Warmtebehandeling verwijst naar een thermisch verwerkingsproces van metalen waarbij materialen in vaste toestand worden verwarmd, warm gehouden en gekoeld om de gewenste structuur en eigenschappen te verkrijgen.
1. Warmtebehandeling
1. Normaliseren: Verwarm het staal of de stalen onderdelen tot de juiste temperatuur boven het kritische punt AC3 of ACM, bewaar het gedurende een bepaalde tijd en koel het vervolgens aan de lucht af om de perlietachtige structuur te verkrijgen.
2. Gloeien: verwarm het hypo-eutectoïde stalen werkstuk tot 20-40 graden boven AC3, houd het een tijdje warm en koel het vervolgens langzaam af met de oven (of begraaf het in zand of kalk) tot onder de 500 graden en koel het af in de lucht. .
3. Oplossingswarmtebehandeling: Verwarm de legering tot een enkelfasige zone met hoge temperatuur en houd deze op een constante temperatuur, zodat de overtollige fase volledig kan worden opgelost in de vaste oplossing en vervolgens snel kan worden afgekoeld om een oververzadigde vaste oplossing te verkrijgen warmtebehandelingsproces.
4. Veroudering: Nadat de legering is onderworpen aan een oplossingswarmtebehandeling of koude plastische vervorming, veranderen de eigenschappen ervan in de loop van de tijd wanneer deze op kamertemperatuur of iets hoger dan kamertemperatuur wordt geplaatst.
5. Oplossingsbehandeling: los verschillende fasen in de legering volledig op, versterk de vaste oplossing, verbeter de taaiheid en corrosieweerstand, elimineer spanning en verzacht, om door te gaan met verwerken en vormen.
6. Verouderingsbehandeling: verwarmen en warm houden op de temperatuur waarbij de verstevigingsfase neerslaat, zodat de verstevigingsfase neerslaat, uithardt en de sterkte vergroot.
7. Afschrikken: een warmtebehandelingsproces waarbij het staal wordt austenitiseerd en afgekoeld met een geschikte koelsnelheid, zodat het werkstuk martensiet en andere onstabiele structurele transformaties ondergaat in de gehele dwarsdoorsnede of binnen een bepaald bereik.
8. Temperen: Verwarm het afgeschrikte werkstuk gedurende een bepaalde tijd tot een geschikte temperatuur onder het kritische punt AC1 en koel het vervolgens af met een methode die voldoet aan de vereisten om de vereiste structuur en prestatie te verkrijgen.
9. Carbonitreren van staal: Carbonitreren is het proces waarbij tegelijkertijd koolstof en stikstof in het oppervlak van staal worden geïnfiltreerd. Traditioneel wordt carbonitreren ook wel cyanidering genoemd, en gascarbonitreren op middelmatige temperatuur en gascarbonitreren op lage temperatuur (dwz zacht nitreren met gas) worden veel gebruikt. Het belangrijkste doel van gascarbonitreren op middelmatige temperatuur is het verbeteren van de hardheid, slijtvastheid en vermoeiingssterkte van staal. Gascarbonitreren bij lage temperatuur is voornamelijk nitreren en heeft als hoofddoel het verbeteren van de slijtvastheid en de weerstand tegen vastlopen van staal.
10. Afschrikken en temperen: Over het algemeen wordt de warmtebehandeling die afschrikken en tempereren op hoge temperatuur combineert, afschrikken en temperen genoemd. Afschrik- en temperbehandeling wordt veel toegepast in verschillende belangrijke structurele onderdelen, vooral die drijfstangen, bouten, tandwielen en assen die onder wisselende belastingen werken. Na een afschrik- en temperbehandeling wordt de getemperde sorbietstructuur verkregen en zijn de mechanische eigenschappen ervan beter dan de genormaliseerde sorbietstructuur met dezelfde hardheid. De hardheid hangt af van de hoge ontlaattemperatuur en houdt verband met de ontlaatstabiliteit van het staal en de doorsnedegrootte van het werkstuk, doorgaans tussen HB200-350.
11. Solderen: een warmtebehandelingsproces waarbij twee werkstukken worden verwarmd, gesmolten en met soldeer aan elkaar worden gehecht.
2. Proceskarakteristieken
Warmtebehandeling van metaal is een van de belangrijke processen in de mechanische productie. Vergeleken met andere verwerkingstechnieken verandert warmtebehandeling over het algemeen niet de vorm en de algehele chemische samenstelling van het werkstuk, maar verandert de microstructuur in het werkstuk of verandert de chemische samenstelling van het oppervlak van het werkstuk. , om de prestaties van het werkstuk te geven of te verbeteren. Het wordt gekenmerkt door het verbeteren van de intrinsieke kwaliteit van het werkstuk, die doorgaans niet met het blote oog zichtbaar is. Om ervoor te zorgen dat metalen werkstukken de vereiste mechanische eigenschappen, fysische eigenschappen en chemische eigenschappen hebben, zijn, naast een redelijke materiaalkeuze en verschillende vormprocessen, warmtebehandelingsprocessen vaak essentieel. Staal is het meest gebruikte materiaal in de machine-industrie. De microstructuur van staal is complex en kan worden gecontroleerd door warmtebehandeling. Daarom is de warmtebehandeling van staal de belangrijkste inhoud van de warmtebehandeling van metaal. Bovendien kunnen aluminium, koper, magnesium, titanium, enz. en hun legeringen ook hun mechanische, fysische en chemische eigenschappen veranderen door middel van warmtebehandeling om andere prestaties te verkrijgen.
3. Proces
Het thermische behandelingsproces omvat over het algemeen verwarming, isolatie, drie koelingsprocessen, soms slechts twee verwarmings- en koelingsprocessen. Deze processen zijn met elkaar verbonden en kunnen niet worden onderbroken.
Verwarming is een van de belangrijke processen van warmtebehandeling. Er zijn veel verwarmingsmiddelen voor de warmtebehandeling van metaal, ze gebruiken als eerste houtskool en steenkool als thermische bron en gebruiken vervolgens vloeibare en gasvormige brandstof. Door de toepassing van elektriciteit is de verwarming eenvoudig te regelen zonder milieuvervuiling. Deze warmtebronnen kunnen worden gebruikt voor directe verwarming, maar ook voor indirecte verwarming door gesmolten zout of metaal, of zelfs zwevende deeltjes.
Wanneer het metaal wordt verwarmd, wordt het werkstuk blootgesteld aan de lucht en treden vaak oxidatie en ontkoling op (dat wil zeggen dat het koolstofgehalte op het oppervlak van het stalen onderdeel wordt verminderd), wat een zeer negatief effect heeft op de oppervlakte-eigenschappen van het staal. onderdelen na warmtebehandeling. Daarom moeten metalen meestal worden verwarmd in een gecontroleerde atmosfeer of beschermende atmosfeer, gesmolten zout en vacuüm, en kunnen ze ook worden beschermd door coating- of verpakkingsmethoden.
De verwarmingstemperatuur is een van de belangrijke technologische parameters van het warmtebehandelingsproces, selecteert en regelt de verwarmingstemperatuur en is het onderwerp dat de kwaliteit van de warmtebehandeling garandeert. De verwarmingstemperatuur is verschillend en verschillend bij verwerkt metallisch materiaal en het doel van warmtebehandeling, maar over het algemeen moet alles worden verwarmd tot meer dan de transformatietemperatuur, om microstructuur op hoge temperatuur te verkrijgen. Bovendien duurt de transformatie een bepaalde hoeveelheid tijd, dus wanneer het oppervlak van het metalen werkstuk de vereiste verwarmingstemperatuur bereikt, moet het gedurende een bepaalde periode op deze temperatuur worden gehouden om de interne en externe temperaturen consistent te maken en de temperatuur te voltooien. transformatie van de microstructuur. Deze periode wordt vasthoudtijd genoemd. Wanneer verwarming met een hoge energiedichtheid en oppervlaktewarmte wordt toegepast, is de verwarmingssnelheid buitengewoon snel en is er over het algemeen gewoon geen inweektijd, en is de inweektijd van thermochemische behandeling vaak langer.
Ook koeling is een onmisbare stap in het warmtebehandelingsproces. De koelmethode is anders vanwege verschillende processen, voornamelijk om de koelsnelheid te regelen. De algemene uitgegloeide koelsnelheid is de langzaamste, de normaliserende koelsnelheid is zeer snel en de afkoelsnelheid is sneller. Door de verschillende staalsoorten worden er echter verschillende eisen gesteld. Leeg hard staal kan bijvoorbeeld worden gehard met dezelfde koelsnelheid als normaliseren.
4. Procesclassificatie
Warmtebehandelingsprocessen van metaal kunnen grofweg in drie categorieën worden verdeeld: algemene warmtebehandeling, warmtebehandeling van oppervlakken en chemische warmtebehandeling. Afhankelijk van het verschil in verwarmingsmedium, verwarmingstemperatuur en koelmethode kan elke grote klasse weer worden onderverdeeld in een aantal verschillende warmtebehandelingsprocessen. Hetzelfde metaal ondergaat verschillende warmtebehandelingsprocessen om verschillende structuren te verkrijgen en dus verschillende eigenschappen te hebben. Staal is het meest gebruikte metaal in de industrie en de microstructuur van staal is ook het meest complex. Daarom zijn er verschillende warmtebehandelingsprocessen voor staal.
Algehele warmtebehandeling is een warmtebehandelingsproces van metaal dat het werkstuk als geheel verwarmt en vervolgens met de juiste snelheid afkoelt om de vereiste metallografische structuur te verkrijgen om de algehele mechanische eigenschappen ervan te veranderen. De algehele warmtebehandeling van staal kent doorgaans vier basisprocessen: gloeien, normaliseren, afschrikken en temperen.
Proces betekent:
Gloeien is het verwarmen van het werkstuk tot een geschikte temperatuur, het aannemen van verschillende houdtijden afhankelijk van het materiaal en de grootte van het werkstuk, en het vervolgens langzaam afkoelen. Organiseer je.
Normaliseren is het verwarmen van het werkstuk tot een geschikte temperatuur en het vervolgens aan de lucht afkoelen. Het effect van normaliseren is vergelijkbaar met dat van gloeien, maar de verkregen structuur is fijner. Het wordt vaak gebruikt om de snijprestaties van materialen te verbeteren, en soms wordt het gebruikt voor onderdelen met lage eisen. als laatste warmtebehandeling.
Afschrikken is het snel afkoelen van het werkstuk in afschrikmedia zoals water, olie of andere anorganische zouten en organische waterige oplossingen na verwarming en hittebehoud. Na het afschrikken wordt het stalen onderdeel hard, maar tegelijkertijd broos. Om de broosheid op tijd te elimineren, moet het doorgaans op tijd worden getemperd.
Om de brosheid van stalen onderdelen te verminderen, worden de afgeschrikte stalen onderdelen lange tijd op een geschikte temperatuur gehouden die hoger is dan kamertemperatuur maar lager dan 650 graden C, en vervolgens afgekoeld. Dit proces wordt tempereren genoemd. Gloeien, normaliseren, blussen en temperen zijn de "vier vuren" in de algehele warmtebehandeling. Onder hen zijn blussen en temperen nauw verwant, en ze worden vaak samen gebruikt, en beide zijn onmisbaar. "Vier branden" hebben verschillende warmtebehandelingsprocessen ontwikkeld met verschillende verwarmingstemperaturen en koelmethoden. Om een bepaalde sterkte en taaiheid te verkrijgen, wordt het proces van het combineren van afschrikken en temperen op hoge temperatuur afschrikken en temperen genoemd. Nadat sommige legeringen zijn geblust om een oververzadigde vaste oplossing te vormen, worden ze gedurende een langere tijd op kamertemperatuur of op een iets hogere temperatuur gehouden om de hardheid, sterkte of elektrische eigenschappen van de legering te verbeteren. Een dergelijk warmtebehandelingsproces wordt verouderingsbehandeling genoemd.
De methode om drukverwerkingsvervorming en warmtebehandeling effectief en nauwkeurig te combineren, zodat het werkstuk een goede sterkte en taaiheid kan verkrijgen, wordt vervormingswarmtebehandeling genoemd; Warmtebehandeling in een onderdrukatmosfeer of vacuüm wordt vacuüm-warmtebehandeling genoemd, wat niet alleen kan zorgen dat het werkstuk niet wordt geoxideerd en ontkoold, het oppervlak van het werkstuk wordt na de behandeling glad gehouden, de prestaties van het werkstuk worden verbeterd en het infiltratiemiddel wordt kan ook worden gebruikt voor chemische warmtebehandeling.
Oppervlaktewarmtebehandeling is een metaalwarmtebehandelingsproces dat alleen het oppervlak van het werkstuk verwarmt om de mechanische eigenschappen van het oppervlak te veranderen. Om alleen het oppervlak van het werkstuk te verwarmen zonder te veel warmte naar de binnenkant van het werkstuk te laten gaan, moet de gebruikte warmtebron een hoge energiedichtheid hebben, dat wil zeggen dat hij een grote hoeveelheid warmte-energie aan het werkstuk per oppervlakte-eenheid moet geven. , zodat het oppervlak of een deel van het werkstuk van korte duur of onmiddellijk kan zijn. tot hoge temperatuur. De belangrijkste methoden voor oppervlaktewarmtebehandeling zijn vlamdoving en warmtebehandeling met inductieverwarming. De meest gebruikte warmtebronnen zijn vlammen zoals oxyacetyleen of oxypropaan, geïnduceerde stroom, laser- en elektronenbundels.
Chemische warmtebehandeling is een warmtebehandelingsproces van metalen dat de chemische samenstelling, structuur en eigenschappen van het werkstukoppervlak verandert. Het verschil tussen chemische warmtebehandeling en oppervlaktewarmtebehandeling is dat de eerste de chemische samenstelling van het werkstukoppervlak verandert. Chemische warmtebehandeling is het verwarmen van het werkstuk in een medium (gas, vloeistof, vast) dat koolstof, zout medium of andere legeringselementen bevat, en het lange tijd warm houden, zodat het oppervlak van het werkstuk wordt geïnfiltreerd met elementen zoals koolstof, stikstof, boor en chroom. Na infiltratie van elementen zijn soms andere warmtebehandelingsprocessen zoals afschrikken en temperen vereist. De belangrijkste methoden voor chemische warmtebehandeling zijn carboneren, nitreren en metalliseren.
Warmtebehandeling is een van de belangrijke processen in het productieproces van mechanische onderdelen, gereedschappen en matrijzen. Over het algemeen kan het verschillende eigenschappen van het werkstuk garanderen en verbeteren, zoals slijtvastheid en corrosieweerstand. Het kan ook de structuur en spanningstoestand van de plano verbeteren om verschillende koude en warme verwerkingen te vergemakkelijken.