Jakie są 4 rodzaje procesów obróbki cieplnej?
Obróbka stali często wymaga obróbki cieplnej, w tym wyżarzania, normalizacji, hartowania i odpuszczania. Jednak materiały węglikowe zazwyczaj nie wymagają obróbki cieplnej i mogą wymagać jedynie obróbki odprężającej. Czym jest obróbka cieplna [...]
Obróbka stali często wymaga obróbki cieplnej, w tym wyżarzania, normalizacji, hartowania i odpuszczania. Jednak materiały węglikowe zazwyczaj nie wymagają obróbki cieplnej i mogą wymagać jedynie obróbki odprężającej.
Czym jest obróbka cieplna i jaki jest jej cel?
Obróbka cieplna to proces podgrzewania, utrzymywania w określonej temperaturze i chłodzenia stałych metali lub stopów w kontrolowany sposób w celu uzyskania pożądanej struktury i właściwości. Główne cele obróbki cieplnej są następujące:
Działalność naszej fabryki: Projektujemy, opracowujemy i produkujemy formy do metalurgii proszków, części z węglików spiekanych, formy do wtrysku proszków, oprzyrządowanie do tłoczenia i precyzyjne części form. Whatsapp:+8618638951317. E-mail: [email protected],
- Zwiększenie twardości, wytrzymałości i odporności.
- Poprawa odporności na zużycie i korozję powierzchni.
- Aby zwiększyć przetwarzalność podczas obróbki.
- Aby wyeliminować wewnętrzne naprężenia powstające podczas przetwarzania.
Tabela porównawcza procesów obróbki cieplnej: Wyżarzanie, normalizowanie, hartowanie, odpuszczanie
| Porównanie | Wyżarzanie | Normalizacja | Hartowanie | Odpuszczanie |
|---|---|---|---|---|
| Metoda obróbki cieplnej | Podgrzać do temperatury powyżej temperatury przemiany fazowej, przytrzymać, a następnie powoli schłodzić w piecu. | Podgrzać do temperatury powyżej temperatury przemiany fazowej, przytrzymać, a następnie schłodzić naturalnie w powietrzu. | Podgrzać do temperatury powyżej temperatury przemiany fazowej, przytrzymać, a następnie szybko schłodzić w wodzie, oleju lub innym medium. | Podgrzać hartowaną stal do temperatury poniżej temperatury przemiany fazowej, przytrzymać, a następnie powoli schłodzić (chłodzenie powietrzem lub chłodzenie w piecu). |
| Rodzaje przetwarzanych materiałów | Stal niskowęglowa/średniowęglowa, stal stopowa; odlewy, odkuwki, spawy; części wymagające lepszej skrawalności lub odprężenia | Stal o średniej/wysokiej zawartości węgla, stal stopowa; odkuwki, odlewy, spawy; części o prostym kształcie wymagające średniej wytrzymałości i ciągliwości | Średnio/wysokowęglowa stal, stopowa stal konstrukcyjna, stal narzędziowa; narzędzia skrawające, matryce, wały, koła zębate wymagające wysokiej wytrzymałości i twardości | Hartowane części stalowe; części wymagające regulacji twardości i odprężenia hartowniczego (narzędzia, łożyska, elementy mechaniczne) |
| Porównanie temperatur | Szeroki zakres temperatur (Ac1~Ac3 powyżej), umiarkowanie niska temperatura ogólna (np. stal węglowa ~700-900°C) | Temperatura nieco wyższa niż wyżarzania (Ac3/Accm powyżej), umiarkowana temperatura ogólna (np. stal węglowa ~850-950°C) | Temperatura bliska normalizacji (Ac3/Ac1 powyżej), umiarkowanie wysoka temperatura ogólna (np. stal węglowa ~800-950°C) | Niższa temperatura (poniżej Ac1, np. stal węglowa ~150-650°C); sklasyfikowana jako niskotemperaturowa, średniotemperaturowa i wysokotemperaturowa w zależności od celu. |
| Scenariusze zastosowań | 1. Obróbka końcowa odlewów/odkuwek/spawów, eliminacja naprężeń przetwórczych 2. Poprawa plastyczności materiału dla łatwiejszej obróbki 3. Udoskonalenie struktury ziarna do późniejszej obróbki cieplnej |
1. Części mechaniczne wymagające zrównoważonej wytrzymałości i ciągliwości (koła zębate, wały) 2. Zastąpienie wyżarzania w celu uproszczenia procesu i skrócenia cyklu produkcyjnego 3. Poprawa skrawalności stali niskowęglowej |
1. Części wymagające wysokiej twardości i odporności na zużycie (narzędzia skrawające, matryce, kulki łożyskowe) 2. Krytyczne elementy przenoszące obciążenia udarowe w konstrukcjach mechanicznych |
1. Obróbka końcowa wszystkich hartowanych części stalowych 2. Narzędzia skrawające, sprawdziany: odpuszczanie w niskiej temperaturze 3. Sprężyny: odpuszczanie w średniej temperaturze 4. Wały, korbowody i inne części konstrukcyjne: hartowanie + odpuszczanie w wysokiej temperaturze |
| Cel | 1. Zmniejszenie twardości, zmiękczenie materiału dla łatwiejszej obróbki 2. Eliminacja naprężeń wewnętrznych 3. Jednolita organizacja i skład 4. Udoskonalenie struktury ziarna do późniejszej obróbki cieplnej |
1. Udoskonalenie struktury ziarna, poprawa jednolitości organizacyjnej 2. Zwiększenie wytrzymałości i ciągliwości materiału (lepsze niż wyżarzanie) 3. Eliminacja cementytu sieciowego w stali hipereutektoidalnej 4. Uproszczenie procesu, skrócenie cyklu produkcyjnego |
1. Znacznie zwiększona twardość i wytrzymałość 2. Wysoka odporność na zużycie 3. Uzyskanie struktury martenzytycznej |
1. Eliminacja naprężeń hartowniczych, zmniejszenie kruchości, poprawa stabilności części 2. Dostosowanie właściwości mechanicznych, takich jak twardość, wytrzymałość, ciągliwość 3. Stabilizacja wymiarów części, zapobieganie deformacji |
| Analiza kosztów i korzyści | Zalety: Prosty proces, niskie wymagania sprzętowe (zwykły piec oporowy), niski koszt Wady: Powolne chłodzenie, długi cykl produkcyjny, niska wydajność |
Zalety: Prosta metoda chłodzenia (chłodzenie powietrzem), nie wymaga specjalnego sprzętu chłodzącego, wyższa wydajność niż wyżarzanie, umiarkowany koszt Wady: Pewne ograniczenia dotyczące kształtu części (złożone części podatne na odkształcenia przy chłodzeniu powietrzem) |
- Koszty sprzętu i medium: Wymaga medium hartowniczego (woda, olej itp.) i powiązanego sprzętu. - Ryzyko złomowania: Wysokie ryzyko odkształceń i pęknięć, wymagana ścisła kontrola, może zwiększyć koszty korekty lub złomowania. - Wysoka wartość dodana: Kluczowy krok do osiągnięcia wysokiej wydajności materiałów |
- Niezbędny koszt: Niezbędny krok po hartowaniu, którego nie można pominąć - Precyzyjna kontrola: Kontrola temperatury musi być precyzyjna, aby zapewnić stabilne działanie |
Co to jest hartowanie i jakich zasad należy przestrzegać podczas hartowania?
Hartowanie to proces obróbki cieplnej, w którym element stalowy jest podgrzewany do temperatury powyżej punktu Ac3 lub Ac, utrzymywany w tej temperaturze przez określony czas, a następnie szybko schładzany w celu uzyskania struktur martenzytycznych i/lub bainitycznych, poprawiając w ten sposób wytrzymałość i twardość elementu stalowego. Podczas hartowania należy przestrzegać następujących zasad:
Piekarnik przemysłowy
- Temperatura hartowania musi być utrzymana. Jeśli temperatura nie zostanie osiągnięta, komponent powinien być dalej podgrzewany i utrzymywany przez pewien czas przed umieszczeniem go w odpowiednim medium chłodzącym.
- Preferowane jest hartowanie w niższych temperaturach, ponieważ prowadzi to do wyższej twardości i udarności, pod warunkiem osiągnięcia pożądanej twardości.
- Większe elementy ze stali węglowej są hartowane w wodzie, a mniejsze w oleju. Gdy temperatura wynosi 550-600°C, stosuje się hartowanie w wodzie, a gdy temperatura wynosi 200-300°C, stosuje się hartowanie w oleju.
- Części z węglika wolframu są chłodzone wodą, podczas gdy cienkie i delikatne narzędzia są chłodzone olejem.
- Długie i cienkie elementy stalowe, takie jak brzeszczoty, powinny być przymocowane do żelaznej płyty podczas hartowania, aby zminimalizować odkształcenia.
Czym jest odpuszczanie? Jakie są różne rodzaje odpuszczania i jakie są ich cele?
Ogrzewanie piecowe z węglika wolframu w celu zmniejszenia naprężeń
Czym jest odpuszczanie? Jakie są różne rodzaje odpuszczania i jakie są ich cele?
Chociaż hartowanie może zwiększyć twardość i wytrzymałość elementów stalowych, wprowadza również wewnętrzne naprężenia, które mogą sprawić, że stal stanie się krucha. Dlatego po hartowaniu konieczne jest odpuszczanie. Odpuszczanie polega na ponownym podgrzaniu hartowanego elementu stalowego do temperatury poniżej punktu Ac, utrzymaniu go w tej temperaturze przez określony czas, a następnie schłodzeniu go do temperatury pokojowej. Ten proces obróbki cieplnej ma na celu zmniejszenie naprężeń wewnętrznych i poprawę wytrzymałości. Odpuszczanie jest ogólnie podzielone na następujące trzy typy w oparciu o temperaturę ogrzewania:
- Odpuszczanie w niskiej temperaturze: Temperatura nagrzewania waha się od 150-250°C. Celem jest częściowe rozładowanie naprężeń wewnętrznych i zwiększenie wytrzymałości elementu stalowego.
- Odpuszczanie w średniej temperaturze: Temperatura nagrzewania wynosi od 350 do 450°C. Celem jest dalsze zmniejszenie naprężeń wewnętrznych i poprawa wytrzymałości elementu stalowego.
- Odpuszczanie w wysokiej temperaturze: Temperatura nagrzewania wynosi od 500 do 680°C. Celem jest całkowite rozładowanie naprężeń wewnętrznych i zapewnienie elementowi stalowemu wysokiej twardości, wytrzymałości i odporności na zużycie.
pomiar twardości
Czym jest wyżarzanie? Jaki jest jego cel?
Wyżarzanie to proces obróbki cieplnej, w którym metal lub stop jest podgrzewany do odpowiedniej temperatury, utrzymywany w tej temperaturze przez określony czas, a następnie powoli chłodzony (zwykle w piecu). Celem wyżarzania jest zmniejszenie twardości, poprawa skrawalności, zwiększenie plastyczności i poprawa właściwości mechanicznych. Dodatkowo, wyżarzanie może wyeliminować naprężenia wewnętrzne, nierówne mikrostruktury i zgrubienia ziaren w odlewanych i kutych elementach.
Czym jest normalizacja? Jaki jest jej cel?
Normalizowanie to proces obróbki cieplnej, w którym stal lub elementy stalowe są podgrzewane powyżej temperatury Ac3, a następnie chłodzone w nieruchomym powietrzu. Normalizowanie różni się od wyżarzania pod względem szybkości chłodzenia; normalizowanie obejmuje szybsze chłodzenie, a czasami temperatura ogrzewania jest wyższa niż w przypadku wyżarzania. Celem normalizacji jest udoskonalenie struktury, zwiększenie wytrzymałości i ciągliwości elementów ze stali konstrukcyjnej o niskiej i średniej zawartości węgla, zmniejszenie naprężeń wewnętrznych i poprawa skrawalności.
