Αυτό το άρθρο θα παρέχει μια αρκετά λεπτομερή περιγραφή του τι είναι η ανόπτηση με ανακρυστάλλωση. Επιπλέον, για εξοικείωση, θα εξεταστούν και άλλα είδη εργασιών με χάλυβα, που βελτιώνουν τη δομή και την εργασιμότητα του μετάλλου, μειώνουν τη σκληρότητα και ανακουφίζουν τις εσωτερικές καταπονήσεις. Όλες οι κύριες ιδιότητες του κράματος εξαρτώνται από τη δομή του κράματος και η μέθοδος που αλλάζει τη δομή είναι η θερμική επεξεργασία. Η ανόπτηση ανακρυστάλλωσης και πολλοί άλλοι τύποι θερμικής επεξεργασίας αναπτύχθηκαν από τον D. K. Chernov, περαιτέρω αυτό το θέμα αναπτύχθηκε από τους G. V. Kurdyumov, A. A. Bochvar, A. P. Gulyaev.
Θερμική επεξεργασία
Πρόκειται για έναν συνδυασμό διαφόρων λειτουργιών θέρμανσης με τη βοήθεια ειδικού εξοπλισμού και ειδικής τεχνολογίας, με συγκράτηση και ψύξη, οι οποίες εκτελούνται αυστηρά με μια συγκεκριμένη σειρά και με ακριβείς λειτουργίες προκειμένου να αλλάξει η εσωτερική δομή του κράματος και αποκτήστε τις επιθυμητές ιδιότητες. Η θερμική επεξεργασία χωρίζεται σε διάφορους τύπους. Ανοπτώντας το πρώτοείδος, το οποίο χρησιμοποιείται για απολύτως οποιαδήποτε μέταλλα και κράματα, δεν φέρνει μετασχηματισμούς φάσης στη στερεά κατάσταση. Η ανόπτηση ανακρυστάλλωσης χρησιμοποιείται για την επίτευξη των ακόλουθων χαρακτηριστικών.
Όταν θερμαίνεται η ανόπτηση του πρώτου είδους, η κινητικότητα των ατόμων αυξάνεται, η χημική ανομοιογένεια εξαλείφεται πλήρως ή εν μέρει και η εσωτερική πίεση μειώνεται. Όλα εξαρτώνται από τη θερμοκρασία θέρμανσης και τον χρόνο διατήρησης. Η αργή ψύξη είναι χαρακτηριστική εδώ. Παραλλαγές αυτής της μεθόδου είναι η ανόπτηση ανακούφισης από τάσεις μετά από χύτευση, συγκόλληση ή σφυρηλάτηση, ανόπτηση διάχυσης και ανόπτηση με ανακρυστάλλωση.
Δεύτερη ανόπτηση
Αυτή η ανόπτηση προορίζεται επίσης για μέταλλα και κράματα που υφίστανται μετασχηματισμούς φάσης κατά τη διάρκεια της ανόπτησης σε στερεά κατάσταση - τόσο όταν θερμαίνονται όσο και όταν ψύχονται. Εδώ, οι στόχοι είναι κάπως ευρύτεροι από εκείνους που επιδιώκονται με την ανακρυστάλλωση του χάλυβα. Η ανόπτηση του δεύτερου είδους έχει ως αποτέλεσμα μια πιο ισορροπημένη δομή για περαιτέρω επεξεργασία του υλικού. Οι κόκκοι εξαφανίζονται, συνθλίβονται, το ιξώδες και η πλαστικότητα αυξάνονται, η σκληρότητα και η αντοχή μειώνονται σημαντικά. Ένα τέτοιο μέταλλο μπορεί ήδη να κοπεί. Η θέρμανση πραγματοποιείται σε θερμοκρασίες πολύ υψηλότερες από τις κρίσιμες και η ψύξη γίνεται μαζί με τον κλίβανο - πολύ αργά.
Επίσης η θερμική επεξεργασία περιλαμβάνει σκλήρυνση κραμάτων για αντοχή και σκληρότητα. Εδώ, αντίθετα, σχηματίζεται μια δομή μη ισορροπίας, η οποία αυξάνει αυτές τις παραμέτρους λόγω του σορβίτη, του τρωστίτη και του μαρτενσίτη. Οι θερμοκρασίες που χρησιμοποιούνται είναι επίσης πολύ υψηλότερες από τις κρίσιμες, αλλά η ψύξη γίνεται σε πολύ υψηλές ταχύτητες. τέταρτο είδοςθερμική επεξεργασία - σκλήρυνση, η οποία ανακουφίζει τις εσωτερικές καταπονήσεις, μειώνει τη σκληρότητα και αυξάνει την σκληρότητα και την ολκιμότητα των σκληρυμένων χάλυβων. Όταν θερμαίνεται σε θερμοκρασίες κάτω από την κρίσιμη, ο ρυθμός ψύξης μπορεί να είναι οποιοσδήποτε. Οι μετασχηματισμοί μειώνουν τη δομή μη ισορροπίας. Έτσι λειτουργεί η ανακρυστάλλωση του χάλυβα.
Επιλογή λειτουργίας
Η θερμική επεξεργασία μπορεί να είναι προκαταρκτική και τελική. Το πρώτο χρησιμοποιείται για την προετοιμασία των ιδιοτήτων του υλικού και της δομής του για περαιτέρω τεχνολογικές λειτουργίες (βελτίωση μηχανικής κατεργασίας, κοπή, επεξεργασία πίεσης). Η τελική θερμική επεξεργασία διαμορφώνει όλες τις ιδιότητες του τελικού προϊόντος. Ο τρόπος με τον οποίο επιλέγεται η λειτουργία ανόπτησης ανακρυστάλλωσης εξαρτάται από τη διαδικασία και τους στόχους της θερμικής επεξεργασίας.
Υποδηλώνει τη θέρμανση ενός κράματος ή μετάλλου πάνω από τη θερμοκρασία κρυστάλλωσης, και όχι λιγότερο από εκατό ή διακόσιους βαθμούς. Ακολουθεί έκθεση σε αυτή τη θερμοκρασία για τον απαιτούμενο χρόνο. Η ψύξη είναι το τελικό στάδιο αυτής της διαδικασίας. Αυτή η τεχνολογία χωρίζεται σε πλήρη, μερική και ανόπτηση με υφή και η επιλογή εξαρτάται από τον σκοπό της ανόπτησης ανακρυστάλλωσης.
Πλήρης ανόπτηση
Στην πράξη, χρησιμοποιούμε συχνότερα πλήρη ανόπτηση, αλλά εδώ πρέπει να δώσετε προσοχή στο γεγονός ότι η ανόπτηση και η σκλήρυνση του χάλυβα είναι διαφορετικές διαδικασίες. Κατά τη διαδικασία ανόπτησης ανακρυστάλλωσης, εκτελούνται ορισμένες διαδικασίες που προηγούνται της ψυχρής επεξεργασίας του μετάλλου υπό πίεση για να διευκολυνθεί η περαιτέρω εργασία με αυτό, ήΗ ανόπτηση είναι ο τύπος εξόδου της θερμικής επεξεργασίας, όταν το τελικό προϊόν ή το ημικατεργασμένο προϊόν λαμβάνει τα επιθυμητά χαρακτηριστικά. Είτε πρόκειται για μια ενδιάμεση λειτουργία, για παράδειγμα - για την αποτελεσματική αφαίρεση της ψυχρής σκλήρυνσης.
Για ομοιόμορφη διάλυση στοιχείων κράματος στη μήτρα και για να ληφθεί ομοιογενής μικροδομή με τις ίδιες ιδιότητες υλικού, η ανόπτηση πραγματοποιείται σε ειδικό διάλυμα. Τα σιδηρούχα μέταλλα απαιτούν ανόπτηση ανακρυστάλλωσης σε θερμοκρασίες μεταξύ 950 και 1200ºC χρησιμοποιώντας διάλυμα άλατος Durferrit Glühkohle ή Durferrit GS 960..
Στόχοι
Πιο συχνά, πραγματοποιείται ανόπτηση με ανακρυστάλλωση χάλυβα προκειμένου να φέρει τη δομή του υλικού στις επιθυμητές παραμέτρους που είναι απαραίτητες για περαιτέρω εργασία. Χρησιμοποιείται μετά από επεξεργασία πίεσης, εάν η αργή ανακρυστάλλωση δεν έχει περάσει εντελώς και αυτό δεν επιτρέπει την αφαίρεση της σκλήρυνσης.
Τέτοια τεχνολογία χρησιμοποιείται συνήθως για ρόλους από κράμα θερμής έλασης, όπου η βάση είναι αλουμίνιο, καθώς και μετά από ψυχρή έλαση φύλλων, λωρίδων, φύλλων από διάφορα κράματα και μη σιδηρούχα μέταλλα (εδώ είναι απαραίτητο να αναφέρουμε ανόπτηση ανακρυστάλλωσης νικελίου), ράβδοι και σύρματα, χάλυβες ψυχρής διαμόρφωσης και σωλήνες ψυχρής έλξης. Μια ξεχωριστή διαδικασία είναι η ανόπτηση στην κατασκευή ημικατεργασμένων προϊόντων και προϊόντων από μη σιδηρούχα μέταλλα (συμπεριλαμβανομένου του νικελίου).
Συνθήκες θερμοκρασίας
Διαφορετικά υλικά απαιτούν διαφορετικούς τρόπους θερμικής επεξεργασίας. Συνήθως η όλη διαδικασία δεν διαρκεί περισσότερο από μία ώρα για να ολοκληρωθεί η ανόπτηση ανακρυστάλλωσης, αλλά το καθεστώς θερμοκρασίας για κάθε κράμα είναι το δικό του. Έτσι, απαιτούνται κράματα με βάση το μαγνήσιο από 300 έως 400 °C, κράματα νικελίου απαιτούνται από 800 έως 1150 °C, χάλυβες άνθρακα απαιτούνται από 650 έως 710 °C, για τους οποίους είναι υποχρεωτική η ανόπτηση με ανακρυστάλλωση. Το σημείο τήξης φυσικά δεν επιτυγχάνεται.
Τα κράματα αλουμινίου δεν χρειάζονται τόσο πολύ, αρκετά από 350 έως 430 °C και το καθαρό αλουμίνιο ανακρυσταλλώνεται σε θερμοκρασίες από 300 έως 500 °C. Από 670 έως 690 °C απαιτείται τιτάνιο για την ανακρυστάλλωση, από 700 έως 850 °C απαιτούνται συνθέσεις χαλκού και νικελίου, από 600 έως 700 °C απαιτείται μπρούτζος και ορείχαλκος και ακόμη λιγότερο καθαρός χαλκός, ξεκινά την ανακρυστάλλωση από τους 500 °C. Τέτοιοι τρόποι ανόπτησης ανακρυστάλλωσης απαιτούνται για ορισμένα μέταλλα και κράματα.
Επεξεργασία διάχυσης μετάλλων
Αυτό το είδος ανόπτησης ονομάζεται αλλιώς ομογενοποίηση και πραγματοποιείται για την εξάλειψη των συνεπειών του δενδριτικού διαχωρισμού. Χρειάζεται ανόπτηση διάχυσης για κραματοποιημένους χάλυβες όπου ο δείκτης ολκιμότητας και σκληρότητας μειώνονται λόγω ενδοκρυσταλλικού διαχωρισμού, που οδηγεί σε ελασματοειδείς ή εύθραυστες θραύσεις. Είναι απαραίτητο να επιτευχθεί μια δομή ισορροπίας και επομένως είναι απαραίτητη η επεξεργασία διάχυσης του χυτού μετάλλου. Επιπλέον, βελτιώνει και τα μηχανικά χαρακτηριστικά και αυξάνει την ομοιομορφία των ιδιοτήτων σε όλο το τελικό προϊόν.
Δείτε τι συμβαίνειδιαδικασία: οι πλεονάζουσες φάσεις διαλύονται, η χημική σύνθεση ισοπεδώνεται, οι πόροι εμφανίζονται και μεγαλώνουν, το μέγεθος των κόκκων αυξάνεται. Αυτός ο τύπος θερμικής επεξεργασίας απαιτεί μακρά έκθεση του μετάλλου σε θερμοκρασίες πάνω από τις κρίσιμες (εδώ μπορούμε να μιλήσουμε για 1200 βαθμούς Κελσίου).
Ισοθερμική θερμική επεξεργασία
Αυτός ο τύπος ανόπτησης συνιστάται για κραματοποιημένους χάλυβες όπου, σε σταθερή θερμοκρασία, ο ωστενίτης αποσυντίθεται σε φερρίτη και τσιμενίτη στο μείγμα. Τέτοια αποσύνθεση μπορεί να συμβεί σε άλλους τύπους ανόπτησης εάν υπάρχει σταδιακή ψύξη λόγω σταθερής και διαδοχικής μείωσης της θερμοκρασίας. Έτσι, επιτυγχάνεται η ομοιομορφία της δομής, μειώνεται ο χρόνος θερμικής επεξεργασίας.
Το σχέδιο ισοθερμικής ανόπτησης έχει ως εξής: πρώτα, θέρμανση σε δείκτη που θα ξεπεράσει το ανώτερο κρίσιμο σημείο κατά 50-70 μοίρες, και μετά μείωση της θερμοκρασίας κατά 150 βαθμούς. Μετά από αυτό, το θερμαινόμενο μέρος μεταφέρεται σε κλίβανο ή λουτρό, όπου η θερμοκρασία διατηρείται όχι περισσότερο από 700 °C. Η διάρκεια της διαδικασίας θα εξαρτηθεί από τη σύνθεση του μετάλλου και τις γεωμετρικές διαστάσεις του εξαρτήματος. Οι ενώσεις κραμάτων μπορεί να διαρκέσουν ώρες, ενώ τα φύλλα ανθρακοχάλυβα θερμής έλασης χρειάζονται λεπτά.
Διαφορές
Με την πλήρη ανόπτηση, εξασφαλίζεται η ανακρυστάλλωση του χάλυβα, απαλλάσσοντας το μέταλλο από διάφορα δομικά ελαττώματα. Ο χάλυβας λαμβάνει τις πιο σημαντικές και χαρακτηριστικές του ιδιότητες, μαλακώνει για μετέπειτα κοπή. Χρειάζομαιπρώτα το θερμαίνετε σε θερμοκρασία πάνω από το Ac3 κατά 30-50 βαθμούς, ζεστάνετε το και μετά ψύξτε το αργά.
Πιο συχνά, η έκθεση διαρκεί τουλάχιστον μισή ώρα, αλλά όχι περισσότερο από μία ώρα ανά τόνο χάλυβα με ρυθμό θέρμανσης 100 βαθμών Κελσίου την ώρα. Ο ρυθμός ψύξης ποικίλλει ανάλογα με τη σύνθεση του χάλυβα και τη σταθερότητα του ωστενίτη. Εάν κρυώσει γρήγορα, η διάσπαρτη δομή φερριτικού-τσιμενίτη μπορεί να είναι πολύ σκληρή.
Ψύξη
Ο ρυθμός ψύξης ρυθμίζεται με την ψύξη του φούρνου με τη σταδιακή απενεργοποίηση και το άνοιγμα της πόρτας. Με την πλήρη ανόπτηση, το κύριο πράγμα είναι να μην υπερθερμανθεί το κράμα. Η μερική ανόπτηση πραγματοποιείται σε θερμοκρασίες κάτω από το Ac3, αλλά ελαφρώς πάνω από το Ac1.
Στη συνέχεια ο χάλυβας θα ανακρυσταλλωθεί εν μέρει και επομένως δεν θα απαλλαγεί από ελαττώματα. Έτσι αντιμετωπίζονται οι χάλυβες χωρίς φερριτικές ταινίες, εάν πρέπει απλώς να μαλακώσουν πριν από την περαιτέρω επεξεργασία και κοπή. Εκτός από την πλήρη και ημιτελή, υπάρχει επίσης ανόπτηση ανακρυστάλλωσης με υφή.
Αίτηση
Μερικές φορές η ανόπτηση συμπληρώνει τη θερμή εργασία (τα πηνία θερμής έλασης, όπως τα κράματα αλουμινίου, ανόπτονται πριν από την ψυχρή έλαση για να αφαιρεθεί η σκληρή εργασία που είναι βέβαιο ότι θα προκύψει ως συνέπεια της θερμής έλασης).
Η ανόπτηση αυτού του τύπου χρησιμοποιείται πολύ ευρύτερα στην παραγωγή προϊόντων και ημικατεργασμένων προϊόντων από κράματα και καθαρά μη σιδηρούχα μέταλλα. Αυτή είναι ήδη μια ανεξάρτητη λειτουργία θερμικής επεξεργασίας. Σε σύγκριση με τους χάλυβες, ένας τεράστιος αριθμός μη σιδηρούχων μετάλλων υποβάλλεται σε ψυχρή κατεργασία, μετά την οποία είναι απαραίτητη η ανόπτηση με ανακρυστάλλωση.
Στη βιομηχανία
Εάν απαιτείται κοκκώδης μορφή τσιμενίτη, κρατήστε το κράμα κατά τη διάρκεια της ανόπτησης μέχρι την πλήρη ανακρυστάλλωση μπορεί να διαρκέσει πολύ - αρκετές ώρες. Για την ψυχρή παραμόρφωση, η οποία συνήθως ακολουθεί την ανόπτηση, είναι η κοκκώδης μορφή του τσιμενίτη που είναι η πιο ευνοϊκή, η οποία εμφανίζεται κατά την ανακρυστάλλωση κατά τη διαδικασία πυρήνωσης και ανάπτυξης μη παραμορφωμένων κόκκων, και αυτό απαιτεί θέρμανση σε μια ορισμένη θερμοκρασία.
Η ανόπτηση με ανακρυστάλλωση στη βιομηχανία είναι η αρχική λειτουργία για να προσδώσει πλαστικότητα σε ένα κράμα ή μέταλλο πριν από την ψυχρή επεξεργασία. Δεν είναι λιγότερο συχνά παρούσα στο διάστημα μεταξύ των εργασιών ψυχρής παραμόρφωσης για την αφαίρεση της σκλήρυνσης, αλλά και ως διαδικασία τελικής θερμικής επεξεργασίας, έτσι ώστε το προϊόν ή το ημικατεργασμένο προϊόν να αποκτήσει τις ιδιότητες που χρειάζεται.
Πώς συμβαίνει
Όταν θερμαίνεται, το παραμορφωμένο μέταλλο αυξάνει την κινητικότητα των ατόμων. Οι παλιοί κόκκοι απλώνονται, γίνονται ευάλωτοι, νέοι κόκκοι, ήδη ισορροπημένοι και απαλλαγμένοι από ένταση, γεννιούνται και αναπτύσσονται εντατικά. Συγκρούονται με παλιά, επιμήκεις, απορροφώντας τα στην ανάπτυξή τους μέχρι την πλήρη εξαφάνισή τους. Η ανακρυστάλλωση χάλυβα και κραμάτων είναι ο κύριος στόχος της ανόπτησης ανακρυστάλλωσης. Όταν θερμαίνεται μετά την επίτευξη της απαιτούμενης θερμοκρασίας, η αντοχή διαρροής και η αντοχή του υλικού μειώνονται αρκετά απότομα.
Αλλά η πλαστικότητα αυξάνεται, βελτιώνει τη μηχανική ικανότητα. Η θερμοκρασία στην οποία αρχίζει η ανακρυστάλλωση ονομάζεται κατώφλι.ανακρυστάλλωση. Όταν φτάσει, το μέταλλο μαλακώνει. Η θερμοκρασία δεν μπορεί να είναι σταθερή. Για ένα συγκεκριμένο κράμα ή μέταλλο, η διάρκεια της θέρμανσης, ο βαθμός προπαραμόρφωσης, το αρχικό μέγεθος κόκκων και πολλά άλλα παίζουν εξίσου σημαντικό ρόλο.
