Warmtebehandelingsproces

Warmtebehandeling verwijst naar een thermisch verwerkingsproces van metaal waarbij het materiaal in vaste toestand verkeert door middel van verwarming, warmteconservering en koeling om de gewenste structuur en eigenschappen te verkrijgen.

1. Normaliseren: verhitten van staal of stalen onderdelen tot een geschikte temperatuur boven het kritische punt AC3 of ACM gedurende een bepaalde periode en vervolgens afkoelen in lucht om een ​​warmtebehandelingsproces van perlietstructuur te verkrijgen.

2. Gloeien: het hypoeutectoïde stalen werkstuk wordt verwarmd tot 20-40 graden boven AC3, en na een tijd vastgehouden te hebben, wordt het langzaam afgekoeld met de oven (of begraven in zand of afgekoeld in kalk) tot een warmtebehandeling proces van koeling in lucht onder 500 graden.

3. Warmtebehandeling in vaste oplossing: de legering wordt verwarmd tot een enkelfasig gebied met hoge temperatuur en op een constante temperatuur gehouden, zodat de overtollige fase volledig wordt opgelost in de vaste oplossing en vervolgens snel wordt afgekoeld om een ​​oververzadigde vaste oplossing te verkrijgen.

4. Veroudering: nadat de legering is onderworpen aan een oplossingswarmtebehandeling of koude plastische vervorming, wanneer de legering op kamertemperatuur wordt geplaatst of iets hoger wordt gehouden dan de kamertemperatuur, veranderen de eigenschappen met de tijd.

5. Behandeling met vaste oplossing: los verschillende fasen in de legering volledig op, versterk de vaste oplossing, verbeter de taaiheid en corrosieweerstand, elimineer stress en verzacht, om door te gaan met verwerken en vormen.

6. Verouderingsbehandeling: verwarming en handhaving van de temperatuur op de precipitatietemperatuur van de versterkingsfase, zodat de versterkingsfase wordt neergeslagen, gehard en de sterkte wordt verbeterd.

7. Afschrikken: een warmtebehandelingsproces waarbij het staal wordt geaustenitiseerd en vervolgens wordt afgekoeld met een geschikte afkoelsnelheid, zodat het werkstuk martensiet en andere onstabiele microstructuurtransformaties kan ondergaan in alle of een bepaald bereik van de dwarsdoorsnede.

8. Temperen: Het afgeschrikte werkstuk wordt gedurende een bepaalde tijd tot een geschikte temperatuur onder het kritische punt AC1 verwarmd en vervolgens gekoeld volgens een methode die voldoet aan de vereisten om de vereiste structuur en eigenschappen te verkrijgen.

9. Carbonitreren van staal: Carbonitreren is het proces waarbij koolstof en stikstof tegelijkertijd in het oppervlak van staal worden geïnfiltreerd. Traditioneel wordt carbonitreren, ook bekend als cyanidatie, veel gebruikt bij gascarbonitring bij gemiddelde temperatuur en bij gascarbonitring bij lage temperatuur (dwz zachte nitrering met gas). Het belangrijkste doel van carbonitreren met gas bij gemiddelde temperatuur is het verbeteren van de hardheid, slijtvastheid en vermoeiingssterkte van staal. Gascarbonitring bij lage temperatuur is voornamelijk nitreren en heeft als hoofddoel het verbeteren van de slijtvastheid en de weerstand tegen vastlopen van staal.

10. Blussen en temperen: Het is over het algemeen gebruikelijk om warmtebehandeling te combineren met blussen en temperen bij hoge temperatuur als blussen en temperen. Afschrik- en ontlaatbehandeling wordt veel gebruikt in verschillende belangrijke structurele onderdelen, met name die drijfstangen, bouten, tandwielen en assen die onder wisselende belastingen werken. De getemperde sorbietstructuur wordt verkregen na afschrik- en ontlaatbehandeling en de mechanische eigenschappen zijn beter dan de genormaliseerde sorbietstructuur met dezelfde hardheid. De hardheid hangt af van de ontlatenstemperatuur bij hoge temperatuur en is gerelateerd aan de ontlaatstabiliteit van het staal en de grootte van het werkstukgedeelte, meestal tussen HB200-350.

11. Solderen: een warmtebehandelingsproces waarbij twee werkstukken worden verwarmd, gesmolten en aan elkaar worden gehecht met soldeervulmetaal.

Ten tweede, de proceskenmerken:

Warmtebehandeling van metaal is een van de belangrijkste processen in de machinebouw. In vergelijking met andere verwerkingsprocessen 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 werkstukoppervlak. , om de prestatie van het werkstuk te geven of te verbeteren. Het wordt gekenmerkt door het verbeteren van de intrinsieke kwaliteit van het werkstuk, die over het algemeen niet zichtbaar is voor het blote oog. Om ervoor te zorgen dat het metalen werkstuk de vereiste mechanische eigenschappen, fysieke eigenschappen en chemische eigenschappen heeft, is naast de redelijke selectie van materialen en verschillende vormprocessen, een warmtebehandelingsproces 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 warmtebehandeling van staal de belangrijkste inhoud van metalen warmtebehandeling. Bovendien kunnen aluminium, koper, magnesium, titanium, enz. en hun legeringen ook hun mechanische, fysische en chemische eigenschappen veranderen door warmtebehandeling om verschillende prestaties te verkrijgen.

3. Proces

Het warmtebehandelingsproces omvat over het algemeen drie processen van verwarming, warmtebehoud en koeling, en soms zijn er slechts twee processen van verwarming en koeling. Deze processen zijn onderling verbonden en ononderbroken.

Verwarming is een van de belangrijke processen van warmtebehandeling. Er zijn veel verwarmingsmethoden voor metalen warmtebehandeling. De vroegste gebruikten houtskool en steenkool als warmtebronnen, en meer recentelijk werden vloeibare en gasvormige brandstoffen gebruikt. Door de toepassing van elektriciteit is verwarming eenvoudig te regelen en vrij van milieuvervuiling. Deze warmtebronnen kunnen worden gebruikt voor directe verwarming of indirecte verwarming door gesmolten zouten of metalen, maar ook door zwevende deeltjes.

Wanneer het metaal wordt verwarmd, wordt het werkstuk blootgesteld aan de lucht en treden vaak oxidatie en ontkoling op (dat wil zeggen, het koolstofgehalte op het oppervlak van het stalen onderdeel wordt verminderd), wat een zeer nadelig effect heeft op de oppervlakte-eigenschappen van de onderdelen na warmtebehandeling. Daarom moet het metaal gewoonlijk worden verwarmd in een gecontroleerde of beschermende atmosfeer, in gesmolten zout en in vacuüm, en kan het ook worden beschermd door coating- of verpakkingsmethoden.

De verwarmingstemperatuur is een van de belangrijke procesparameters van het warmtebehandelingsproces. De selectie en controle van de verwarmingstemperatuur zijn de belangrijkste zaken om de kwaliteit van de warmtebehandeling te waarborgen. De verwarmingstemperatuur varieert met het te verwerken metaalmateriaal en het doel van de warmtebehandeling, maar wordt in het algemeen boven de faseovergangstemperatuur verwarmd om een ​​hoge temperatuurstructuur te verkrijgen. Bovendien duurt de transformatie een bepaalde tijd. Wanneer het oppervlak van het metalen werkstuk de vereiste verwarmingstemperatuur bereikt, moet het daarom gedurende een bepaalde tijd op deze temperatuur worden gehouden om de interne en externe temperaturen consistent te maken en de microstructuur volledig te veranderen. Deze periode wordt de houdtijd genoemd. Wanneer verwarming met hoge energiedichtheid en oppervlaktewarmtebehandeling worden gebruikt, is de verwarmingssnelheid extreem snel en is er over het algemeen geen houdtijd, terwijl de houdtijd van chemische warmtebehandeling vaak langer is.

Koelen is ook een onmisbare stap in het warmtebehandelingsproces. De koelmethode varieert met verschillende processen, voornamelijk het regelen van de koelsnelheid. Over het algemeen is de afkoelsnelheid van gloeien de langzaamste, de afkoelsnelheid van normalisatie is sneller en de afkoelsnelheid van uitdoving is sneller. Door verschillende staalsoorten zijn er echter ook andere eisen. Zo kan holgehard staal worden gehard met dezelfde afkoelsnelheid als normaliseren.

Vier, procesclassificatie

Het metaalwarmtebehandelingsproces kan grofweg worden onderverdeeld in drie categorieën: algemene warmtebehandeling, oppervlaktewarmtebehandeling en chemische warmtebehandeling. Afhankelijk van het verschillende verwarmingsmedium, de verwarmingstemperatuur en de koelmethode, kan elke categorie worden onderverdeeld in verschillende warmtebehandelingsprocessen. Hetzelfde metaal gebruikt verschillende warmtebehandelingsprocessen om verschillende structuren te verkrijgen en heeft dus verschillende eigenschappen. Staal is het meest gebruikte metaal in de industrie en de microstructuur van staal is ook de meest complexe, dus er zijn veel soorten warmtebehandelingsprocessen voor staal.

De algehele warmtebehandeling is een metalen warmtebehandelingsproces dat het werkstuk als geheel verwarmt en vervolgens met een geschikte snelheid afkoelt om de vereiste metallografische structuur te verkrijgen om de algehele mechanische eigenschappen te veranderen. De algehele warmtebehandeling van staal heeft over het algemeen vier basisprocessen: gloeien, normaliseren, afschrikken en ontlaten.

Proces betekent:

Gloeien is om het werkstuk tot een geschikte temperatuur te verwarmen, verschillende houdtijden aan te nemen afhankelijk van het materiaal en de werkstukgrootte, en het dan langzaam af te koelen, het doel is om de interne structuur van het metaal de evenwichtstoestand te laten bereiken of dicht bij de evenwichtstoestand te krijgen, goed te verkrijgen procesprestaties en prestaties, of voor verdere uitdoving Bereid je voor op organisatie.

Normaliseren is om het werkstuk tot een geschikte temperatuur te verwarmen en het vervolgens aan de lucht af te koelen. Het effect van normaliseren is vergelijkbaar met dat van uitgloeien, maar de verkregen structuur is fijner. Het wordt vaak gebruikt om de snijprestaties van materialen te verbeteren en wordt soms gebruikt voor sommige onderdelen met lage eisen. als de laatste warmtebehandeling.

Afschrikken is het snel afkoelen van het werkstuk in een afschrikmedium zoals water, olie of andere anorganische zouten en organische waterige oplossingen na verwarming en het warmhouden van het werkstuk. Na afschrikken wordt het staal hard, maar tegelijkertijd broos. Om de brosheid op tijd op te heffen, is het over het algemeen noodzakelijk om op tijd te ontharden.

Om de broosheid 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 ° C, en vervolgens afgekoeld. Dit proces wordt temperen genoemd. Gloeien, normaliseren, blussen en temperen zijn de "vier vuren" in de algehele warmtebehandeling. Onder hen zijn blussen en temperen nauw verwant en worden ze vaak samen gebruikt, en geen van beide is onmisbaar. De "vier vuren" 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 bij hoge temperatuur afschrikken en temperen genoemd. Nadat sommige legeringen zijn afgeschrikt om een ​​oververzadigde vaste oplossing te vormen, worden ze lange tijd op kamertemperatuur of een iets hogere geschikte temperatuur gehouden om de hardheid, sterkte of elektrische en magnetische eigenschappen van de legering te verbeteren. Een dergelijk warmtebehandelingsproces wordt verouderingsbehandeling genoemd.

De methode om drukvervorming en warmtebehandeling effectief en nauw te combineren om het werkstuk een goede sterkte en taaiheid te laten verkrijgen, wordt vervormingswarmtebehandeling genoemd; warmtebehandeling in een onderdrukatmosfeer of vacuüm wordt vacuümwarmtebehandeling genoemd, waardoor het werkstuk niet alleen wordt geoxideerd of ontkoold, het oppervlak van het werkstuk na de behandeling glad wordt gehouden en de prestaties van het werkstuk worden verbeterd.

Oppervlaktewarmtebehandeling is een metalen warmtebehandelingsproces dat alleen het oppervlak van het werkstuk verwarmt om de mechanische eigenschappen van het oppervlak te veranderen. Om alleen de oppervlaktelaag 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 er een grotere hoeveelheid warmte-energie aan het werkstuk wordt gegeven per oppervlakte-eenheid, zodat de oppervlaktelaag of het lokale gebied vanhet werkstuk kan kortstondig of ogenblikkelijk zijn. hoge temperatuur bereiken. De belangrijkste methoden voor oppervlaktewarmtebehandeling zijn vlamdovende en inductieverwarmingswarmtebehandeling. Veelgebruikte warmtebronnen zijn vlammen zoals oxyacetyleen of oxypropaan, inductiestroom, laser en elektronenstraal.

Chemische warmtebehandeling is een metalen warmtebehandelingsproces 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 oppervlak van het werkstuk verandert. Chemische warmtebehandeling is om het werkstuk te verwarmen in een medium (gas, vloeistof, vaste stof) dat koolstof, zout of andere legeringselementen bevat, en het voor een lange tijd te bewaren, zodat de oppervlaktelaag van het werkstuk wordt geïnfiltreerd met elementen zoals koolstof , stikstof, boor en chroom. Nadat de elementen zijn geïnfiltreerd, worden soms andere warmtebehandelingsprocessen uitgevoerd, zoals afschrikken en ontlaten. De belangrijkste methoden voor chemische warmtebehandeling zijn carboneren, nitreren en metalliseren.

Warmtebehandeling is een van de belangrijke processen bij de vervaardiging van mechanische onderdelen en gereedschappen. Over het algemeen kan het verschillende eigenschappen van het werkstuk garanderen en verbeteren, zoals slijtvastheid, corrosieweerstand, enz. Het kan ook de structuur en spanningstoestand van de blanco verbeteren om verschillende koude en warme verwerking te vergemakkelijken.

Bijvoorbeeld: wit gietijzer kan smeedbaar gietijzer zijn na langdurige gloeibehandeling om de plasticiteit te verbeteren; tandwielen nemen het juiste warmtebehandelingsproces aan en de levensduur kan worden verdubbeld of tientallen keren hoger dan die van tandwielen zonder warmtebehandeling; Het infiltreren van sommige legeringselementen heeft enkele dure eigenschappen van gelegeerd staal, die sommige hittebestendige staalsoorten en roestvrij staal kunnen vervangen; bijna alle gereedschappen en matrijzen moeten een warmtebehandeling ondergaan voordat ze kunnen worden gebruikt.

Waarom moeten stalen buizen een warmtebehandeling ondergaan?

De functie van warmtebehandeling is om de mechanische eigenschappen van stalen buizen en precisiestalen buizen te verbeteren, restspanningen te elimineren en de bewerkingsprestaties van stalen buizen te verbeteren.

Afhankelijk van de verschillende doeleinden van warmtebehandeling, kan het warmtebehandelingsproces worden onderverdeeld in twee categorieën: voorlopige warmtebehandeling en laatste warmtebehandeling.

1. Voorbereidende warmtebehandeling

Het doel van voorbereidende warmtebehandeling is om de verwerkbaarheid te verbeteren, interne spanning te elimineren en een goede metallografische structuur voor te bereiden voor de uiteindelijke warmtebehandeling. Het warmtebehandelingsproces omvat gloeien, normaliseren, verouderen, afschrikken en ontlaten, enz.

(1) Gloeien en normaliseren

Gloeien en normaliseren worden gebruikt voor warm bewerkte blanks. Koolstofstaal en gelegeerd staal met een koolstofgehalte van meer dan {{0}},5 procent worden vaak gegloeid om hun hardheid te verminderen en gemakkelijk te snijden; koolstofstaal en gelegeerd staal met een koolstofgehalte van minder dan 0,5 procent, om te voorkomen dat ze aan het mes blijven plakken wanneer hun hardheid te laag is, en het gebruik van een normaliserende behandeling. Gloeien en normaliseren kunnen nog steeds korrels en uniforme structuur verfijnen om zich voor te bereiden op een daaropvolgende warmtebehandeling. Gloeien en normaliseren worden meestal gepland na de fabricage van de blanco en vóór de ruwe bewerking.

(2) Verouderingsbehandeling

Verouderingsbehandeling wordt voornamelijk gebruikt om de interne spanning te elimineren die wordt gegenereerd bij de productie en bewerking van onbewerkte platen.

Om overmatige transportbelasting te voorkomen, kan voor onderdelen met algemene precisie een verouderingsbehandeling worden geregeld voordat ze worden afgewerkt. Voor onderdelen met hoge precisie-eisen (zoals de doos van de coördinatenboormachine, enz.), Moeten echter twee of meerdere verouderingsbehandelingsprocedures worden geregeld. Eenvoudige onderdelen ondergaan over het algemeen geen verouderingsbehandeling.

Naast gietstukken worden voor sommige precisieonderdelen met een slechte stijfheid (zoals precisie-loodschroeven), om de interne spanning die tijdens de verwerking wordt gegenereerd te elimineren en de bewerkingsnauwkeurigheid van de onderdelen te stabiliseren, vaak meerdere verouderingsbehandelingen aangebracht tussen voorbewerken en semi- afwerking. Voor sommige schachtdelen moet ook een verouderingsbehandeling worden uitgevoerd na het richtproces.

(3) Blussen en temperen

Afschrikken en ontlaten is de hardingsbehandeling bij hoge temperatuur na het afschrikken, die een uniforme en nauwgezette getemperde sorbietstructuur kan verkrijgen ter voorbereiding op de vermindering van vervorming tijdens de daaropvolgende oppervlakteafschrik- en nitreringsbehandeling. Daarom kunnen afschrikken en ontlaten ook worden gebruikt als voorbehandeling met warmte.

Vanwege de goede uitgebreide mechanische eigenschappen van de onderdelen na afschrikken en ontlaten, kunnen sommige onderdelen die geen hoge hardheid en slijtvastheid vereisen, ook worden gebruikt als het laatste warmtebehandelingsproces.

2. Laatste warmtebehandeling:

Het doel van de laatste warmtebehandeling is het verbeteren van mechanische eigenschappen zoals hardheid, slijtvastheid en sterkte.

1 blussen

Afschrikken omvat oppervlakteafschrikken en integraal afschrikken. Onder hen wordt oppervlakte-quenching veel gebruikt vanwege minder vervorming, oxidatie en ontkoling, en oppervlakte-quenching heeft ook de voordelen van een hoge externe sterkte en goede slijtvastheid, terwijl de goede interne taaiheid en sterke slagvastheid behouden blijven. Om de mechanische eigenschappen van oppervlaktegeharde onderdelen te verbeteren, is vaak een warmtebehandeling zoals afschrikken en temperen of normaliseren vereist als voorbereidende warmtebehandeling. De algemene procesroute is: blanking -- smeden -- normaliseren (gloeien) -- voorbewerken -- afschrikken en temperen -- semi-nabewerken -- oppervlak blussen -- afwerking.

(2) Carbureren en blussen

Carbureren en afschrikken is geschikt voor laag koolstofstaal en laaggelegeerd staal. Ten eerste wordt het koolstofgehalte van de oppervlaktelaag van het onderdeel verhoogd. Na afschrikken kan de oppervlaktelaag een hoge hardheid verkrijgen, terwijl de kern nog steeds een bepaalde sterkte en hoge taaiheid en plasticiteit behoudt. Carbureren is onderverdeeld in algemeen carboneren en lokaal carboneren. Bij het plaatselijk opkolen dienen voor het niet-verkoolde deel maatregelen te worden genomen om doorsijpeling tegen te gaan (verkoper of anti-lek materiaal). Vanwege de grote vervorming van het opkolen en afschrikken, en de opkolingsdiepte in het algemeen tussen 0.5 en 2 mm, wordt het opkolingsproces over het algemeen tussen semi-nabewerken en nabewerken geplaatst.

De procesroute is over het algemeen: blanking - smeden - normaliseren - ruw, semi-nabewerken - carboneren en afschrikken - afwerken.

Wanneer het niet-gecarboniseerde deel van het lokale gecarboniseerde deel het procesplan van het verwijderen van de overtollige gecarboniseerde laag na het verhogen van de toelage goedkeurt, zou het proces van het verwijderen van de overtollige gecarboniseerde laag na het carboneren en vóór het afschrikken moeten worden geregeld.

(3) Nitreerbehandeling

Nitreren is een methode om stikstofatomen in het metaaloppervlak te infiltreren om een ​​laag stikstofhoudende verbindingen te verkrijgen. Nitreerlaag kan de hardheid, slijtvastheid, vermoeiingssterkte en corrosieweerstand van het onderdeeloppervlak verbeteren. Omdat de nitreertemperatuur laag is, de vervorming klein is en de nitreerlaag dun is (in het algemeen niet meer dan 0,6~0,7 mm), moet het nitreerproces zo ver terug als mogelijk. Om de vervorming tijdens het nitreren te verminderen, is het over het algemeen noodzakelijk om te ontlaten bij hoge temperatuur voor spanningsverlichting.

Bovendien, volgens zijn structuur, kan de oven voor continue warmtebehandeling van de rolhaard worden verdeeld in eentraps, tweetraps en drietraps stalen buizen. Tweetraps of drietraps ovens met rolhaarden worden meestal gebruikt voor heldere warmtebehandeling van naadloze stalen buizen en worden over het algemeen ovens voor lichte warmtebehandeling met rolhaard genoemd. Een oven voor continue warmtebehandeling met rollenhaard.

De warmtebehandelingsmethode wordt gespecificeerd op de norm voor naadloze stalen buizen; sommige producten. De norm specificeert de prestatie-eisen waaraan naadloze stalen buizen moeten voldoen. Over het algemeen is de afgewerkte warmtebehandeling van naadloze stalen buizen met laag koolstofgehalte meestal volledig gegloeid of genormaliseerd; terwijl de austenitische roestvrijstalen naadloze stalen buis van chroom-nikkel een oplossingsbehandeling Shandong Sinoma-stalen buis toepast.

Nadat de naadloze stalen buis warmgewalst is, worden de niet-metalen insluitsels in het staal (voornamelijk sulfiden en oxiden en silicaten) tot dunne platen geperst en treedt delaminatie (sandwich) op. Restspanning veroorzaakt door ongelijkmatige koeling is veel groter dan belasting veroorzaakt door belasting.