შენადნობების თერმული დამუშავება. თერმული დამუშავების სახეები

2024 ავტორი: Howard Calhoun | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2023-12-17 10:32

შენადნობების თერმული დამუშავება შავი და ფერადი მეტალურგიის წარმოების პროცესის განუყოფელი ნაწილია. ამ პროცედურის შედეგად, ლითონებს შეუძლიათ შეცვალონ თავიანთი მახასიათებლები საჭირო მნიშვნელობებამდე. ამ სტატიაში განვიხილავთ თერმული დამუშავების ძირითად ტიპებს, რომლებიც გამოიყენება თანამედროვე ინდუსტრიაში.

თერმული დამუშავების არსი

ნახევარფაბრიკატების წარმოებისას ლითონის ნაწილები თერმულად მუშავდება, რათა მათ მივცეთ სასურველი თვისებები (გამძლეობა, კოროზიისადმი გამძლეობა და ცვეთა და ა.შ.). შენადნობების თერმული დამუშავება არის ხელოვნურად შექმნილი პროცესების ერთობლიობა, რომლის დროსაც შენადნობებში სტრუქტურული და ფიზიკური და მექანიკური ცვლილებები ხდება მაღალი ტემპერატურის გავლენის ქვეშ, მაგრამ ნივთიერების ქიმიური შემადგენლობა შენარჩუნებულია.

თერმული დამუშავების მიზანი

ლითონის პროდუქტები, რომლებიც ყოველდღიურად გამოიყენება ეროვნული ეკონომიკის ყველა სექტორში, უნდა აკმაყოფილებდეს ცვეთა წინააღმდეგობის მაღალ მოთხოვნებს. ლითონს, როგორც ნედლეულს, სჭირდება გამაგრება საჭირო შესრულების თვისებებით, რაც შეიძლება იყოსექვემდებარება მაღალ ტემპერატურას. შენადნობების თერმული დამუშავება მაღალი ტემპერატურით ცვლის ნივთიერების საწყის სტრუქტურას, გადაანაწილებს მის შემადგენელ კომპონენტებს, გარდაქმნის კრისტალების ზომასა და ფორმას. ყოველივე ეს იწვევს ლითონის შიდა სტრესის მინიმიზაციას და ამით ზრდის მის ფიზიკურ და მექანიკურ თვისებებს.

თერმული დამუშავების სახეები

მეტალის შენადნობების თერმული დამუშავება სამ მარტივ პროცესზე მოდის: ნედლეულის (ნახევრადფაბრიკატის) გათბობა სასურველ ტემპერატურამდე, დანიშნულ პირობებში მისი შენარჩუნება საჭირო დროის განმავლობაში და სწრაფი გაგრილება. თანამედროვე წარმოებაში გამოიყენება რამდენიმე სახის თერმული დამუშავება, რომლებიც განსხვავდება ზოგიერთი ტექნოლოგიური მახასიათებლით, მაგრამ პროცესის ალგორითმი ზოგადად ყველგან იგივე რჩება.

თერმული დამუშავების მეთოდის მიხედვით გამოირჩევა შემდეგი ტიპები:

• თერმული (გამკვრივება, გამკვრივება, ანეილირება, დაბერება, კრიოგენული მკურნალობა).
• თერმომექანიკური დამუშავება მოიცავს მაღალ ტემპერატურულ დამუშავებას შენადნობის მექანიკურ მოქმედებასთან ერთად.
• ქიმიურ-თერმული გულისხმობს ლითონის თერმულ დამუშავებას, რასაც მოჰყვება პროდუქტის ზედაპირის გამდიდრება ქიმიური ელემენტებით (ნახშირბადი, აზოტი, ქრომი და ა.შ.).

Anealing

ანილირება არის წარმოების პროცესი, რომლის დროსაც ლითონები და შენადნობები თბება წინასწარ განსაზღვრულ ტემპერატურამდე და შემდეგ, ღუმელთან ერთად, რომელშიც ჩატარდა პროცედურა, გაცივდება ძალიან ნელა ბუნებრივად. ანეილირების შედეგად შესაძლებელია ქიმიური შემადგენლობის არაერთგვაროვნების აღმოფხვრანივთიერებები, ათავისუფლებს შიდა სტრესს, აღწევს მარცვლოვან სტრუქტურას და აუმჯობესებს მას, როგორც ასეთს, ასევე ამცირებს შენადნობის სიმტკიცეს მისი შემდგომი დამუშავების გასაადვილებლად. ანეილირების ორი ტიპი არსებობს: პირველი და მეორე სახის ანილირება.

პირველი კლასის ანილირება გულისხმობს თერმულ დამუშავებას, რის შედეგადაც შენადნობის ფაზური მდგომარეობის ცვლილება მცირეა ან საერთოდ არ იცვლება. მას ასევე აქვს საკუთარი ჯიშები: ჰომოგენიზირებული - ადუღების ტემპერატურა 1100-1200, ასეთ პირობებში შენადნობები ინახება 8-15 საათის განმავლობაში, რეკრისტალიზაციის (t 100-200) ანილირება გამოიყენება მოქლონებული ფოლადისთვის, ანუ უკვე დეფორმირებული. ცივა.

მეორე სახის დამუშავება იწვევს შენადნობის მნიშვნელოვან ფაზურ ცვლილებებს. მას ასევე აქვს რამდენიმე სახეობა:

• სრული დუღილი - შენადნობის გათბობა 30-50 ზევით ამ ნივთიერებისთვის დამახასიათებელი კრიტიკული ტემპერატურის ნიშნულზე და გაგრილება მითითებული სიჩქარით (200/სთ - ნახშირბადოვანი ფოლადი, 100/სთ და 50/სთ - დაბალი შენადნობის და მაღალი -შენადნობის ფოლადები, შესაბამისად).
• არასრული - გათბობა კრიტიკულ წერტილამდე და ნელი გაგრილება.
• დიფუზია - დამუშავების ტემპერატურა 1100-1200.
• იზოთერმული - გათბობა ხდება ისევე, როგორც სრული ადუღებისას, თუმცა, ამის შემდეგ, სწრაფი გაგრილება ხდება კრიტიკულ ტემპერატურაზე ოდნავ დაბალ ტემპერატურაზე და ტოვებს ჰაერში გასაციებლად.
• ნორმალიზებული - სრული ანილირება ლითონის შემდგომი გაგრილებით ჰაერში და არა ღუმელში.

გამკვრივება

წრთობა არის მანიპულირებაშენადნობით, რომლის დანიშნულებაა ლითონის მარტენზიტული ტრანსფორმაციის მიღწევა, რაც ამცირებს პროდუქტის ელასტიურობას და ზრდის მის სიმტკიცეს. ჩაქრობა, ისევე როგორც დუღილი, გულისხმობს ლითონის გათბობას ღუმელში კრიტიკულ ტემპერატურაზე მაღლა ჩაქრობის ტემპერატურამდე, განსხვავება მდგომარეობს გაციების მაღალ სიჩქარეში, რაც ხდება თხევადი აბაზანაში. ლითონისა და მისი ფორმის მიხედვით, გამოიყენება სხვადასხვა ტიპის გამკვრივება:

• გამკვრივება იმავე გარემოში, ანუ იმავე აბაზანაში სითხით (წყალი დიდი ნაწილებისთვის, ზეთი წვრილმანებისთვის).
• წყვეტილი გამკვრივება - გაციება ხდება ორ თანმიმდევრულ ეტაპად: ჯერ სითხეში (უფრო მკვეთრი გამაგრილებელი) დაახლოებით 300 გრადუსამდე ტემპერატურამდე, შემდეგ ჰაერში ან სხვა ზეთის აბაზანაში.
• საფეხურიანი - როდესაც პროდუქტი მიაღწევს გამკვრივების ტემპერატურას, მას გარკვეული დროით აცივებენ გამდნარ მარილებში, რასაც მოჰყვება ჰაერში გაციება.
• იზოთერმული - ტექნოლოგია ძალიან ჰგავს საფეხურზე გამკვრივებას, განსხვავდება მხოლოდ პროდუქტის შენახვის დროით მარტენზიტური ტრანსფორმაციის ტემპერატურაზე.
• თვითმდუღარე გამკვრივება განსხვავდება სხვა ტიპებისგან იმით, რომ გაცხელებული ლითონი ბოლომდე არ გაცივდება, რის გამოც ნაწილის შუაში ტოვებს თბილ ადგილს. ამ მანიპულაციის შედეგად პროდუქტი იძენს ზედაპირზე გაზრდილი სიმტკიცის და შუაში მაღალი სიბლანტის თვისებებს. ეს კომბინაცია აუცილებელია დასარტყამი ინსტრუმენტებისთვის (ჩაქუჩები, ჩიზლები და ა.შ.)

დასვენება

წრთობა არის შენადნობების თერმული დამუშავების საბოლოო ეტაპი, რომელიც განსაზღვრავსლითონის საბოლოო სტრუქტურა. წრთობის მთავარი მიზანია ლითონის პროდუქტის მტვრევადობის შემცირება. პრინციპია ნაწილის გაცხელება კრიტიკულ ტემპერატურაზე დაბალ ტემპერატურაზე და გაგრილება. იმის გამო, რომ თერმული დამუშავების რეჟიმები და ლითონის პროდუქტების გაგრილების სიჩქარე სხვადასხვა მიზნებისთვის შეიძლება განსხვავდებოდეს, არსებობს წრთობის სამი ტიპი:

• მაღალი - გათბობის ტემპერატურა არის 350-600-დან კრიტიკულზე დაბლა. ეს პროცედურა ყველაზე ხშირად გამოიყენება ლითონის კონსტრუქციებისთვის.
• საშუალო - თერმული დამუშავება t 350-500-ზე, გავრცელებული საგაზაფხულო პროდუქტებისა და ზამბარებისთვის.
• დაბალი - პროდუქტის გათბობის ტემპერატურა არ არის 250-ზე მაღალი, რაც საშუალებას იძლევა მივაღწიოთ ნაწილების მაღალ სიმტკიცეს და აცვიათ წინააღმდეგობას.

დაბერება

დაძველება არის შენადნობების თერმული დამუშავება, რომელიც იწვევს ზეგაჯერებული ლითონის დაშლის პროცესებს ჩაქრობის შემდეგ. დაძველების შედეგია მზა პროდუქტის სიხისტის, მოსავლიანობის და სიმტკიცის საზღვრების ზრდა. დაბერებას ექვემდებარება არა მხოლოდ თუჯის, არამედ ფერადი ლითონები, მათ შორის ადვილად დეფორმირებადი ალუმინის შენადნობები. თუ ლითონის პროდუქტი, რომელიც ექვემდებარება გამკვრივებას, ინახება ნორმალურ ტემპერატურაზე, მასში ხდება პროცესები, რომლებიც იწვევს სიმტკიცის სპონტანურ ზრდას და დრეკადობის შემცირებას. ამას ლითონის ბუნებრივ დაბერებას უწოდებენ. თუ იგივე მანიპულირება მოხდება მაღალ ტემპერატურაზე, ამას ხელოვნური დაბერება ეძახიან.

კრიოგენული მკურნალობა

ცვლილებები შენადნობების სტრუქტურაში,რაც ნიშნავს, რომ მათი თვისებების მიღწევა შესაძლებელია არა მხოლოდ მაღალი, არამედ უკიდურესად დაბალი ტემპერატურით. შენადნობების თერმულ დამუშავებას t ნულზე ქვემოთ ეწოდება კრიოგენული. ეს ტექნოლოგია ფართოდ გამოიყენება ეროვნული ეკონომიკის სხვადასხვა სექტორში, როგორც მაღალტემპერატურული თერმული დამუშავების დანამატი, რადგან მას შეუძლია მნიშვნელოვნად შეამციროს თერმული გამკვრივების პროცესების ღირებულება.

შენადნობების კრიოგენული დამუშავება ტარდება t -196-ზე სპეციალურ კრიოგენულ პროცესორში. ამ ტექნოლოგიას შეუძლია მნიშვნელოვნად გაზარდოს დამუშავებული ნაწილის მომსახურების ვადა და ანტიკოროზიული თვისებები, ასევე აღმოფხვრას ხელახალი დამუშავების საჭიროება.

თერმომექანიკური დამუშავება

შენადნობების დამუშავების ახალი მეთოდი აერთიანებს ლითონების მაღალ ტემპერატურაზე დამუშავებას პლასტმასის მდგომარეობაში მყოფი პროდუქტების მექანიკურ დეფორმაციასთან. თერმომექანიკური დამუშავება (TMT) დასრულების მეთოდის მიხედვით შეიძლება იყოს სამი სახის:

• დაბალ ტემპერატურაზე TMT შედგება ორი ეტაპისგან: პლასტიკური დეფორმაცია, რასაც მოჰყვება ნაწილის ჩაქრობა და წრთობა. ძირითადი განსხვავება TMT-ის სხვა ტიპებისგან არის გათბობის ტემპერატურა შენადნობის ავსტენიტურ მდგომარეობამდე.
• მაღალი ტემპერატურის TMT გულისხმობს შენადნობის გაცხელებას მარტენზიტურ მდგომარეობაში პლასტიკურ დეფორმაციასთან ერთად.
• წინასწარი - დეფორმაცია კეთდება t 20-ზე, რასაც მოჰყვება ლითონის გამკვრივება და წრთობა.

ქიმიურ-თერმული მკურნალობა

შეცვალეთ შენადნობების სტრუქტურა და თვისებებიასევე შესაძლებელია ქიმიურ-თერმული დამუშავების დახმარებით, რომელიც აერთიანებს თერმულ და ქიმიურ ზემოქმედებას ლითონებზე. ამ პროცედურის საბოლოო მიზანი, პროდუქტისთვის გაზრდილი სიმტკიცის, სიხისტისა და აცვიათ წინააღმდეგობის მინიჭების გარდა, არის აგრეთვე ნაწილისთვის მჟავა წინააღმდეგობის და ხანძრის წინააღმდეგობის გაწევა. ეს ჯგუფი მოიცავს თერმული დამუშავების შემდეგ ტიპებს:

• ცემენტაცია ტარდება პროდუქტის ზედაპირს დამატებითი სიმტკიცის მისაცემად. პროცედურის არსი არის ლითონის გაჯერება ნახშირბადით. კარბურიზაცია შეიძლება განხორციელდეს ორი გზით: მყარი და გაზის კარბურირება. პირველ შემთხვევაში, დამუშავებული მასალა ნახშირთან და მის აქტივატორთან ერთად მოთავსებულია ღუმელში და თბება გარკვეულ ტემპერატურაზე, რასაც მოჰყვება მისი შეკავება ამ გარემოში და გაგრილება. გაზის ნახშირბადის შემთხვევაში პროდუქტი თბება ღუმელში 900-მდე ნახშირბადოვანი აირის უწყვეტი ნაკადის ქვეშ.
• აზოტირება არის ლითონის პროდუქტების ქიმიურ-თერმული დამუშავება აზოტის გარემოში მათი ზედაპირის გაჯერებით. ამ პროცედურის შედეგია ნაწილის დაჭიმვის სიძლიერის გაზრდა და კოროზიის წინააღმდეგობის გაზრდა.
• ციანიდაცია არის ლითონის გაჯერება აზოტით და ნახშირბადით ერთდროულად. გარემო შეიძლება იყოს თხევადი (მდნარი ნახშირბადის და აზოტის შემცველი მარილები) და აირისებრი.
• დიფუზიური მოოქროვილი არის თანამედროვე მეთოდი ლითონის პროდუქტების სითბოს წინააღმდეგობის, მჟავა წინააღმდეგობის და აცვიათ წინააღმდეგობის გაცემისათვის. ასეთი შენადნობების ზედაპირი გაჯერებულია სხვადასხვა ლითონებით (ალუმინი, ქრომი) და მეტალოიდებით (სილიციუმი, ბორი).

ფუნქციებითუჯის თერმული დამუშავება

თუჯის შენადნობები ექვემდებარება თერმულ დამუშავებას ოდნავ განსხვავებული ტექნოლოგიით, ვიდრე ფერადი ლითონის შენადნობები. თუჯის (ნაცრისფერი, მაღალი სიმტკიცის, შენადნობი) გადის შემდეგი სახის თერმული დამუშავება: ანეილირება (t 500-650-ზე), ნორმალიზება, გამკვრივება (უწყვეტი, იზოთერმული, ზედაპირული), წრთობა, აზოტირება (ნაცრისფერი თუჯები), ალუმინირება (მარგალიტიანი თუჯები), ქრომის საფარი. შედეგად, ყველა ეს პროცედურა მნიშვნელოვნად აუმჯობესებს თუჯის საბოლოო ნაწარმის თვისებებს: გაზრდის მომსახურების ხანგრძლივობას, აღმოფხვრის პროდუქტის გამოყენებისას ბზარების ალბათობას, გაზრდის თუჯის სიმტკიცეს და სითბოს წინააღმდეგობას.

ფერადი შენადნობების თერმული დამუშავება

ფერადი ლითონები და შენადნობები ერთმანეთისგან განსხვავებული თვისებებია, ამიტომ მათი დამუშავება ხდება სხვადასხვა მეთოდით. ამრიგად, სპილენძის შენადნობები ექვემდებარება რეკრისტალიზაციას, ქიმიური შემადგენლობის გასათანაბრებლად. სპილენძისთვის გათვალისწინებულია დაბალტემპერატურული ანეილირების ტექნოლოგია (200-300), ვინაიდან ეს შენადნობი მიდრეკილია სპონტანური ბზარებისკენ ტენიან გარემოში. ბრინჯაო ექვემდებარება ჰომოგენიზაციას და დუღილს t 550-მდე. მაგნიუმი ადუღდება, იხსნება და ექვემდებარება ხელოვნურ დაბერებას (ჩამქრალი მაგნიუმის ბუნებრივი დაბერება არ ხდება). ალუმინი, ისევე როგორც მაგნიუმი, გადის თერმული დამუშავების სამ მეთოდს: ადუღება, გამკვრივება და დაძველება, რის შემდეგაც დამუშავებული ალუმინის შენადნობები მნიშვნელოვნად ზრდის მათ სიმტკიცეს. ტიტანის შენადნობების დამუშავება მოიცავს: რეკრისტალიზაციას, გამაგრებას, დაძველებას, აზოტირებას და კარბურიზაციას.

CV

ლითონებისა და შენადნობების თერმული დამუშავება არის მთავარი ტექნოლოგიური პროცესი როგორც შავი, ისე ფერადი მეტალურგიაში. თანამედროვე ტექნოლოგიებს გააჩნიათ თერმული დამუშავების სხვადასხვა მეთოდი თითოეული ტიპის დამუშავებული შენადნობების სასურველი თვისებების მისაღწევად. თითოეულ მეტალს აქვს თავისი კრიტიკული ტემპერატურა, რაც ნიშნავს, რომ თერმული დამუშავება უნდა განხორციელდეს ნივთიერების სტრუქტურული და ფიზიკურ-ქიმიური მახასიათებლების გათვალისწინებით. საბოლოო ჯამში, ეს არა მხოლოდ მიაღწევს სასურველ შედეგებს, არამედ მნიშვნელოვნად გაამარტივებს წარმოების პროცესებს.