A hőkezelés (vagy hőkezelés) keményfémötvözetek hevítésének, megtartásának és hűtésének műveleteinek összessége a kívánt tulajdonságok elérése érdekében a belső szerkezet és szerkezet megváltoztatásával. A hőkezelést vagy köztes műveletként alkalmazzák a megmunkálhatóság javítására nyomással, forgácsolással, vagy a technológiai folyamat végső műveleteként, adott szintű terméktulajdonságokat biztosítva.
A fém melegítésének teljes időtartama a hőkezelés során a saját adott hőmérsékletre való felmelegedésének és ezen a hőmérsékleten való tartási idejének összege. A melegítési idő a sütő típusától, a termékek méretétől, a sütőben való elhelyezésétől függ; a tartási idő a fázistranszformációk sebességétől függ.
A felmelegedés együtt járhat a fémfelület és a gáznemű közeg kölcsönhatásával, és a felületi réteg széntelenítéséhez és vízkő kialakulásához vezethet. A dekarbonizáció azt a tényt eredményezi, hogy a termékek felülete kevésbé tartós és elveszíti keménységét.
Az acél melegítése és hűtése során fázisátalakulások lépnek fel, amelyeket hőmérsékleti kritikus pontok jellemeznek. Az acél kritikus pontjait az A betűvel szokás jelölni. Az A1 kritikus pontok a vas-szén diagram PSK vonalán (727 °C) helyezkednek el, és a perlit ausztenitté való átalakulásának felelnek meg. A ferrit mágneses átalakulását jellemző MO vonalon (768 °C) találhatók az A2 kritikus pontok. Az A3 a GS és SE vonalaknak felel meg, amelyeken a ferrit és a cementit ausztenitté való átalakulása hevítéskor befejeződik.
A fűtés és hűtés során a kritikus pontok megjelölésére további mutatókat vezetnek be: a "c" betűt fűtés és az "r" betűt hűtés esetén, például Ac1, Ac3, Ar1, Ar3.
A hőkezelés főbb típusai közül [1] meg kell jegyezni:
Fűtjük és karbantartjuk, miután megnövelt hűtési sebességgel végeztük, hogy nem egyensúlyi struktúrákat kapjunk. Az edzéshez szükséges kritikus hűtési sebesség az ötvözet kémiai összetételétől függ. A kioltást polimorf átalakulás kísérheti, ilyenkor a kezdeti magas hőmérsékletű fázisból egy új nemegyensúlyi fázis jön létre (például az ausztenit martenzitté alakulása az acél kioltása során). Létezik polimorf átalakulás nélküli kioltás is, melynek során egy magas hőmérsékletű metastabil fázist rögzítenek (például a berilliumbronz kioltásakor egy berilliummal túltelített alfa fázist rögzítenek).
Korábban más terminológiát használtak erre a folyamatra - „hidegkezelés”, „acél hőkezelése nulla alatti hőmérsékleten”, de ezek nem tükrözték pontosan a kriogén kezelési folyamat lényegét.
A kriogén feldolgozás lényege a következő: az alkatrészeket és a mechanizmusokat egy kriogén processzorba helyezik, ahol lassan lehűtik, majd egy bizonyos ideig mínusz 196˚С hőmérsékleten tartják. Ezután a munkadarabokat fokozatosan szobahőmérsékletre visszaállítják. E folyamat során szerkezeti változások következnek be a fémben. Jelentősen növelik a kopásállóságot, a ciklikus szilárdságot, a korrózió- és erózióállóságot.
Ez a technológia lehetővé teszi a szerszámok, alkatrészek és mechanizmusok élettartamának akár 300%-os növelését az anyag mechanikai jellemzőinek javításával az ultraalacsony hőmérsékleten történő feldolgozás eredményeként.
A legnagyobb hatást olyan fémtermékek megmunkálásakor lehet elérni, mint a speciális vágó, bélyegző, préselés, hengerlés, csiszolószerszámok, csapágyak, kritikus rugók.
A mélyhűtés során megszerzett fém fő tulajdonságai a teljes élettartamuk alatt megmaradnak, így nincs szükség újrakezelésre.
A kriogén technológia nem helyettesíti a meglévő termikus edzési módszereket, de lehetővé teszi, hogy a hidegen feldolgozott anyag olyan új tulajdonságokat adjon, amelyek biztosítják a kohászok által meghatározott anyagforrás maximális kihasználását.
Az ultraalacsony hőmérsékleten kezelt szerszámok használata lehetővé teszi a vállalkozások számára, hogy jelentősen csökkentsék költségeiket:
A kriogén kezelési eljárás elméleti és gyakorlati fejlesztése a szovjet tudomány vívmányának számít. Olyan tudósok munkái, mint G. V. Kurdyumova, A. P. Gulyaev, V. G. Vorobjov és mások tanulmányai kapcsolódnak a hidegkezeléshez az edzett acél minőségi jellemzőinek javítása érdekében.
Néhány évvel a szovjet tudósok tanulmányainak megjelenése után jelentek meg az első hasonló munkák a külföldi sajtóban, amelyek szerzői a szovjet munkákra hivatkoztak elsődleges forrásként. A szovjet tudósok munkája lehetővé tette a hidegkezelésnek az acél tulajdonságaira gyakorolt hatásának teljes körű értékelését, és megalapozta e feldolgozási módszer modern fejlesztését és alkalmazását. Az 1940-es és 1950-es években a szovjet ipari vállalatok megpróbálták bevezetni a gyorsacélból készült szerszámok kriogén feldolgozását folyékony nitrogénben, de ez nemcsak hogy nem hozta meg a várt eredményt, hanem a szerszám szilárdságának csökkenéséhez is vezetett, mivel mikrorepedések jelentek meg. a hirtelen és egyenetlen lehűlés miatt.. A maradék ausztenit martenzitté való átalakításának módszerét el kellett hagyni, főként a gazdasági kivitelezhetetlenség miatt – a nitrogén, mint fő hűtőközeg magas költsége miatt.
Az Egyesült Államokban, Japánban, Németországban és Dél-Koreában kidolgozták a kriogén kezelés témáját, mint a szerkezeti és szerszámacélok hatékony megmunkálási módszerét, és több évtizedes kutatás és tapasztalat vezetett eredményre - jelenleg a kriogén feldolgozási technológia sikeresen működik. számos iparágban használják.
Fémmegmunkálás és gépészet:
Szállítás és speciális felszerelések:
Védelmi ipar:
Bányászat és feldolgozóipar:
Audio berendezések és hangszerek:
A kriogén kezelés alkalmazása szinte minden iparágban releváns, ahol szükség van az erőforrás növelésére, a fáradási szilárdság és a kopásállóság növelésére, valamint a termelékenység növelésére.
A feladattól függően bizonyos esetekben maga a hegesztési varrat , plusz a hegesztési zóna (ún. helyi hőkezelés ), más esetekben a teljes termék melegítése szükséges (ún. tömeges hőkezelés ). A fűtést különféle hőforrásokkal lehet biztosítani.
A csővezetékek építése vagy javítása során nem lehetséges a teljes termék térfogati hőkezelése, ezért a hegesztett kötések helyi hőkezelését alkalmazzák. A különféle szabályozási dokumentumok eltérő követelményeket tartalmaznak a fűtési technológiai paraméterekre, nevezetesen a hőmérséklet-idő paraméterekre, a fűtési zóna szélességére, a hőmérséklet-szabályozási pontok számára, a használt berendezésekre stb. Például az Orosz Föderáció és az EurAsEC országok területén OST 36-50 - 86, STO 00220368-019-2017, GOST 34347, PNAE G-7-008-089 vagy az iparágtól függően más szabályozási dokumentumokat.
Az anyagtudomány elmélete a fémek hőkezelésének számos különféle típusát írja le. A petrolkémiai üzemek csővezetékeinek építésénél és javításánál a leggyakoribb hőkezelési módok: hegesztés előtti előmelegítés, hegesztés közbeni egyidejű melegítés, hegesztési feszültségek enyhítésére szolgáló temperálás, ausztenitizálás stb. Mindegyiket más-más technológiai paraméter jellemzi, azaz a fűtési sebesség, a tartási hőmérséklet, a tartási idő és a hűtési sebesség az acél minőségétől és a feladattól függ.
A hegesztett varratok dielektromos fűtéssel történő hőkezelésére szolgáló berendezések széles körben elterjedtek az építkezéseken . Ebben az esetben a fűtőberendezések nagy elektromos ellenállású ötvözetből (nikróm, fekrális stb.) készült magból állnak, amely dielektromos szigetelők keretébe van szerelve (általában alumínium-oxid kerámiából készülnek). Ezeknek a fűtőberendezéseknek több neve is van: LEG (rugalmas elektromos fűtőtestek), KEN (kombinált elektromos fűtőtestek), fűtőszőnyegek, hőszalagok stb.
A fűtési rendszer telepítése különféle módon történik a szabályozási dokumentum követelményeinek megfelelően. Az ehhez a folyamathoz használt berendezésnek biztosítania kell a megadott paraméterek pontos szabályozását, mivel egyes acélfajták esetében a hőkezelést csak az eljárás során kapott diagram igazolja.
Homogenizációs hőkezelés + öregítés
Például a nikkel alapú szuperötvözetek (mint például az " Inconel 718 ") esetében a következő hőkezelés jellemző:
Szerkezet homogenizálás és zárványfeloldás ( Eng. Solution Heat Treatment ) 768-782 °C-on gyorsított hűtéssel. Ezután kétlépcsős öregítést hajtanak végre ( angol Precipitation Heat Treatment ) - 8 óra 718 °C hőmérsékleten, lassú hűtés 2 órán keresztül 621-649 °C-ra és 8 óra expozíció. Ezt követi a gyorsított hűtés.
Edzés + magas temperálás (javítás)
Sok acél edzéssel - gyorsított hűtéssel (levegőn, olajon vagy vízben) edzett. A gyors lehűlés általában nem egyensúlyi martenzites szerkezet kialakulásához vezet. Az acélt közvetlenül az edzés után nagy keménység , maradó feszültségek , alacsony alakíthatóság és szívósság jellemzi . Tehát a 40HNMA (SAE 4340) acél keménysége közvetlenül az edzés után 50 HRC felett van, ebben az állapotban az anyag nem alkalmas a további felhasználásra a nagy ridegtörési hajlam miatt . Az ezt követő temperálás - 450 ° C - 500 ° C-ra melegítés és ezen a hőmérsékleten tartás a belső feszültségek csökkenéséhez vezet a keményedő martenzit bomlása miatt, és csökken a kristályrács tetragonalitása (átmenet a temperált martenzitre). Ugyanakkor az acél keménysége enyhén csökken (45-48 HRC-ig). A 0,3-0,6% C széntartalmú acélokat javítják.
| Fémek hőkezelése | ||
|---|---|---|
| Általános fogalmak fémtudomány Kristály cella fázisdiagram Vas-szén ötvözetek állapotdiagramja | ||
| Alapfolyamatok | ||
| Kapcsolódó folyamatok | ||
| Fémek céltulajdonságai | ||
| Kohászat | |||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Általános fogalmak Fémek Ötvözet Kohászati újraelosztás Vas- és Acélművek Kohászati komplexum Fémkohász A vas előállításának és felhasználásának története | |||||||||||||
| Iparágak |
| ||||||||||||
| Alapfolyamatok _ |
| ||||||||||||
| Fő egységek |
| ||||||||||||
| Főbb termékek és anyagok |
| ||||||||||||
| Tudományos tudományágak |
| ||||||||||||
| Egyéb | |||||||||||||
| Kohászat országonként Oroszország Ukrajna Kazahsztán USA India Kína Japán Németország | |||||||||||||