Bir tür ısıl işlem olarak çelik tavlama. metal teknolojisi

2024 Yazar: Howard Calhoun | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-02 14:04

Yeni malzemeler yaratmak ve özelliklerini kontrol etmek metal teknolojisi sanatıdır. Araçlarından biri ısıl işlemdir. Bu işlemler, alaşımların özelliklerini ve buna bağlı olarak kullanım alanlarını değiştirmeyi mümkün kılar. Çelik tavlama, ürünlerdeki üretim hatalarını ortadan kaldırmak, güçlerini ve güvenilirliklerini artırmak için yaygın olarak kullanılan bir seçenektir.

İşlem görevleri ve çeşitleri

Tavlama işlemleri şu amaçla gerçekleştirilir:

• kristal içi yapının optimizasyonu, alaşım elementlerinin sıralanması;
• hızlı proses sıcaklık dalgalanmaları nedeniyle dahili bozulmayı ve stresi en aza indirme;
• sonraki kesim için nesnelerin esnekliğini artırma.

Klasik işleme “tam tavlama” denir, ancak belirtilen özelliklere ve görevlerin özelliklerine bağlı olarak bir takım çeşitleri vardır: eksik, düşük, difüzyon (homojenizasyon),izotermal, yeniden kristalleşme, normalleşme. Hepsi prensipte benzerdir, ancak çeliklerin ısıl işlem modları önemli ölçüde farklılık gösterir.

Tabloya göre ısıl işlem

Demir metalurjisindeki sıcaklık oyununa dayanan tüm dönüşümler, açıkça demir-karbon alaşımlarının diyagramına karşılık gelir. Karbon çeliklerinin veya dökme demirlerin mikroyapılarının yanı sıra yapıların ısıtma veya soğutma etkisi altındaki dönüşüm noktaları ve özelliklerinin belirlenmesi için görsel bir yardımcıdır.

Metal teknolojisi, bu programla karbon çeliklerinin her türlü tavlanmasını düzenler. Eksik, düşük ve ayrıca yeniden kristalleşme için, “başlangıç” sıcaklık değerleri PSK çizgisidir, yani kritik noktası Ac₁. Çeliğin tam tavlanması ve normalleştirilmesi, GSE diyagram çizgisine, kritik noktaları Ac₃ ve Ac_{m'ye termal olarak yönlendirilir. Diyagram ayrıca, belirli bir ısıl işlem yönteminin, karbon içeriği ve belirli bir alaşım için uygulanmasının karşılık gelen olasılığı açısından malzeme türü ile bağlantısını açıkça ortaya koymaktadır.}

Tam tavlama

Nesneler: ötektoid altı alaşımdan yapılan dökümler ve dövme parçalar, çelik bileşimi ise %0,8'e kadar karbon doldurmalıdır.

Hedef:

• döküm ve sıcak basınçla elde edilen mikro yapıda maksimum değişiklik, homojen olmayan iri taneli ferrit-perlit bileşimini homojen bir ince taneli haline getirir;
• Daha sonraki işlemler için sertliği az altmak ve sünekliği artırmakkesme.

Teknoloji. Çeliğin tavlama sıcaklığı, Ac_{3 kritik noktasından 30-50˚С daha yüksektir. Metal belirtilen termal özelliklere ulaştığında, gerekli tüm dönüşümlerin tamamlanmasını sağlayan bir süre bu seviyede tutulurlar. Büyük perlitik ve ferritik taneler tamamen östenite dönüşür. Bir sonraki aşama, ferrit ve perlitin ince taneli ve düzgün bir yapıya sahip olan östenitten yeniden ayrıldığı bir fırın ile birlikte yavaş soğutmadır.}

Çeliğin tam tavlanması, en zor dahili kusurların ortadan kaldırılmasını sağlar, ancak çok uzun ve enerji yoğundur.

Tamamlanmamış tavlama

Nesneler: ciddi iç homojensizlikleri olmayan ötektoid altı çelikler.

Amaç: Ferritik tabanı değiştirmeden perlit tanelerini öğütmek ve yumuşatmak.

Teknoloji. Metalin Ac₁ ve Ac_{3 kritik noktaları arasındaki aralıkta düşen sıcaklıklara ısıtılması. Kararlı özelliklere sahip fırınlarda boşlukların açığa çıkması gerekli işlemlerin tamamlanmasına katkı sağlar. Soğutma, fırınla birlikte yavaş yavaş yapılır. Çıkışta aynı perlit-ferrit ince taneli yapı elde edilir. Böyle bir termal etki ile perlit ince taneli hale gelirken, ferrit değişmeden kristal halinde kalır ve sadece yapısal olarak değişebilir, aynı zamanda öğütebilir.}

Çeliğin eksik tavlanması, basit nesnelerin iç durumunu ve özelliklerini dengelemenizi sağlar, daha az enerji yoğundur.

Düşük tavlama(yeniden kristalleşme)

Nesneler: her türlü haddelenmiş karbon çeliği, %0,65'lik bir karbon içeriğine sahip alaşımlı çelik (örneğin, bilyalı rulmanlar), ciddi iç kusurlar içermeyen ancak gerekli olan demir dışı metallerden yapılmış parçalar ve boşluklar düşük enerjili düzeltme.

Hedef:

• hem soğuk hem de sıcak deformasyonun etkisiyle iç gerilmelerin ve sertleşmenin giderilmesi;
• kaynaklı yapıların düzensiz soğumasının olumsuz etkilerini ortadan kaldırır, dikişlerin plastisitesini ve mukavemetini arttırır;
• demir dışı metalurji ürünlerinin mikro yapısını tek tip hale getirmek;
• lamel perlitin küreselleştirilmesi - ona taneli bir şekil verilmesi.

Teknoloji.

Parçalar, Ac_{1 kritik noktasının 50-100˚C altında ısıtılır. Bu tür etkilerin etkisi altında, küçük iç değişiklikler ortadan kaldırılır. Tüm teknolojik süreç yaklaşık 1-1.5 saat sürer. Bazı malzemeler için yaklaşık sıcaklık aralıkları:}

1. Karbon çeliği ve bakır alaşımları - 600-700˚C.
2. Nikel alaşımları - 800-1200˚C.
3. Alüminyum alaşımları - 300-450˚C.

Soğutma havada yapılır. Martensitik ve beynitik çelikler için metal teknolojisi bu işlem için farklı bir isim sağlar - yüksek tavlama. Parçaların ve yapıların özelliklerini iyileştirmenin basit ve uygun maliyetli bir yoludur.

Homojenizasyon (difüzyon tavlaması)

Nesneler: büyük döküm ürünleri, özellikle dökümleralaşımlı çelik.

Amaç: yüksek sıcaklık difüzyonunun bir sonucu olarak kristal kafesler ve külçenin tüm hacmi üzerinde alaşım elementlerinin atomlarının düzgün dağılımı; sonraki teknolojik işlemleri gerçekleştirmeden önce iş parçasının yapısını yumuşatmak, sertliğini az altmak.

Teknoloji. Malzeme 1000-1200˚С yüksek sıcaklıklara ısıtılır. Kararlı termal özellikler uzun bir süre korunmalıdır - döküm yapısının boyutuna ve karmaşıklığına bağlı olarak yaklaşık 10-15 saat. Yüksek sıcaklık dönüşümlerinin tüm aşamalarının tamamlanmasının ardından yavaş soğutma gelir.

Büyük yapıların mikroyapısını dengelemek için yoğun emek gerektiren ancak oldukça etkili bir süreç.

İzotermal tavlama

Nesneler: karbon çelik levhalar, alaşımlı ve yüksek alaşımlı ürünler.

Hedef: Mikroyapıyı iyileştirmek, dahili kusurları daha kısa sürede ortadan kaldırmak.

Teknoloji. Metal başlangıçta tam tavlama sıcaklıklarına ısıtılır ve mevcut tüm yapıların ostenite dönüştürülmesi için gereken süre korunur. Daha sonra sıcak tuza daldırarak yavaşça soğutun. Ac_{1 noktasının 50-100˚C altında sıcaklığa ulaştığında, ostenitin tam dönüşümü için gerekli süre boyunca bu seviyede tutmak için bir fırına yerleştirilir. perlit ve sementite dönüşür. Son soğutma havada gerçekleşir.}

Yöntem, alaşımlı çelik boşlukların gerekli özelliklerini elde etmenizi sağlarken, tam dolu malzemeye kıyasla zamandan tasarruf etmenizi sağlar.tavlama.

Normalleştirme

Nesneler: düşük karbonlu, orta karbonlu ve düşük alaşımlı çelikten yapılmış dökümler, dövme parçalar ve parçalar.

Amaç: iç durumu düzene sokmak, istenen sertlik ve gücü vermek, sonraki ısıl işlem ve kesme aşamalarından önce iç durumu iyileştirmek.

Teknoloji. Çelik, GSE çizgisinin ve kritik noktalarının biraz üzerindeki sıcaklıklara ısıtılır, havada tutulur ve soğutulur. Böylece süreçlerin tamamlanma hızı artar. Bununla birlikte, bu prosedürü kullanarak, yalnızca çeliğin bileşimi %0,4'ten fazla olmayan bir miktarda karbon tarafından belirlendiğinde rasyonel bir sakin yapı elde etmek mümkündür. Karbon miktarının artmasıyla sertlikte bir artış meydana gelir. Normalizasyondan sonra aynı çelik, eşit aralıklarla yerleştirilmiş ince tanelerle birlikte daha büyük bir sertliğe sahiptir. Teknik, alaşımların yıkıma karşı direncini ve kesmenin sünekliğini önemli ölçüde artırmaya izin verir.

Olası tavlama kusurları

Isı işlem operasyonlarının gerçekleştirilmesi sırasında, belirtilen sıcaklıkta ısıtma ve soğutma modlarına uymak gerekir. Gereksinimlerin ihlali durumunda çeşitli kusurlar ortaya çıkabilir.

1. Yüzey tabakasının oksidasyonu ve ölçek oluşumu. Çalışma sırasında, sıcak metal, iş parçasının yüzeyinde kireç oluşumuna yol açan atmosferik oksijen ile reaksiyona girer. Mekanik olarak veyaözel kimyasallar.
2. Karbon yanığı. Ayrıca oksijenin sıcak metal üzerindeki etkisinin bir sonucu olarak ortaya çıkar. Yüzey tabakasındaki karbon miktarındaki azalma, mekanik ve teknolojik özelliklerinde bir azalmaya yol açar. Bu işlemlerin önüne geçebilmek için ana görevi alaşımın oksijen ile etkileşimini önlemek olan koruyucu gazların fırına girmesine paralel olarak çelik tavlama yapılmalıdır.
3. Aşırı ısınma. Fırında yüksek sıcaklıkta uzun süre maruz kalmanın bir sonucudur. Aşırı tane büyümesine, homojen olmayan iri taneli bir yapının elde edilmesine ve kırılganlığın artmasına neden olur. Başka bir tam tavlama adımıyla düzeltilecek.
4. Yandı. İzin verilen ısıtma ve maruz kalma değerlerinin aşılması sonucu oluşur, bazı taneler arasındaki bağların tahrip olmasına yol açar, metalin tüm yapısını tamamen bozar ve düzeltmeye tabi değildir.

Arızaları önlemek için ısıl işlem görevlerini doğru yapmak, profesyonel becerilere sahip olmak ve süreci sıkı bir şekilde kontrol etmek önemlidir.

Çelik tavlama, herhangi bir karmaşıklık ve bileşimdeki parçaların mikro yapısını, termal etkilerin sonraki aşamaları, yapının kesilmesi ve devreye alınması için gerekli olan optimum iç yapı ve duruma getirmek için oldukça verimli bir teknolojidir.