ფოლადის დამუშავება, როგორც თერმული დამუშავების სახეობა. ლითონის ტექნოლოგია

2024 ავტორი: Howard Calhoun | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-02 13:57

ახალი მასალების შექმნა და მათი თვისებების კონტროლი ლითონის ტექნოლოგიის ხელოვნებაა. მისი ერთ-ერთი ინსტრუმენტია თერმული დამუშავება. ეს პროცესები შესაძლებელს ხდის შეიცვალოს მახასიათებლები და, შესაბამისად, შენადნობების გამოყენების სფეროები. ფოლადის დამუშავება ფართოდ გამოიყენება პროდუქციის წარმოების დეფექტების აღმოსაფხვრელად, მათი სიძლიერისა და საიმედოობის გაზრდისთვის.

პროცესების ამოცანები და მისი სახეობები

შედუღების ოპერაციები ხორციელდება იმ მიზნით:

• ინტრაკრისტალური სტრუქტურის ოპტიმიზაცია, შენადნობი ელემენტების დალაგება;
• შიდა დამახინჯებისა და სტრესის მინიმიზაცია პროცესის ტემპერატურის სწრაფი რყევების გამო;
• ობიექტების მოქნილობის გაზრდა შემდგომი ჭრისთვის.

კლასიკურ ოპერაციას ჰქვია "სრული ანილირება", თუმცა, არსებობს მისი რამდენიმე სახეობა, მითითებული თვისებებისა და ამოცანების მახასიათებლების მიხედვით: არასრული, დაბალი, დიფუზიური (ჰომოგენიზაცია),იზოთერმული, რეკრისტალიზაცია, ნორმალიზება. ყველა მათგანი პრინციპში მსგავსია, თუმცა ფოლადების თერმული დამუშავების რეჟიმები მნიშვნელოვნად განსხვავდება.

თერმული დამუშავება დიაგრამაზე

შავი მეტალურგიის ყველა ტრანსფორმაცია, რომელიც დაფუძნებულია ტემპერატურის თამაშზე, აშკარად შეესაბამება რკინა-ნახშირბადის შენადნობების დიაგრამას. ეს არის ვიზუალური დამხმარე საშუალება ნახშირბადოვანი ფოლადების ან თუჯის მიკროსტრუქტურის, აგრეთვე სტრუქტურების ტრანსფორმაციის წერტილებისა და მათი მახასიათებლების დასადგენად გათბობის ან გაგრილების გავლენის ქვეშ.

მეტალის ტექნოლოგია არეგულირებს ნახშირბადოვანი ფოლადების ყველა სახის დამუშავებას ამ გრაფიკით. არასრული, დაბალი და ასევე რეკრისტალიზაციისთვის, "საწყისი" ტემპერატურის მნიშვნელობები არის PSK ხაზი, კერძოდ მისი კრიტიკული წერტილი Ac₁. ფოლადის სრული დამუშავება და ნორმალიზაცია თერმულად არის ორიენტირებული GSE დიაგრამის ხაზზე, მის კრიტიკულ წერტილებზე Ac₃ და Ac_{m. დიაგრამა ასევე ნათლად აყალიბებს გარკვეული თერმული დამუშავების მეთოდის კავშირს მასალის ტიპთან ნახშირბადის შემცველობის თვალსაზრისით და მისი განხორციელების შესაბამის შესაძლებლობას კონკრეტული შენადნობისთვის.}

სრული ანილირება

ობიექტები: ჩამოსხმა და ჭურვები ჰიპოევტექტოიდური შენადნობიდან, ხოლო ფოლადის შემადგენლობა უნდა შეავსოს ნახშირბადი 0,8%-მდე..

მიზანი:

• მაქსიმალური ცვლილება მიკროსტრუქტურაში, რომელიც მიღებულია ჩამოსხმის და ცხელი წნევით, არაერთგვაროვანი მსხვილმარცვლოვანი ფერიტ-პერლიტის შემადგენლობის ერთგვაროვან წვრილმარცვლად;
• შემცირება სიხისტე და ელასტიურობის გაზრდა შემდგომი დამუშავებისთვისჭრა.

ტექნოლოგია. ფოლადის დამუშავების ტემპერატურა 30-50˚С მეტია Ac_{3 კრიტიკულ წერტილზე. როდესაც ლითონი მიაღწევს მითითებულ თერმული მახასიათებლებს, ისინი შენარჩუნებულია ამ დონეზე გარკვეული დროის განმავლობაში, რაც საშუალებას იძლევა დასრულდეს ყველა საჭირო ტრანსფორმაცია. მსხვილი პერლიტური და ფერიტის მარცვლები მთლიანად გარდაიქმნება ავსტენიტად. შემდეგი ეტაპი არის ნელი გაგრილება ღუმელთან ერთად, რომლის დროსაც ფერიტი და პერლიტი კვლავ გამოიყოფა ავსტენიტისგან, რომელსაც აქვს წვრილი მარცვალი და ერთიანი სტრუქტურა.}

ფოლადის სრული დამუშავება საშუალებას იძლევა აღმოიფხვრას ურთულესი შიდა დეფექტები, თუმცა ძალიან გრძელი და ენერგო ინტენსიურია.

არასრული ანილირება

ობიექტები: ჰიპოევტექტოიდური ფოლადები სერიოზული შიდა არაერთგვაროვნების გარეშე.

დანიშნულება: პერლიტის მარცვლების დაფქვა და დარბილება, ფერიტის ფუძის შეცვლის გარეშე.

ტექნოლოგია. ლითონის გაცხელება ტემპერატურამდე, რომელიც ეცემა Ac₁ და Ac_{3 კრიტიკულ წერტილებს შორის. სტაბილური მახასიათებლების მქონე ღუმელში ბლანკების ექსპოზიცია ხელს უწყობს საჭირო პროცესების დასრულებას. გაგრილება ხდება ნელა, ღუმელთან ერთად. გამოსავალზე მიიღება იგივე პერლიტ-ფერიტის წვრილმარცვლოვანი სტრუქტურა. ასეთი თერმული ეფექტით, პერლიტი იქცევა წვრილმარცვლად, ხოლო ფერიტი რჩება უცვლელი კრისტალურად და შეიძლება შეიცვალოს მხოლოდ სტრუქტურულად, ასევე დაფქვა.}

ფოლადის არასრული ადუღება საშუალებას გაძლევთ დააბალანსოთ მარტივი ობიექტების შინაგანი მდგომარეობა და თვისებები, ის ნაკლებად ენერგო ინტენსიურია.

დაბალი ანილირება(რეკრისტალიზაცია)

ობიექტები: ყველა სახის ნაგლინი ნახშირბადოვანი ფოლადი, შენადნობი ფოლადი ნახშირბადის შემცველობით 0,65% ფარგლებში (მაგალითად, ბურთიანი საკისრები), ნაწილები და ბლანკები ფერადი ლითონებისგან, რომლებიც არ შეიცავს სერიოზულ შიდა დეფექტებს, მაგრამ სჭირდება დაბალი ენერგიის კორექტირება.

მიზანი:

• შიდა დაძაბულობის მოხსნა და გამკვრივება როგორც ცივი, ისე ცხელი დეფორმაციის გავლენის გამო;
• აღმოფხვრის შედუღებული კონსტრუქციების არათანაბარი გაგრილების უარყოფით შედეგებს, გაზრდის ნაკერების პლასტიურობას და სიმტკიცეს;
• ფერადი მეტალურგიის პროდუქტების მიკროსტრუქტურის ერთგვაროვნება;
• ლამელარული პერლიტის სფეროიდიზაცია - მას მარცვლოვანი ფორმის მიცემა.

ტექნოლოგია.

ნაწილები თბება 50-100˚C კრიტიკული წერტილის ქვემოთ Ac_{1. ასეთი გავლენის გავლენით, მცირე შიდა ცვლილებები აღმოიფხვრება. მთელ ტექნოლოგიურ პროცესს დაახლოებით 1-1,5 საათი სჭირდება. ტემპერატურის სავარაუდო დიაპაზონი ზოგიერთი მასალისთვის:}

1. ნახშირბადოვანი ფოლადი და სპილენძის შენადნობები - 600-700˚C.
2. ნიკელის შენადნობები - 800-1200˚C.
3. ალუმინის შენადნობები - 300-450˚C.

გაცივება ხდება ჰაერში. მარტენზიტული და ბაინიტური ფოლადებისთვის ლითონის ტექნოლოგია ამ პროცესს განსხვავებულ სახელს ანიჭებს - მაღალი წრთობა. ეს არის მარტივი და ხელმისაწვდომი გზა ნაწილებისა და სტრუქტურების თვისებების გასაუმჯობესებლად.

ჰომოგენიზაცია (დიფუზიური ანილირება)

ობიექტები: დიდი ჩამოსხმის პროდუქტები, განსაკუთრებით კასტინგებიშენადნობი ფოლადი.

დანიშნულება: შენადნობი ელემენტების ატომების ერთგვაროვანი განაწილება ბროლის გისოსებზე და ინგოტის მთელ მოცულობაზე მაღალტემპერატურული დიფუზიის შედეგად; სამუშაო ნაწილის სტრუქტურის დარბილება, მისი სიხისტის შემცირება შემდგომი ტექნოლოგიური ოპერაციების შესრულებამდე.

ტექნოლოგია. მასალა თბება მაღალ ტემპერატურაზე 1000-1200˚С. სტაბილური თერმული მახასიათებლები უნდა შენარჩუნდეს დიდი ხნის განმავლობაში - დაახლოებით 10-15 საათის განმავლობაში, რაც დამოკიდებულია ჩამოსხმის სტრუქტურის ზომასა და სირთულეზე. მაღალი ტემპერატურის გარდაქმნების ყველა ეტაპის დასრულების შემდეგ ხდება ნელი გაგრილება.

შრომატევადი, მაგრამ ძალიან ეფექტური პროცესი დიდი სტრუქტურების მიკროსტრუქტურის გასათანაბრებლად.

იზოთერმული ანეილირება

ობიექტები: ნახშირბადოვანი ფოლადის ფურცლები, შენადნობი და მაღალი შენადნობის პროდუქტები.

მიზანი: მიკროსტრუქტურის გაუმჯობესება, შიდა დეფექტების მოცილება ნაკლები დროით.

ტექნოლოგია. ლითონი თავდაპირველად თბება სრულ გამოწვის ტემპერატურამდე და შენარჩუნებულია ყველა არსებული სტრუქტურის აუსტენიტად გადაქცევისთვის საჭირო დრო. შემდეგ ნელ-ნელა გააგრილეთ ცხელ მარილში ჩაძირვით. 50-100˚C ტემპერატურაზე Ac_{1 წერტილის ქვემოთ მიღწევის შემდეგ, იგი მოთავსებულია ღუმელში, რათა შეინარჩუნოს იგი ამ დონეზე აუსტენიტის სრული ტრანსფორმაციისთვის საჭირო დროის განმავლობაში. პერლიტსა და ცემენტიტში. საბოლოო გაგრილება ხდება ჰაერში.}

მეთოდი საშუალებას გაძლევთ მიაღწიოთ შენადნობი ფოლადის ბლანკების საჭირო თვისებებს და დაზოგოთ დრო, სრულთან შედარებითანილირება.

ნორმალიზაცია

ობიექტები: ჩამოსხმა, ჭურჭელი და ნახშირბადის დაბალი, საშუალო ნახშირბადის და დაბალი შენადნობის ფოლადისაგან დამზადებული ნაწილები.

მიზანი: შიდა მდგომარეობის გამარტივება, სასურველი სიხისტისა და სიძლიერის მიცემა, შიდა მდგომარეობის გაუმჯობესება თერმული დამუშავებისა და ჭრის შემდგომ ეტაპებამდე.

ტექნოლოგია. ფოლადი თბება ტემპერატურამდე, რომელიც ოდნავ ზემოთ არის GSE ხაზი და მისი კრიტიკული წერტილები, ინახება და გაცივდება ჰაერში. ამრიგად, პროცესის დასრულების სიჩქარე იზრდება. თუმცა, ამ პროცედურის გამოყენებით, რაციონალური მშვიდი სტრუქტურის მიღწევა შესაძლებელია მხოლოდ მაშინ, როდესაც ფოლადის შემადგენლობა განისაზღვრება ნახშირბადით არაუმეტეს 0,4% ოდენობით. ნახშირბადის რაოდენობის მატებასთან ერთად ხდება სიხისტის მატება. იგივე ფოლადს ნორმალიზების შემდეგ უფრო დიდი სიხისტე აქვს თანაბრად განლაგებულ წვრილ მარცვლებთან ერთად. ტექნიკა საშუალებას იძლევა მნიშვნელოვნად გაზარდოს შენადნობების წინააღმდეგობა განადგურებისადმი და ჭრის ელასტიურობა.

შესაძლებელი ანეილირების დეფექტები

თერმული დამუშავების ოპერაციების შესრულებისას აუცილებელია ტემპერატურული გათბობისა და გაგრილების განსაზღვრული რეჟიმების დაცვა. მოთხოვნების დარღვევის შემთხვევაში შეიძლება მოხდეს სხვადასხვა დეფექტი.

1. ზედაპირული ფენის დაჟანგვა და მასშტაბის წარმოქმნა. ოპერაციის დროს ცხელი ლითონი რეაგირებს ატმოსფერულ ჟანგბადთან, რაც იწვევს სამუშაო ნაწილის ზედაპირზე მასშტაბის წარმოქმნას. იწმინდება მექანიკურად ან თანსპეციალური ქიმიკატები.
2. ნახშირბადის წვა. ის ასევე წარმოიქმნება ცხელ მეტალზე ჟანგბადის ზემოქმედების შედეგად. ზედაპირის ფენაში ნახშირბადის რაოდენობის შემცირება იწვევს მისი მექანიკური და ტექნოლოგიური თვისებების შემცირებას. ამ პროცესების თავიდან აცილების მიზნით ღუმელში დამცავი აირების შეყვანის პარალელურად უნდა განხორციელდეს ფოლადის დამუშავება, რომლის მთავარი ამოცანაა შენადნობის ჟანგბადთან ურთიერთქმედების თავიდან აცილება..
3. გახურება. ეს არის მაღალ ტემპერატურაზე ღუმელში ხანგრძლივი ზემოქმედების შედეგი. ეს იწვევს მარცვლის გადაჭარბებულ ზრდას, არაერთგვაროვანი მსხვილმარცვლოვანი სტრუქტურის შეძენას და მტვრევადობის ზრდას. უნდა გამოსწორდეს კიდევ ერთი სრული ანეილირების საფეხურით.
4. დაიწვა. წარმოიქმნება გათბობისა და ექსპოზიციის დასაშვები მნიშვნელობების გადამეტების შედეგად, იწვევს ზოგიერთ მარცვალს შორის კავშირების განადგურებას, მთლიანად აფუჭებს ლითონის მთელ სტრუქტურას და არ ექვემდებარება კორექტირებას.

წარუმატებლობის თავიდან ასაცილებლად მნიშვნელოვანია თერმული დამუშავების ამოცანების ზუსტად შესრულება, პროფესიული უნარების ქონა და პროცესის მკაცრად კონტროლი.

ფოლადის დამუშავება არის უაღრესად ეფექტური ტექნოლოგია ნებისმიერი სირთულის და შემადგენლობის ნაწილების მიკროსტრუქტურის ოპტიმალურ შიდა სტრუქტურამდე და მდგომარეობამდე მიყვანისთვის, რაც საჭიროა თერმული ზემოქმედების შემდგომ ეტაპებზე, ჭრისა და სტრუქტურის ექსპლუატაციაში ჩართვაზე.