابل اعتماد، مقرون به صرفه و کارآمد است، مهندسان سازه به طور کلی نیاز به درک خواص مکانیکی مواد، انتخاب فرآیندهای عملیات حرارتی مناسب بر اساس الزامات طراحی و ویژگی های مواد و بهبود عملکرد و بهبود عملکرد آنها دارند. طول عمر.در زیر 13 فرآیند عملیات حرارتی مربوط به مواد فلزی آورده شده است که امیدواریم برای همه مفید باشد.

1. آنیل کردن

یک فرآیند عملیات حرارتی که در آن مواد فلزی تا دمای مناسب گرم می شوند، برای مدت معینی نگهداری می شوند و سپس به آرامی سرد می شوند.هدف از بازپخت عمدتاً کاهش سختی مواد فلزی، بهبود انعطاف پذیری، تسهیل برش یا پردازش فشار، کاهش تنش پسماند، بهبود یکنواختی ریزساختار و ترکیب، یا آماده سازی ریزساختار برای عملیات حرارتی بعدی است.فرآیندهای معمول آنیل شامل بازپخت مجدد کریستالیزاسیون، بازپخت کامل، بازپخت کروی و بازپخت تنش زدایی می شود.

بازپخت کامل: اصلاح اندازه دانه، ساختار یکنواخت، کاهش سختی، حذف کامل تنش داخلی.بازپخت کامل برای آهنگری یا ریخته گری فولادی با محتوای کربن (کسر جرمی) زیر 0.8٪ مناسب است.

بازپخت کروی: سختی فولاد را کاهش می دهد، عملکرد برش را بهبود می بخشد و برای رفع تغییر شکل و ترک بعد از خاموش کردن آماده می شود.بازپخت کروی برای فولاد کربنی و فولاد ابزار آلیاژی با محتوای کربن (کسر جرمی) بیشتر از 0.8٪ مناسب است.

بازپخت تنش زدا: تنش داخلی ایجاد شده در حین جوشکاری و صاف کردن سرد قطعات فولادی را از بین می برد، تنش داخلی ایجاد شده در حین ماشینکاری دقیق قطعات را از بین می برد و از تغییر شکل در هنگام پردازش و استفاده بعدی جلوگیری می کند.بازپخت تنش زدا برای انواع ریخته گری، آهنگری، قطعات جوشی و قطعات سرد اکسترود شده مناسب است.

2. عادی سازی

این به فرآیند عملیات حرارتی حرارت دادن قطعات فولادی یا فولادی تا دمای 30 تا 50 درجه بالاتر از Ac3 یا Acm (دمای نقطه بحرانی بالایی فولاد)، نگه داشتن آنها برای زمان مناسب و خنک کردن آنها در هوای ساکن اشاره دارد.هدف از نرمال سازی عمدتاً بهبود خواص مکانیکی فولاد کم کربن، بهبود قابلیت ماشینکاری، پالایش اندازه دانه، حذف عیوب ساختاری و آماده سازی ساختار برای عملیات حرارتی بعدی است.

3. خاموش کردن

این به فرآیند عملیات حرارتی گرم کردن یک جزء فولادی تا دمای بالاتر از Ac3 یا Ac1 (دمای نقطه بحرانی پایین‌تر فولاد)، نگه داشتن آن برای مدت زمان معین و سپس به دست آوردن ساختار مارتنزیت (یا بینیت) در سرعت خنک کنندگی مناسبهدف از کوئنچ به دست آوردن ساختار مارتنزیتی مورد نیاز برای قطعات فولادی، بهبود سختی، استحکام و مقاومت در برابر سایش قطعه کار و آماده سازی سازه برای عملیات حرارتی بعدی است.

فرآیندهای رایج کوئنچ شامل کوئنچ حمام نمک، کوئنچ با درجه بندی مارتنزیتی، کوئنچ همدما بینیت، کوئنچ سطحی و کوئنچ موضعی است.

کوئنچ مایع منفرد: کوئنچ مایع تنها برای قطعات فولاد کربنی و فولاد آلیاژی با اشکال نسبتاً ساده و الزامات فنی کم قابل استفاده است.در طول کوئنچ، برای قطعات فولاد کربنی با قطر یا ضخامت بیشتر از 5-8 میلی متر، باید از آب نمک یا خنک کننده آب استفاده شود.قطعات فولادی آلیاژی با روغن خنک می شوند.

کوئنچ مایع دوگانه: قطعات فولادی را تا دمای کوئنچ گرم کنید، پس از عایق کاری سریع در آب تا دمای 300-400 درجه سانتیگراد خنک شده و سپس برای خنک شدن روی روغن انتقال دهید.

خاموش کردن سطح شعله: خاموش کردن سطح شعله برای قطعات بزرگ فولاد کربنی متوسط ​​و فولاد آلیاژی کربن متوسط، مانند میل لنگ، چرخ دنده ها و ریل های راهنما، که به سطوح سخت و مقاوم در برابر سایش نیاز دارند و می توانند بارهای ضربه را در تولید دسته ای تک یا کوچک تحمل کنند، مناسب است. .

سخت شدن القایی سطحی: قطعاتی که تحت سختی القایی سطحی قرار گرفته اند، دارای سطح سخت و مقاوم در برابر سایش هستند و در عین حال استحکام و چقرمگی خوبی را در هسته حفظ می کنند.سخت شدن القایی سطحی برای قطعات فولاد کربن متوسط ​​و فولاد آلیاژی با محتوای کربن متوسط ​​مناسب است.

4. معتدل کردن

این به فرآیند عملیات حرارتی اشاره دارد که در آن قطعات فولادی خاموش می شوند و سپس تا دمای کمتر از Ac1 گرم می شوند، برای مدت زمان مشخصی نگهداری می شوند و سپس تا دمای اتاق خنک می شوند.هدف از تمپر عمدتاً از بین بردن تنش ایجاد شده توسط قطعات فولادی در هنگام کوئنچ است، به طوری که قطعات فولادی دارای سختی و مقاومت در برابر سایش بالا و همچنین انعطاف پذیری و چقرمگی مورد نیاز هستند.فرآیندهای متداول تلطیف عبارتند از تلطیف با دمای پایین، تلطیف دمای متوسط، تلطیف با دمای بالا و غیره.

اعتدال در دمای پایین: تلطیف در دمای پایین تنش های داخلی ناشی از کوئنچ در قطعات فولادی را از بین می برد و معمولاً برای ابزارهای برش، ابزار اندازه گیری، قالب ها، یاتاقان های غلتشی و قطعات کربن دار استفاده می شود.

حرارت متوسط: حرارت متوسط ​​به قطعات فولادی امکان می دهد تا به الاستیسیته بالا، چقرمگی خاص و سختی دست یابند و به طور کلی برای انواع فنرها، قالب های داغ مهر زنی و سایر قطعات استفاده می شود.

اعتدال در دمای بالا: تلطیف در دمای بالا قطعات فولادی را قادر می‌سازد تا به خواص مکانیکی جامع، یعنی استحکام بالا، چقرمگی و سختی کافی دست پیدا کنند و تنش داخلی ناشی از خاموش شدن را از بین ببرد.عمدتاً برای قطعات مهم ساختاری که به استحکام و چقرمگی بالا نیاز دارند، مانند دوک ها، میل لنگ، بادامک ها، چرخ دنده ها و میله های اتصال استفاده می شود.

5. Quenching & Tempering

به فرآیند عملیات حرارتی کامپوزیت کوئنچ و تمپر کردن قطعات فولادی یا فولادی اشاره دارد.فولادی که برای عملیات کوئنچ و تمپر استفاده می شود، فولاد کوئنچ و سکوریت نامیده می شود.به طور کلی به فولاد ساختاری کربن متوسط ​​و فولاد ساختاری آلیاژ کربن متوسط ​​اشاره دارد.

6. عملیات حرارتی شیمیایی

فرآیند عملیات حرارتی که در آن یک قطعه کار فلزی یا آلیاژی در یک محیط فعال در دمای معینی برای عایق قرار می‌گیرد و به یک یا چند عنصر اجازه می‌دهد تا به سطح آن نفوذ کنند تا ترکیب شیمیایی، ساختار و عملکرد آن را تغییر دهند.هدف از عملیات حرارتی شیمیایی عمدتاً بهبود سختی سطح، مقاومت در برابر سایش، مقاومت در برابر خوردگی، مقاومت در برابر خستگی و مقاومت در برابر اکسیداسیون قطعات فولادی است.فرآیندهای متداول عملیات حرارتی شیمیایی عبارتند از کربورسازی، نیتریدینگ، کربونیتریدینگ و غیره.

کربن‌سازی: برای دستیابی به سختی بالا (HRC60-65) و مقاومت در برابر سایش روی سطح، در حالی که چقرمگی بالا در مرکز حفظ می‌شود.معمولاً برای قطعات مقاوم در برابر سایش و ضربه مانند چرخ ها، چرخ دنده ها، شفت ها، پین های پیستون و غیره استفاده می شود.

نیتریدینگ: بهبود سختی، مقاومت در برابر سایش و مقاومت در برابر خوردگی لایه سطحی قطعات فولادی که معمولاً در قطعات مهم مانند پیچ، مهره و پین استفاده می شود.

Carbonitriding: سختی و مقاومت در برابر سایش لایه سطحی قطعات فولادی را بهبود می بخشد، مناسب برای قطعات فولادی کم کربن، فولاد کربن متوسط ​​یا فولاد آلیاژی است و همچنین می تواند برای ابزارهای برش فولادی با سرعت بالا استفاده شود.

7. درمان محلول جامد

به فرآیند عملیات حرارتی حرارت دادن یک آلیاژ به یک منطقه تک فاز با دمای بالا و حفظ دمای ثابت، اجازه می دهد تا فاز اضافی به طور کامل در محلول جامد حل شود و سپس به سرعت سرد شود تا یک محلول جامد فوق اشباع به دست آید.هدف از تصفیه محلول عمدتاً بهبود انعطاف پذیری و چقرمگی فولاد و آلیاژها و آماده سازی برای عملیات سخت شدن بارشی است.

8. سخت شدن بارش (تقویت بارش)

یک فرآیند عملیات حرارتی که در آن یک فلز به دلیل جدا شدن اتم های املاح در محلول جامد فوق اشباع و/یا پراکندگی ذرات محلول در ماتریکس دچار سخت شدن می شود.اگر فولاد ضد زنگ رسوب آستنیتی پس از درمان با محلول جامد یا کار سرد تحت عملیات سخت شدن بارش در دمای 400-500 ℃ یا 700-800 ℃ قرار گیرد، می تواند به استحکام بالایی دست یابد.

9. درمان به موقع

این به فرآیند عملیات حرارتی اشاره دارد که در آن قطعات آلیاژی تحت عملیات محلول جامد، تغییر شکل پلاستیک سرد یا ریخته‌گری قرار می‌گیرند و سپس آهنگری می‌شوند، در دمای بالاتر قرار می‌گیرند یا در دمای اتاق نگهداری می‌شوند و خواص، شکل و اندازه آنها در طول زمان تغییر می‌کند.

اگر فرآیند پیری حرارت دادن قطعه کار به دمای بالاتر و انجام عملیات پیری برای مدت طولانی تری اتخاذ شود، به آن درمان پیری مصنوعی می گویند.پدیده پیری که زمانی رخ می دهد که قطعه کار در دمای اتاق یا شرایط طبیعی برای مدت طولانی نگهداری شود، درمان طبیعی پیری نامیده می شود.هدف از درمان پیری از بین بردن استرس داخلی در قطعه کار، تثبیت ساختار و اندازه و بهبود خواص مکانیکی است.

10. سختی پذیری

به ویژگی هایی اشاره دارد که عمق خاموش شدن و توزیع سختی فولاد را در شرایط مشخص تعیین می کند.سختی خوب یا ضعیف فولاد اغلب با عمق لایه سخت شده نشان داده می شود.هر چه عمق لایه سخت شونده بیشتر باشد، سختی پذیری فولاد بهتر است.سختی پذیری فولاد عمدتاً به ترکیب شیمیایی آن بستگی دارد، به ویژه عناصر آلیاژی و اندازه دانه که باعث افزایش سختی، دمای حرارت و زمان نگهداری می شود.فولاد با سختی پذیری خوب می تواند خواص مکانیکی یکنواخت و ثابتی را در کل بخش فولاد به دست آورد و عوامل خاموش کننده با تنش خاموش شدن کم را می توان برای کاهش تغییر شکل و ترک انتخاب کرد.

11. قطر بحرانی (قطر رفع بحرانی)

قطر بحرانی به حداکثر قطر فولاد اشاره دارد که تمام مارتنزیت یا ساختار 50 درصد مارتنزیت پس از خاموش شدن در یک محیط خاص در مرکز به دست آید.قطر بحرانی برخی از فولادها را می توان به طور کلی از طریق آزمایش سختی پذیری در روغن یا آب به دست آورد.

12. سخت شدن ثانویه

برخی از آلیاژهای آهن-کربن (مانند فولاد پرسرعت) برای افزایش بیشتر سختی خود، به چرخه های معتدل متعدد نیاز دارند.این پدیده سخت شدن که به عنوان سخت شدن ثانویه شناخته می شود، در اثر رسوب کاربیدهای خاص و/یا تبدیل آستنیت به مارتنزیت یا بینیت ایجاد می شود.

13. شکنندگی معتدل

به پدیده شکنندگی فولاد کوئنچ شده اشاره دارد که در محدوده دمایی معینی خنثی می شود یا به آرامی از دمای معتدل در این محدوده دما سرد می شود.شکنندگی مزاج را می توان به نوع اول شکنندگی مزاج و نوع دوم شکنندگی مزاج تقسیم کرد.

اولین نوع شکنندگی مزاج، که به عنوان شکنندگی مزاج غیر قابل برگشت نیز شناخته می شود، عمدتا در دمای 250-400 درجه سانتیگراد رخ می دهد.پس از از بین رفتن شکنندگی پس از گرم کردن مجدد، شکنندگی در این محدوده تکرار می شود و دیگر رخ نمی دهد.

نوع دوم شکنندگی مزاج که به عنوان شکنندگی مزاج برگشت پذیر نیز شناخته می شود، در دماهای بین 400 تا 650 درجه سانتیگراد رخ می دهد.هنگامی که شکنندگی پس از گرم شدن مجدد از بین می رود، باید به سرعت سرد شود و نباید برای مدت طولانی باقی بماند یا به آرامی در محدوده 400 تا 650 درجه سانتیگراد خنک شود، در غیر این صورت پدیده های کاتالیزوری دوباره رخ می دهد.

وقوع شکنندگی مزاج مربوط به عناصر آلیاژی موجود در فولاد است، مانند منگنز، کروم، سیلیکون و نیکل، که تمایل به ایجاد شکنندگی مزاج دارند، در حالی که مولیبدن و تنگستن تمایل به تضعیف شکنندگی مزاج دارند.

فلز جدید Gapowerیک تامین کننده حرفه ای محصولات فولادی است.لوله های فولادی، کویل و میله فولادی نمرات شامل ST35 ST37 ST44 ST52 42CRMO4، S45C CK45 SAE4130 SAE4140 SCM440 و غیره است. برای پرس و جو و بازدید از کارخانه به مشتری خوش آمدید.