Kaliareň na ohrev t. h) pozostáva z generátora t. h.,

znižovací transformátor, kondenzátorové banky, tlmivka, obrábací stroj (niekedy je obrábací stroj nahradený zariadením na pohon dielu alebo tlmivky) a pomocné servisné zariadenie (časové relé, riadiace relé prívodu zhášacej kvapaliny, signál, blokovanie a ovládacie zariadenia).

V uvažovaných zariadeniach, napr T.v.h. generátory pri stredných frekvenciách (500 - 10 000 Hz) strojové generátory a novšie statické meniče tyristorového typu; pri vysokých frekvenciách (60 000 Hz a viac) trubicové generátory. Perspektívnym typom generátorov sú iónové konvertory, takzvané generátory excitrónov. Udržujú straty energie na minime.

Na obr. 5 schéma zariadenia so strojovým generátorom. Okrem generátora motora 2 a motor 3 s budičom 1, jednotka obsahuje znižovací transformátor 4, kondenzátorové banky 6 a induktor 5. Transformátor zníži napätie na bezpečnú hodnotu (30-50 V) a súčasne zvýši silu prúdu 25-30 krát, čím sa dostane až na 5000-8000 A.

Obrázok 5 Obrázok 6

Tabuľka 1 Typy a konštrukcie induktorov

Na obr. 6 je znázornený príklad kalenia s viacotáčkovým induktorom. Kalenie sa vykonáva takto:

Časť je umiestnená vo vnútri pevného induktora. Po spustení HDTV prístroja sa dielec začne otáčať okolo svojej osi a súčasne sa zahrieva, potom sa pomocou automatizovaného riadenia privádza kvapalina (voda) a ochladzuje sa. Celý proces trvá 30-45 sekúnd.

HDTV kalenie je druh tepelného spracovania kovu, v dôsledku ktorého sa tvrdosť výrazne zvyšuje a materiál stráca svoju ťažnosť. Rozdiel medzi HDTV kalením a inými spôsobmi kalenia je v tom, že ohrev sa vykonáva pomocou špeciálnych HDTV inštalácií, ktoré pôsobia na časť určenú na kalenie vysokofrekvenčnými prúdmi. HDTV kalenie má mnoho výhod, z ktorých hlavnou je úplná kontrola vykurovania. Použitie týchto kaliacich komplexov môže výrazne zlepšiť kvalitu výrobkov, pretože proces kalenia sa vykonáva v plne automatickom režime, práca operátora spočíva iba v upevnení hriadeľa a zapnutí cyklu stroja.

5.1 Výhody komplexov indukčného kalenia (indukčné vykurovacie zariadenia):

HDTV kalenie je možné vykonať s presnosťou 0,1 mm

Indukčné kalenie, ktoré zaisťuje rovnomerný ohrev, umožňuje ideálne rozloženie tvrdosti po celej dĺžke hriadeľa

Vysoká tvrdosť HDTV kalenia je dosiahnutá použitím špeciálnych induktorov s vodnými kanálmi, ktoré ochladzujú hriadeľ ihneď po zahriatí.

HDTV kaliace zariadenie (kaliace pece) sa vyberá alebo vyrába v prísnom súlade s technickými špecifikáciami.

6.Odvápňovanie v tryskacích strojoch

V tryskacích strojoch sa vodný kameň odstraňuje z dielov prúdom liatinových alebo oceľových brokov. Prúd je vytváraný stlačeným vzduchom s tlakom 0,3-0,5 MPa (pneumatické otryskávanie) alebo rýchlo rotujúcimi lopatkovými kolesami (mechanické čistenie brokmi).

O pneumatické otryskávanie v inštaláciách možno použiť brok aj kremenný piesok. V druhom prípade sa však tvorí veľké množstvo prachu, ktoré dosahuje až 5-10% hmotnosti čistených dielov. Kremenný prach, ktorý sa dostane do pľúc obslužného personálu, spôsobuje chorobu z povolania - silikózu. Preto sa táto metóda používa vo výnimočných prípadoch. Pri tryskaní má byť tlak stlačeného vzduchu 0,5-0,6 MPa. Surové broky sa vyrábajú nalievaním tekutého železa do vody za súčasného rozprašovania liatiny prúdom stlačeného vzduchu s následným triedením na sitách. Výstrel musí mať štruktúru z bielej liatiny s tvrdosťou 500 HB, jeho rozmery sú v rozmedzí 0,5-2 mm. Spotreba liatinových brokov je len 0,05-0,1% hmotnosti dielov. Pri čistení brokom sa získa čistejší povrch dielu, dosiahne sa vyššia produktivita zariadenia a zabezpečia sa lepšie pracovné podmienky ako pri čistení pieskom. Na ochranu životného prostredia pred prachom sú tryskacie zariadenia vybavené uzavretým krytom so zvýšenou odsávacou ventiláciou. Podľa hygienických noriem by maximálna povolená koncentrácia prachu nemala presiahnuť 2 mg/m3. Doprava brokov v moderných závodoch je plne mechanizovaná.

Hlavnou časťou pneumatickej inštalácie je tryskací stroj, ktorý môže byť nútený a gravitačný. Najjednoduchším jednokomorovým vstrekovacím tryskacím strojom (obr. 7) je valec 4, s lievikom na strely na vrchu, hermeticky uzavretým vekom 5. Na dne valca je ukončený lievikom, ktorého otvor vedie do zmiešavacej komory 2. Výstrel je podávaný rotačným ventilom 3. Stlačený vzduch je privádzaný do zmiešavacej komory cez ventil 1, ktorý zachytáva výstrel a transportuje ho cez flexibilnú hadicu 7 a trysku 6 na podrobnostiach. Výstrel je pod tlakom stlačeného vzduchu až po výstup z dýzy, čo zvyšuje účinnosť abrazívneho prúdu. V aparatúre opísanej jednokomorovej konštrukcie musí byť stlačený vzduch pri jeho doplnení brokom dočasne vypnutý.

PKF "Tsvet" sa špecializuje na poskytovanie kovoobrábacích služieb, v tejto oblasti máme bohaté skúsenosti. Poskytujeme rôzne služby spomínaného spektra a jednou z nich je aj HDTV kalenie. Táto služba je v Ruskej federácii veľmi žiadaná. Spoločnosť má všetko potrebné vybavenie na vyriešenie posudzovaného problému. Spolupráca s nami bude zisková, pohodlná a pohodlná.

Hlavné charakteristiky

Kalená oceľ HDTV umožňuje dodať materiálu dostatočnú úroveň pevnosti. Tento postup sa považuje za najbežnejší. Takéto spracovanie podlieha nielen samotnej časti, ale aj jednotlivým častiam obrobku, ktoré musia mať určité ukazovatele pevnosti. Aplikácia uvedeného postupu výrazne predlžuje životnosť rôznych dielov.

Kalenie kovu HDTV je založené na použití elektrického prúdu prechádzajúceho po povrchu dielu, ktorý sa nachádza v induktore. V dôsledku spracovania sa časť zahreje do určitej hĺbky, zvyšok produktu sa nezohrieva. Táto metóda má mnoho výhod, pretože použitie tejto technológie umožňuje riadiť režim upnutia kalenia, nahradiť legovanú oceľ uhlíkovou oceľou.

Spracované obrobky získavajú vysoké pevnostné charakteristiky, pri vykonávaní úlohy nevznikajú žiadne trhliny pri vytvrdzovaní. Ošetrený povrch neoxiduje ani nedekarbonizuje. Kalenie vysokofrekvenčnými prúdmi sa vykonáva v krátkom čase, pretože nie je potrebné ohrievať celý obrobok. Spoločnosť používa vysoko kvalitné zariadenia na vykonávanie spracovania tohto typu. Kalenie HDTV vykonávame na vysokej profesionálnej úrovni.

Naše výhody

Služba HDTV kalenie je jednou z hlavných špecializácií PKF "Tsvet", poskytujeme ju za výhodných podmienok. Všetky práce sa vykonávajú na modernom zariadení s použitím najmodernejších technológií. To všetko robí spoluprácu s nami pohodlnou a pohodlnou.

Ak chcete zadať objednávku, zavolajte nám. Zamestnanci spoločnosti rýchlo zaregistrujú vašu žiadosť, odpovedia na všetky vaše otázky. Spoločnosť poskytuje doručovacie služby hotových výrobkov. Preprava výrobkov sa vykonáva po celom území Ruskej federácie.

Pevnosť prvkov v obzvlášť kritických oceľových konštrukciách do značnej miery závisí od stavu uzlov. Povrch dielov hrá dôležitú úlohu. Na dosiahnutie potrebnej tvrdosti, odolnosti alebo viskozity sa vykonávajú operácie tepelného spracovania. Spevnenie povrchu dielov rôznymi metódami. Jedným z nich je kalenie vysokofrekvenčnými prúdmi, teda HDTV. Patrí k najrozšírenejšej a najproduktívnejšej metóde pri veľkosériovej výrobe rôznych konštrukčných prvkov.

Takéto tepelné spracovanie sa aplikuje ako na celé časti, tak aj na ich jednotlivé časti. V tomto prípade je cieľom dosiahnuť určitú úroveň sily, čím sa zvýši životnosť a výkon.

Technológia sa používa na spevnenie celkov technologických zariadení a dopravy, ako aj na kalenie rôznych nástrojov.

Esencia technológie

HDTV kalenie je zlepšenie pevnostných charakteristík dielu v dôsledku schopnosti elektrického prúdu (s premenlivou amplitúdou) preniknúť cez povrch dielu a vystaviť ho teplu. Hĺbka prieniku v dôsledku magnetického poľa môže byť rôzna. Súčasne s povrchovým ohrevom a kalením sa jadro uzla nemusí zahriať vôbec alebo len mierne zvýši svoju teplotu. Povrchová vrstva obrobku tvorí potrebnú hrúbku, dostatočnú na prechod elektrického prúdu. Táto vrstva predstavuje hĺbku prieniku elektrického prúdu.

Experimenty to dokázali zvýšenie frekvencie prúdu prispieva k zníženiu hĺbky prieniku. Táto skutočnosť otvára možnosti pre reguláciu a výrobu dielov s minimálnou vytvrdenou vrstvou.

Tepelné spracovanie HDTV sa vykonáva v špeciálnych inštaláciách - generátory, multiplikátory, frekvenčné meniče, ktoré umožňujú nastavenie v požadovanom rozsahu. Okrem frekvenčných charakteristík je konečné vytvrdzovanie ovplyvnené rozmermi a tvarom dielu, materiálom výroby a použitou tlmivkou.

Odhalil sa aj nasledujúci vzor - čím menší je výrobok a čím je jeho tvar jednoduchší, tým lepšie prebieha proces tvrdnutia. Tým sa znižuje aj celková spotreba energie inštalácie.

medený induktor. Na vnútornom povrchu sú často ďalšie otvory určené na prívod vody počas chladenia. V tomto prípade je proces sprevádzaný primárnym ohrevom a následným chladením bez prívodu prúdu. Konfigurácie induktorov sú rôzne. Zvolené zariadenie priamo závisí od spracovávaného obrobku. Niektoré zariadenia nemajú otvory. V takejto situácii sa diel ochladí v špeciálnej kaliacej nádrži.

Hlavnou požiadavkou pre proces HD kalenia je udržanie konštantnej medzery medzi induktorom a obrobkom. Pri dodržaní stanoveného intervalu sa kvalita vytvrdzovania stáva najvyššou.

Posilňovanie je možné vykonať jedným zo spôsobov:

• Kontinuálna séria: časť je stacionárna a induktor sa pohybuje pozdĺž svojej osi.
• Súčasne: výrobok sa pohybuje a induktor je naopak.
• Sekvenčné: Spracovanie rôznych častí jeden po druhom.

Vlastnosti indukčnej inštalácie

Inštalácia pre HDTV kalenie je vysokofrekvenčný generátor spolu s induktorom. Obrobok sa nachádza v samotnom induktore aj vedľa neho. Ide o cievku, na ktorej je navinutá medená rúrka.

Striedavý elektrický prúd pri prechode cez induktor vytvára elektromagnetické pole, ktoré preniká do obrobku. Vyvoláva vznik vírivých prúdov (Foucaultove prúdy), ktoré prechádzajú do štruktúry dielca a zvyšujú jeho teplotu.

Hlavná vlastnosť technológie– prenikanie vírivých prúdov do povrchovej štruktúry kovu.

Zvýšenie frekvencie otvára možnosť koncentrácie tepla na malej ploche dielu. To zvyšuje rýchlosť nárastu teploty a môže dosiahnuť až 100 - 200 stupňov / s. Stupeň tvrdosti sa zvyšuje na 4 jednotky, čo je vylúčené pri hromadnom kalení.

Indukčný ohrev - charakteristika

Stupeň indukčného ohrevu závisí od troch parametrov – merný výkon, doba ohrevu, frekvencia elektrického prúdu. Výkon určuje čas strávený zahrievaním dielu. Preto s väčšou hodnotou času sa strávi menej času.

Doba ohrevu je charakterizovaná celkovým množstvom vynaloženého tepla a vyvinutou teplotou. Frekvencia, ako je uvedené vyššie, určuje hĺbku prieniku prúdov a vytvorenej vytvrditeľnej vrstvy. Tieto vlastnosti spolu nepriamo súvisia. So zvyšujúcou sa frekvenciou sa objemová hmotnosť zahrievaného kovu zmenšuje.

Práve tieto 3 parametre umožňujú v širokom rozsahu regulovať stupeň tvrdosti a hĺbku vrstvy, ako aj objem ohrevu.

Prax ukazuje, že sa riadia charakteristiky súpravy generátora (hodnoty napätia, výkonu a prúdu), ako aj čas ohrevu. Stupeň ohrevu dielu je možné ovládať pomocou pyrometra. Vo všeobecnosti však nie je potrebná nepretržitá regulácia teploty, ako napr existujú optimálne režimy vykurovania HDTV, ktoré zaisťujú stabilnú kvalitu. Príslušný režim sa vyberie s prihliadnutím na zmenené elektrické charakteristiky.

Po vytvrdnutí sa výrobok posiela do laboratória na analýzu. Študuje sa tvrdosť, štruktúra, hĺbka a rovina distribuovanej vytvrdenej vrstvy.

Povrchové tvrdenie HDTV sprevádzané veľkým množstvom tepla v porovnaní s konvenčným procesom. Toto je vysvetlené nasledovne. Po prvé, vysoká rýchlosť nárastu teploty prispieva k zvýšeniu kritických bodov. Po druhé, je potrebné zabezpečiť dokončenie premeny perlitu na austenit v krátkom čase.

Vysokofrekvenčné kalenie je v porovnaní s konvenčným procesom sprevádzané vyšším ohrevom. Kov sa však neprehrieva. Vysvetľuje to skutočnosť, že zrnité prvky v oceľovej konštrukcii nestihnú rásť v minimálnom čase. Hromadné vytvrdzovanie má navyše nižšiu pevnosť až o 2-3 jednotky. Po vytvrdnutí HFC má diel väčšiu odolnosť proti opotrebeniu a tvrdosť.

Ako sa volí teplota?

Súlad s technológiou musí byť sprevádzaný správnym výberom teplotného rozsahu. V zásade bude všetko závisieť od spracovávaného kovu.

Oceľ je rozdelená do niekoľkých typov:

• Hypoeutektoid - obsah uhlíka do 0,8%;
• Hypereutektoidný - viac ako 0,8%.

Hypoeutektoidná oceľ sa zahrieva na hodnotu mierne vyššiu, ako je potrebné na premenu perlitu a feritu na austenit. Rozsah od 800 do 850 stupňov. Potom sa časť ochladí vysokou rýchlosťou. Po prudkom ochladení sa austenit premení na martenzit, ktorý má vysokú tvrdosť a pevnosť. Pri krátkej dobe výdrže sa získa jemnozrnný austenit, ako aj jemne ihličkovitý martenzit. Oceľ má vysokú tvrdosť a malú krehkosť.

Hypereutektoidná oceľ sa menej zahrieva. Rozsah od 750 do 800 stupňov. V tomto prípade sa vykonáva neúplné vytvrdzovanie. Vysvetľuje to skutočnosť, že takáto teplota umožňuje zachovať v štruktúre určitý objem cementitu, ktorý má vyššiu tvrdosť v porovnaní s martenzitom. Prudkým ochladením sa austenit premení na martenzit. Cementit je konzervovaný malými inklúziami. Zóna tiež zadržiava úplne rozpustený uhlík, ktorý sa zmenil na pevný karbid.

Výhody technológie

• Ovládanie režimu;
• Náhrada legovanej ocele uhlíkovou oceľou;
• Rovnomerný proces zahrievania produktu;
• Možnosť nezohrievať celú časť úplne. Znížená spotreba energie;
• Vysoká výsledná pevnosť spracovávaného obrobku;
• Neexistuje žiadny oxidačný proces, uhlík sa nespaľuje;
• Žiadne mikrotrhlinky;
• Neexistujú žiadne deformované body;
• Zahrievanie a vytvrdzovanie určitých častí výrobkov;
• Zníženie času stráveného na postupe;
• Implementácia pri výrobe dielov pre vysokofrekvenčné inštalácie vo výrobných linkách.

Nedostatky

Hlavnou nevýhodou uvažovanej technológie sú značné náklady na inštaláciu. Z tohto dôvodu je účelnosť aplikácie opodstatnená iba vo veľkovýrobe a vylučuje možnosť vykonávať prácu sami doma.

Viac o fungovaní a princípe fungovania inštalácie sa dozviete na prezentovaných videách.

K indukčnému ohrevu dochádza v dôsledku umiestnenia obrobku v blízkosti vodiča striedavého elektrického prúdu, ktorý sa nazýva induktor. Pri prechode vysokofrekvenčného prúdu (HFC) induktorom vzniká elektromagnetické pole a ak sa v tomto poli nachádza kovový výrobok, potom sa v ňom vybudí elektromotorická sila, ktorá spôsobí prechod striedavého prúdu rovnakého frekvenciu ako indukčný prúd cez produkt.

Tak sa vyvolá tepelný efekt, ktorý spôsobí zahriatie produktu. Tepelný výkon P uvoľnený vo vyhrievanej časti sa bude rovnať:

kde K je koeficient závislý od konfigurácie produktu a veľkosti medzery vytvorenej medzi povrchmi produktu a induktorom; Iin - sila prúdu; f je aktuálna frekvencia (Hz); r - špecifický elektrický odpor (Ohm cm); m je magnetická permeabilita (G/E) ocele.

Proces indukčného ohrevu je výrazne ovplyvnený fyzikálnym javom nazývaným povrchový (kožný) efekt: prúd sa indukuje najmä v povrchových vrstvách a pri vysokých frekvenciách je hustota prúdu v jadre dielu nízka. Hĺbka vyhrievanej vrstvy sa odhaduje podľa vzorca:

Zvýšenie frekvencie prúdu umožňuje sústrediť značné množstvo energie do malého objemu vyhrievanej časti. Vďaka tomu je realizovaný vysokorýchlostný ohrev (až 500 C/sec).

Parametre indukčného ohrevu

Indukčný ohrev sa vyznačuje tromi parametrami: hustotou výkonu, trvaním ohrevu a frekvenciou prúdu. Merný výkon je výkon premenený na teplo na 1 cm2 povrchu ohrievaného kovu (kW / cm2). Rýchlosť ohrevu produktu závisí od hodnoty špecifického výkonu: čím je väčší, tým rýchlejšie sa zahrieva.

Trvanie ohrevu určuje celkové množstvo odovzdanej tepelnej energie a podľa toho aj dosiahnutú teplotu. Je tiež dôležité vziať do úvahy frekvenciu prúdu, pretože od toho závisí hĺbka vytvrdenej vrstvy. Frekvencia prúdu a hĺbka vyhrievanej vrstvy sú v opačnej závislosti (druhý vzorec). Čím vyššia je frekvencia, tým menší je zahriaty objem kovu. Voľbou hodnoty merného výkonu, trvania ohrevu a aktuálnej frekvencie je možné meniť konečné parametre indukčného ohrevu v širokom rozsahu - tvrdosť a hĺbku vytvrdenej vrstvy pri kalení alebo zahriaty objem pri ohreve. na razenie.

V praxi sú kontrolovanými parametrami ohrevu elektrické parametre generátora prúdu (výkon, prúd, napätie) a trvanie ohrevu. Pomocou pyrometrov možno zaznamenávať aj teplotu ohrevu kovu. Častejšie však nie je potrebná konštantná regulácia teploty, pretože je zvolený optimálny režim vykurovania, ktorý zaisťuje konštantnú kvalitu vytvrdzovania alebo zahrievania HDTV. Optimálny režim kalenia sa volí zmenou elektrických parametrov. Týmto spôsobom sa vytvrdia viaceré časti. Ďalej sú diely podrobené laboratórnej analýze so stanovením tvrdosti, mikroštruktúry, rozloženia vytvrdenej vrstvy do hĺbky a roviny. Pri podhrievaní sa v štruktúre podeutektoidných ocelí pozoruje zvyškový ferit; prehriatím vzniká hrubo ihličkovitý martenzit. Známky manželstva pri ohreve HFC sú rovnaké ako pri klasických technológiách tepelného spracovania.

Pri povrchovom kalení vysokofrekvenčným prúdom sa ohrev uskutočňuje na vyššiu teplotu ako pri klasickom hromadnom kalení. Dôvodom sú dva dôvody. Po prvé, pri veľmi vysokej rýchlosti ohrevu sa zvýšia teploty kritických bodov, pri ktorých sa perlit transformuje na austenit, a po druhé, táto transformácia musí byť dokončená vo veľmi krátkom čase ohrevu a výdrže.

Napriek tomu, že ohrev pri vysokofrekvenčnom kalení prebieha na vyššiu teplotu ako pri normálnom kalení, nedochádza k prehriatiu kovu. Je to spôsobené tým, že zrno v oceli jednoducho nestihne rásť vo veľmi krátkom čase. Zároveň je potrebné poznamenať, že v porovnaní s objemovým kalením je tvrdosť po vysokofrekvenčnom kalení vyššia asi o 2-3 jednotky HRC. To poskytuje vyššiu odolnosť proti opotrebovaniu a povrchovú tvrdosť dielu.

Výhody kalenia vysokofrekvenčnými prúdmi

• vysoký výkon procesu
• jednoduchosť nastavenia hrúbky vytvrdenej vrstvy
• minimálna deformácia
• takmer úplná absencia vodného kameňa
• plná automatizácia celého procesu
• možnosť umiestnenia kaliarne do prúdu obrábania.

Najčastejšie sa povrchové vysokofrekvenčné kalenie aplikuje na diely z uhlíkovej ocele s obsahom 0,4-0,5% C. Tieto ocele po kalení majú povrchovú tvrdosť HRC 55-60. Pri vyššom obsahu uhlíka hrozí prasknutie v dôsledku prudkého ochladenia. Spolu s uhlíkom sa používajú aj nízkolegované chrómové, chrómniklové, chróm-kremíkové a iné ocele.

Zariadenia na vykonávanie indukčného kalenia (HDTV)

Indukčné kalenie si vyžaduje špeciálne technologické vybavenie, ktoré obsahuje tri hlavné komponenty: zdroj energie - generátor vysokofrekvenčného prúdu, induktor a zariadenie na pohyblivé časti v stroji.

Generátor vysokofrekvenčného prúdu je elektrický stroj, ktorý sa líši fyzikálnymi princípmi vytvárania elektrického prúdu v nich.

1. Elektronické zariadenia, ktoré pracujú na princípe vákuových elektrónok, ktoré premieňajú jednosmerný prúd na striedavý prúd so zvýšenou frekvenciou – elektrónkové generátory.
2. Elektrostrojové zariadenia pracujúce na princípe indukcie elektrického prúdu vo vodiči, pohybujúce sa v magnetickom poli, premieňajúce trojfázový prúd priemyselnej frekvencie na striedavý prúd zvýšenej frekvencie - strojové generátory.
3. Polovodičové zariadenia pracujúce na princípe tyristorových zariadení, ktoré premieňajú jednosmerný prúd na striedavý prúd so zvýšenou frekvenciou - tyristorové meniče (statické generátory).

Generátory všetkých typov sa líšia frekvenciou a výkonom generovaného prúdu

Typy generátorov Výkon, kW Frekvencia, kHz Účinnosť

Lampa 10 - 160 70 - 400 0,5 - 0,7

Stroj 50 - 2500 2,5 - 10 0,7 - 0,8

Tyristor 160 - 800 1 - 4 0,90 - 0,95

Povrchové kalenie malých častí (ihly, kontakty, hroty pružín) sa vykonáva pomocou mikroindukčných generátorov. Frekvencia nimi generovaná dosahuje 50 MHz, čas ohrevu na kalenie je 0,01-0,001 s.

HDTV metódy vytvrdzovania

Podľa výkonu ohrevu sa rozlišuje indukčné kontinuálne-sekvenčné kalenie a simultánne kalenie.

Kontinuálne sekvenčné vytvrdzovanie používa sa na dlhé časti konštantného prierezu (hriadele, nápravy, rovné plochy dlhých výrobkov). Vyhrievaná časť sa pohybuje v induktore. Úsek dielu, ktorý sa nachádza v určitom okamihu v zóne vplyvu induktora, sa zahreje na vytvrdzovaciu teplotu. Na výstupe z induktora vstupuje sekcia do chladiacej zóny postrekovača. Nevýhodou tohto spôsobu ohrevu je nízka produktivita procesu. Na zvýšenie hrúbky lepenej vrstvy je potrebné zvýšiť trvanie ohrevu znížením rýchlosti pohybu dielu v induktore. Súčasné vytvrdzovanie zahŕňa súčasné zahrievanie celého tvrdeného povrchu.

Samotemperovací efekt po vytvrdnutí

Po ukončení ohrevu sa povrch ochladí sprchou alebo prúdom vody priamo v induktore alebo v samostatnom chladiacom zariadení. Takéto chladenie umožňuje kalenie akejkoľvek konfigurácie. Dávkovaním chladenia a zmenou jeho trvania je možné realizovať efekt samotemperovania v oceli. Tento efekt spočíva v odvode tepla nahromadeného pri ohreve v jadre dielca na povrch. Inými slovami, keď povrchová vrstva vychladne a prejde martenzitickou premenou, určité množstvo tepelnej energie je stále uložené v podpovrchovej vrstve, ktorej teplota môže dosiahnuť nízku teplotu popúšťania. Po zastavení chladenia sa táto energia prenesie na povrch v dôsledku teplotného rozdielu. Preto nie sú potrebné ďalšie operácie popúšťania ocele.

Návrh a výroba induktorov pre HDTV kalenie

Induktor je vyrobený z medených rúrok, cez ktoré prechádza voda počas procesu ohrevu. Tým sa zabráni prehriatiu a vyhoreniu induktorov počas prevádzky. Vyrábajú sa aj tlmivky, ktoré sú kompatibilné s vytvrdzovacím zariadením - rozprašovačom: na vnútornom povrchu takýchto tlmiviek sú otvory, cez ktoré chladivo vstupuje do vyhrievanej časti.

Pre rovnomerný ohrev je potrebné vyrobiť induktor tak, aby vzdialenosť od induktora ku všetkým bodom na povrchu výrobku bola rovnaká. Zvyčajne je táto vzdialenosť 1,5-3 mm. Pri kalení výrobku jednoduchého tvaru je táto podmienka ľahko splnená. Pre rovnomerné vytvrdenie sa musí dielec pohybovať a (alebo) otáčať v induktore. To sa dosiahne použitím špeciálnych zariadení - centier alebo kaliacich stolov.

Vývoj konštrukcie induktora zahŕňa predovšetkým definíciu jeho tvaru. Zároveň sú odpudzované od tvaru a rozmerov tvrdeného výrobku a spôsobu vytvrdzovania. Okrem toho sa pri výrobe induktorov berie do úvahy povaha pohybu časti vzhľadom na induktor. Do úvahy sa berie aj hospodárnosť a vykurovací výkon.

Chladenie dielov je možné použiť v troch verziách: striekanie vodou, prietok vody, ponorenie dielu do kaliaceho média. Sprchové chladenie je možné vykonávať v rozprašovacích induktoroch aj v špeciálnych kaliacich komorách. Prietokové chladenie umožňuje vytvoriť pretlak rádovo 1 atm, čo prispieva k rovnomernejšiemu chladeniu dielu. Na zabezpečenie intenzívneho a rovnomerného chladenia je potrebné, aby sa voda pohybovala po chladenom povrchu rýchlosťou 5-30 m/sec.

Po dohode je možné tepelné spracovanie a kalenie kovových a oceľových dielov s rozmermi väčšími ako sú uvedené v tejto tabuľke.

Tepelné spracovanie (tepelné spracovanie ocele) kovov a zliatin v Moskve je služba, ktorú náš závod poskytuje svojim zákazníkom. Máme všetko potrebné vybavenie, za ktorým pracujú kvalifikovaní špecialisti. Všetky objednávky realizujeme kvalitne a včas. Prijímame a plníme aj objednávky na tepelné spracovanie ocelí a HDTV, ktoré k nám prichádzajú z iných regiónov Ruska.

Hlavné typy tepelného spracovania ocele

Žíhanie prvého druhu:

Žíhanie prvého druhu difúzia (homogenizácia) - Rýchly ohrev na t 1423 K, dlhá expozícia a následné pomalé ochladzovanie. Vyrovnanie chemickej heterogenity materiálu vo veľkých tvarových odliatkoch z legovanej ocele

Žíhanie prvého druhu rekryštalizácia - Zahriatie na teplotu 873-973 K, dlhá expozícia a následné pomalé chladenie. Po deformácii za studena dochádza k poklesu tvrdosti a zvýšeniu ťažnosti (spracovanie je medzioperačné)

Žíhanie prvého druhu znižujúce napätie - Zahriatie na teplotu 473-673 K a následné pomalé ochladzovanie. Dochádza k odstráneniu zvyškových napätí po odlievaní, zváraní, plastickej deformácii alebo opracovaní.

Žíhanie druhého druhu:

Žíhanie druhého druhu je dokončené - Zahriatie na teplotu nad bodom Ac3 o 20-30 K, udržiavanie a následné ochladenie. V podeutektoidných a eutektoidných oceliach pred kalením dochádza k zníženiu tvrdosti, zlepšeniu obrobiteľnosti, odstráneniu vnútorných napätí (pozri poznámku k tabuľke)

Žíhanie typu II je neúplné - Zahriatie na teplotu medzi bodmi Ac1 a Ac3, vystavenie a následné ochladenie. V hypereutektoidnej oceli pred kalením dochádza k zníženiu tvrdosti, zlepšeniu obrobiteľnosti, odstráneniu vnútorných napätí.

Žíhanie druhého druhu izotermické - Zahriatie na teplotu 30-50 K nad bod Ac3 (pre podeutektoidnú oceľ) alebo nad bod Ac1 (pre nadeutektoidnú oceľ), expozícia a následné postupné chladenie. Zrýchlené spracovanie malých valcovaných výrobkov alebo výkovkov z legovaných a vysoko uhlíkových ocelí s cieľom znížiť tvrdosť, zlepšiť obrobiteľnosť, zmierniť vnútorné pnutie

Žíhanie druhého druhu sféroidizácia - Zahriatie na teplotu nad bod Ac1 o 10-25 K, expozícia a následné postupné chladenie. Dochádza k poklesu tvrdosti, zlepšeniu obrobiteľnosti, odstráneniu vnútorných napätí v nástrojovej oceli pred kalením, zvýšeniu ťažnosti nízkolegovaných a stredne uhlíkových ocelí pred deformáciou za studena.

Žíhanie druhého druhu lesklé - Zahriatie v kontrolovanom prostredí na teplotu nad bod Ac3 o 20-30 K, vystavenie a následné ochladenie v kontrolovanom prostredí. Vyskytuje sa Ochrana povrchu ocele pred oxidáciou a oduhličením

Žíhanie druhého druhu Normalizácia (normalizačné žíhanie) - Zahriatie na teplotu nad bod Ac3 o 30-50 K, vystavenie a následné ochladenie na nehybnom vzduchu. Dochádza ku korekcii štruktúry ohrievanej ocele, k odstráneniu vnútorných napätí v dieloch vyrobených z konštrukčnej ocele a k zlepšeniu ich obrobiteľnosti, k zvýšeniu hĺbky prekaliteľnosti nástroja. oceľ pred kalením

Kalenie:

Úplné kontinuálne vytvrdzovanie - Zahriatie na teplotu nad bod Ac3 o 30-50 K, udržiavanie a následné rýchle ochladenie. Získanie (v kombinácii s popúšťaním) vysokej tvrdosti a odolnosti proti opotrebovaniu dielov z podeutektoidných a eutektoidných ocelí

Neúplné vytvrdnutie - Zahriatie na teplotu medzi bodmi Ac1 a Ac3, expozícia a následné rýchle ochladenie. Získanie (v kombinácii s temperovaním) vysokej tvrdosti a odolnosti proti opotrebovaniu dielov z hypereutektoidnej ocele

Prerušované kalenie - Zahriatie na t nad bod Ac3 o 30-50 K (pre hypoeutektoidné a eutektoidné ocele) alebo medzi bodmi Ac1 a Ac3 (pre hypereutektoidnú oceľ), expozícia a následné ochladenie vo vode a potom v oleji. Dochádza k poklesu zvyškových napätí a deformácií dielcov vyrobených z nástrojovej ocele s vysokým obsahom uhlíka

Izotermické kalenie - Zahriatie na teplotu nad bod Ac3 o 30-50 K, udržiavanie a následné ochladzovanie v roztavených soliach a následne na vzduchu. Dosiahnutie minimálnej deformácie (deformácie), zvýšenie ťažnosti, medze únosnosti a odolnosti proti ohybu dielov vyrobených z legovanej nástrojovej ocele

Krokové kalenie - Rovnaké (od izotermického kalenia sa líši kratším časom stráveným v chladiacom médiu). Zníženie napätia, deformácií a zabránenie praskaniu v malých nástrojoch vyrobených z uhlíkovej nástrojovej ocele, ako aj vo väčších nástrojoch vyrobených z legovaných nástrojov a rýchloreznej ocele

Povrchové vytvrdzovanie - Zahriatie povrchovej vrstvy výrobku elektrickým prúdom alebo plynovým plameňom do vytvrdnutia t s následným rýchlym ochladením zahriatej vrstvy. Dochádza k zvýšeniu povrchovej tvrdosti do určitej hĺbky, odolnosti proti opotrebovaniu a zvýšenej odolnosti strojných častí a nástrojov

Kalenie samotemperovaním - Zahriatie na teplotu nad bod Ac3 o 30-50 K, udržiavanie a následné neúplné ochladenie. Teplo zadržané vo vnútri dielu zabezpečuje temperovanie tvrdenej vonkajšej vrstvy

Kalenie úpravou za studena - Hlboké ochladenie po kalení na teplotu 253-193 K. Dochádza k zvýšeniu tvrdosti a získaniu stabilných rozmerov dielov z vysokolegovanej ocele

Kalenie s chladením - Vyhrievané diely sa pred ponorením do chladiaceho média alebo udržiavaním v termostate so zníženou t určitý čas ochladzujú na vzduchu. Dochádza k zníženiu cyklu tepelného spracovania ocele (zvyčajne sa používa po nauhličovaní).

Kalenie svetlom - Zahriatie v kontrolovanom prostredí na teplotu nad bod Ac3 o 20-30 K, vystavenie a následné ochladenie v kontrolovanom prostredí. Ochrana proti oxidácii a oduhličeniu zložitých častí foriem, matríc a prípravkov, ktoré nie sú podrobené brúseniu

Prázdninová nízka - Kúrenie v teplotnom rozmedzí 423-523 K a následné zrýchlené chladenie. Dochádza k odstráneniu vnútorných napätí a zníženiu krehkosti rezných a meracích nástrojov po povrchovom kalení; pre nauhličované diely po vytvrdnutí

Prázdninové médium - Ohrev v rozsahu t = 623-773 K a následné pomalé alebo zrýchlené chladenie. Dochádza k zvýšeniu elastického limitu pružín, pružín a iných elastických prvkov

Dovolenková vysoká - Vykurovanie v teplotnom rozmedzí 773-953 K a následné pomalé alebo rýchle ochladzovanie. Zabezpečenie vysokej ťažnosti dielov vyrobených z konštrukčnej ocele spravidla s tepelným zlepšením

Tepelné zlepšenie - Kalenie a následné vysoké popúšťanie. Dochádza k úplnému odstráneniu zvyškových napätí. Poskytovanie kombinácie vysokej pevnosti a ťažnosti pri konečnom tepelnom spracovaní konštrukčných oceľových dielov pracujúcich pri rázovom a vibračnom zaťažení

Termomechanické spracovanie - Ohrev, rýchle ochladenie na 673-773 K, viacnásobná plastická deformácia, kalenie a popúšťanie. Existuje opatrenie pre valcované výrobky a časti jednoduchého tvaru, ktoré nie sú podrobené zváraniu, zvýšená pevnosť v porovnaní s pevnosťou získanou konvenčným tepelným spracovaním

Starnutie - Zahrievanie a dlhodobé vystavenie zvýšeným teplotám. Diely a nástroje sú rozmerovo stabilizované

Nauhličovanie - Nasýtenie povrchovej vrstvy mäkkej ocele uhlíkom (nauhličovanie). Sprevádzané následným kalením s nízkym temperovaním. Hĺbka tmelenej vrstvy je 0,5-2 mm. Existuje produkt s vysokou povrchovou tvrdosťou so zachovaním viskózneho jadra. Nauhličovanie sa vykonáva na uhlíkových alebo legovaných oceliach s obsahom uhlíka: pre malé a stredné výrobky 0,08-0,15%, pre väčšie 0,15-0,5%. Ozubené kolesá, piestne čapy atď. sú nauhličené.

Kyanizácia - Termochemická úprava výrobkov z ocele v roztoku kyanidových solí pri teplote 820. Povrchová vrstva ocele je nasýtená uhlíkom a dusíkom (vrstva 0,15-0,3 mm). Takéto výrobky sa vyznačujú vysokou odolnosťou proti opotrebovaniu a odolnosťou voči nárazovému zaťaženiu.

Nitridácia (nitridácia) - Nasýtenie povrchovej vrstvy oceľových výrobkov dusíkom do hĺbky 0,2-0,3 mm. Vyskytuje sa Poskytuje vysokú tvrdosť povrchu, zvýšenú odolnosť proti oderu a korózii. Meradlá, ozubené kolesá, čapy hriadeľa atď. sa podrobujú nitridácii.

Úprava za studena - Ochladenie po vytvrdnutí na teplotu pod nulou. Dochádza k zmene vnútornej štruktúry kalených ocelí. Používa sa na nástrojové ocele, cementované výrobky, niektoré vysokolegované ocele.

TEPELNÉ SPRACOVANIE KOVOV (HEAT TREATMENT), určitý časový cyklus ohrevu a chladenia, ktorému podliehajú kovy, aby zmenili svoje fyzikálne vlastnosti. Tepelné spracovanie v obvyklom zmysle tohto pojmu sa uskutočňuje pri teplotách pod teplotou topenia. Procesy tavenia a odlievania, ktoré majú významný vplyv na vlastnosti kovu, nie sú zahrnuté v tomto koncepte. Zmeny fyzikálnych vlastností spôsobené tepelným spracovaním sú spôsobené zmenami vo vnútornej štruktúre a chemických vzťahoch vyskytujúcich sa v pevnom materiáli. Cykly tepelného spracovania sú rôzne kombinácie zahrievania, udržiavania na určitej teplote a rýchleho alebo pomalého ochladzovania, ktoré zodpovedajú štrukturálnym a chemickým zmenám, ktoré je potrebné spôsobiť.

Štruktúra zŕn kovov. Akýkoľvek kov zvyčajne pozostáva z mnohých kryštálov (nazývaných zrná), ktoré sú vo vzájomnom kontakte, zvyčajne mikroskopickej veľkosti, ale niekedy viditeľné voľným okom. Vo vnútri každého zrna sú atómy usporiadané tak, že tvoria pravidelnú trojrozmernú geometrickú mriežku. Typ mriežky, nazývaný kryštálová štruktúra, je charakteristický pre materiál a dá sa určiť röntgenovou difrakčnou analýzou. Správne usporiadanie atómov je zachované v rámci celého zrna, s výnimkou malých porúch, ako sú jednotlivé miesta mriežky, ktoré sa náhodou ukážu ako prázdne. Všetky zrná majú rovnakú kryštálovú štruktúru, ale spravidla sú inak orientované v priestore. Preto na hranici dvoch zŕn sú atómy vždy menej usporiadané ako v nich. To vysvetľuje najmä skutočnosť, že hranice zŕn sa ľahšie leptajú chemickými činidlami. Na leštenom rovnom kovovom povrchu upravenom vhodným leptadlom sa zvyčajne odhalí zreteľný vzor hraníc zŕn. Fyzikálne vlastnosti materiálu sú určené vlastnosťami jednotlivých zŕn, ich vzájomným pôsobením a vlastnosťami hraníc zŕn. Vlastnosti kovového materiálu sú veľmi závislé od veľkosti, tvaru a orientácie zŕn a cieľom tepelného spracovania je kontrolovať tieto faktory.

Atómové procesy počas tepelného spracovania. So zvýšením teploty pevného kryštalického materiálu sa jeho atómy ľahšie pohybujú z jedného miesta kryštálovej mriežky na druhé. Práve na tejto difúzii atómov je založené tepelné spracovanie. Najúčinnejší mechanizmus pohybu atómov v kryštálovej mriežke si možno predstaviť ako pohyb voľných miest mriežky, ktoré sú vždy prítomné v akomkoľvek kryštáli. Pri zvýšených teplotách sa v dôsledku zvýšenia rýchlosti difúzie urýchľuje proces prechodu nerovnovážnej štruktúry látky do rovnovážnej. Teplota, pri ktorej sa rýchlosť difúzie zreteľne zvyšuje, nie je rovnaká pre rôzne kovy. Zvyčajne je vyššia pre kovy s vysokou teplotou topenia. Vo volfráme s teplotou topenia 3387 C nedochádza k rekryštalizácii ani pri červenom žiare, zatiaľ čo tepelné spracovanie hliníkových zliatin taviacich sa pri nízkych teplotách možno v niektorých prípadoch vykonávať pri izbovej teplote.

V mnohých prípadoch tepelné spracovanie zahŕňa veľmi rýchle ochladenie, nazývané kalenie, aby sa zachovala štruktúra vytvorená pri zvýšenej teplote. Hoci, prísne vzaté, takúto štruktúru nemožno považovať za termodynamicky stabilnú pri izbovej teplote, v praxi je celkom stabilná kvôli nízkej rýchlosti difúzie. Veľmi veľa užitočných zliatin má podobnú "metastabilnú" štruktúru.

Zmeny spôsobené tepelným spracovaním môžu byť dvoch hlavných typov. Po prvé, v čistých kovoch aj v zliatinách sú možné zmeny, ktoré ovplyvňujú iba fyzikálnu štruktúru. Môžu to byť zmeny v napätosti materiálu, zmeny veľkosti, tvaru, kryštálovej štruktúry a orientácie jeho kryštálových zŕn. Po druhé, chemická štruktúra kovu sa môže tiež zmeniť. To sa môže prejaviť vyhladzovaním kompozičných nehomogenít a tvorbou precipitátov inej fázy, v interakcii s okolitou atmosférou, vytvorených na čistenie kovu alebo na dodanie požadovaných povrchových vlastností. Zmeny oboch typov môžu nastať súčasne.

Zbavte sa stresu. Deformácia za studena zvyšuje tvrdosť a krehkosť väčšiny kovov. Niekedy je takéto „zosilnenie práce“ žiadúce. Neželezné kovy a ich zliatiny zvyčajne získavajú určitý stupeň tvrdosti valcovaním za studena. Mäkké ocele sú tiež často kalené tvárnením za studena. Ocele s vysokým obsahom uhlíka, ktoré boli valcované za studena alebo ťahané za studena na zvýšenú pevnosť potrebnú napríklad na výrobu pružín, sa zvyčajne podrobia žíhaniu na uvoľnenie pnutí, zahrejú sa na relatívne nízku teplotu, pri ktorej materiál zostáva takmer ako tvrdý ako predtým, ale zaniká v ňom.nehomogenita rozloženia vnútorných napätí. To znižuje sklon k praskaniu, najmä v korozívnom prostredí. K takémuto uvoľneniu napätia spravidla dochádza v dôsledku lokálneho plastického toku v materiáli, ktorý nevedie k zmenám v celkovej štruktúre.

Rekryštalizácia. Pri rôznych metódach tvárnenia kovov je často potrebné výrazne zmeniť tvar obrobku. Ak sa tvarovanie musí uskutočňovať v studenom stave (čo je často diktované praktickými úvahami), potom je potrebné rozdeliť proces na niekoľko krokov, medzi ktorými je vykonaná rekryštalizácia. Po prvej fáze deformácie, keď je materiál spevnený do takej miery, že ďalšia deformácia môže viesť k lomu, sa obrobok zahreje na teplotu vyššiu ako je teplota žíhania na uvoľnenie napätia a nechá sa rekryštalizovať. Vďaka rýchlej difúzii pri tejto teplote vzniká v dôsledku preskupenia atómov úplne nová štruktúra. Vo vnútri štruktúry zŕn deformovaného materiálu začnú rásť nové zrná, ktoré ho časom úplne nahradia. Najprv sa tvoria malé nové zrná na miestach, kde je stará štruktúra najviac narušená, a to na starých hraniciach zŕn. Pri ďalšom žíhaní sa atómy zdeformovanej štruktúry preusporiadajú tak, že sa stanú aj súčasťou nových zŕn, ktoré rastú a nakoniec pohltia celú starú štruktúru. Obrobok si zachováva svoj pôvodný tvar, ale teraz je vyrobený z mäkkého, nenamáhaného materiálu, ktorý môže byť podrobený novému cyklu deformácie. Takýto proces sa môže opakovať niekoľkokrát, ak to vyžaduje daný stupeň deformácie.

Spracovanie za studena je deformácia pri teplote príliš nízkej na rekryštalizáciu. Pre väčšinu kovov izbová teplota zodpovedá tejto definícii. Ak sa deformácia uskutočňuje pri dostatočne vysokej teplote, takže rekryštalizácia má čas nasledovať deformáciu materiálu, potom sa takéto spracovanie nazýva horúce. Pokiaľ je teplota dostatočne vysoká, môže sa ľubovoľne deformovať. Horúci stav kovu je určený predovšetkým tým, ako blízko je jeho teplota k bodu topenia. Vysoká kujnosť olova znamená, že ľahko rekryštalizuje, t.j. môže byť spracované „za tepla“ pri izbovej teplote.

Kontrola textúry. Fyzikálne vlastnosti zrna vo všeobecnosti nie sú rovnaké v rôznych smeroch, pretože každé zrno je jediný kryštál s vlastnou kryštalickou štruktúrou. Vlastnosti kovovej vzorky sú výsledkom spriemerovania všetkých zŕn. V prípade náhodnej orientácie zŕn sú všeobecné fyzikálne vlastnosti vo všetkých smeroch rovnaké. Ak sú na druhej strane niektoré kryštálové roviny alebo atómové rady väčšiny zŕn rovnobežné, potom sa vlastnosti vzorky stanú "anizotropnými", t.j. závislými od smeru. V tomto prípade bude miska, získaná hlbokým vytláčaním z okrúhlej platne, mať na hornom okraji "jazyky" alebo "hrebenatky", pretože v niektorých smeroch sa materiál deformuje ľahšie ako v iných. Pri mechanickom tvarovaní je anizotropia fyzikálnych vlastností spravidla nežiaduca. Ale v listoch magnetických materiálov pre transformátory a iné zariadenia je veľmi žiaduce, aby smer ľahkej magnetizácie, ktorý je v monokryštáloch určený kryštálovou štruktúrou, sa zhodoval vo všetkých zrnách s daným smerom magnetického toku. Takže "preferovaná orientácia" (textúra) môže alebo nemusí byť žiaduca v závislosti od účelu materiálu. Všeobecne povedané, ako materiál rekryštalizuje, jeho preferovaná orientácia sa mení. Povaha tejto orientácie závisí od zloženia a čistoty materiálu, od druhu a stupňa deformácie za studena, ako aj od trvania a teploty žíhania.

Kontrola veľkosti zrna. Fyzikálne vlastnosti vzorky kovu sú do značnej miery určené priemernou veľkosťou zrna. Najlepšie mechanické vlastnosti takmer vždy zodpovedajú jemnozrnnej štruktúre. Zníženie veľkosti zrna je často jedným z cieľov tepelného spracovania (ako aj tavenia a odlievania). So stúpajúcou teplotou sa difúzia zrýchľuje, a preto sa zvyšuje priemerná veľkosť zrna. Hranice zŕn sa posúvajú tak, že väčšie zrná rastú na úkor menších, ktoré nakoniec zaniknú. Preto sa konečné procesy spracovania za tepla zvyčajne vykonávajú pri najnižšej možnej teplote, aby boli veľkosti zŕn čo najmenšie. Často sa zámerne poskytuje nízkoteplotné spracovanie za tepla, hlavne na zmenšenie veľkosti zrna, hoci rovnaký výsledok možno dosiahnuť spracovaním za studena, po ktorom nasleduje rekryštalizácia.

Homogenizácia. Vyššie uvedené procesy sa vyskytujú v čistých kovoch aj v zliatinách. Existuje však množstvo ďalších procesov, ktoré sú možné len v kovových materiáloch obsahujúcich dve alebo viac zložiek. Takže napríklad pri odlievaní zliatiny sa takmer určite vyskytnú nehomogenity v chemickom zložení, ktoré je určené nerovnomerným procesom tuhnutia. Vo vytvrdzovacej zliatine nie je zloženie tuhej fázy, ktorá vzniká v každom danom okamihu, rovnaké ako v kvapalnej fáze, ktorá je s ňou v rovnováhe. V dôsledku toho zloženie tuhej látky, ktoré sa objavilo v počiatočnom okamihu tuhnutia, bude iné ako na konci tuhnutia, čo vedie k priestorovej nehomogenite zloženia v mikroskopickom meradle. Takáto nehomogenita je eliminovaná jednoduchým ohrevom, najmä v kombinácii s mechanickou deformáciou.

Upratovanie. Hoci čistotu kovu určujú predovšetkým podmienky tavenia a odlievania, čistenie kovu sa často dosahuje tepelným spracovaním v tuhom stave. Nečistoty obsiahnuté v kove reagujú na jeho povrchu s atmosférou, v ktorej sa zahrieva; tak atmosféra vodíka alebo iného redukčného činidla môže premeniť významnú časť oxidov na čistý kov. Hĺbka takéhoto čistenia závisí od schopnosti nečistôt difundovať z objemu na povrch, a preto je určená dobou trvania a teplotou tepelného spracovania.

Oddelenie sekundárnych fáz. Väčšina spôsobov tepelného spracovania zliatin je založená na jednom dôležitom efekte. Súvisí to so skutočnosťou, že rozpustnosť zložiek zliatiny v tuhom stave závisí od teploty. Na rozdiel od čistého kovu, v ktorom sú všetky atómy rovnaké, v dvojzložkovom, napríklad pevnom, roztoku sú atómy dvoch rôznych typov, náhodne rozmiestnené v uzloch kryštálovej mriežky. Ak zvýšite počet atómov druhej triedy, môžete dosiahnuť stav, keď nemôžu jednoducho nahradiť atómy prvej triedy. Ak množstvo druhej zložky prekročí túto hranicu rozpustnosti v tuhom stave, v rovnovážnej štruktúre zliatiny sa objavia inklúzie druhej fázy, ktoré sa líšia zložením a štruktúrou od počiatočných zŕn a sú medzi nimi zvyčajne rozptýlené vo forme jednotlivých častíc. Takéto častice druhej fázy môžu mať silný vplyv na fyzikálne vlastnosti materiálu v závislosti od ich veľkosti, tvaru a distribúcie. Tieto faktory je možné zmeniť tepelnou úpravou (tepelnou úpravou).

Tepelné spracovanie - proces spracovania výrobkov vyrobených z kovov a zliatin tepelnou expozíciou s cieľom zmeniť ich štruktúru a vlastnosti v danom smere. Tento efekt možno kombinovať aj s chemickým, deformačným, magnetickým atď.

Historické pozadie tepelného spracovania.
Tepelné spracovanie kovov človek využíval už v staroveku. Už v eneolite sa primitívny človek pomocou kovania pôvodného zlata a medi za studena stretol s javom kalenia, čo sťažovalo výrobu výrobkov s tenkými čepeľami a ostrými hrotmi, a aby sa obnovila plasticita, kováč musel zahriať za studena kovaná meď v ohnisku. Najstaršie dôkazy o použití zmäkčujúceho žíhania tvrdeného kovu pochádzajú z konca 5. tisícročia pred Kristom. e. Takéto žíhanie bolo prvou operáciou tepelného spracovania kovov v dobe jeho vzniku. Pri výrobe zbraní a nástrojov zo železa získaného vyfukovaním syra kováč zahrieval železný predvalok na kovanie za tepla v peci na drevené uhlie. Súčasne sa železo nauhličovalo, to znamená, že došlo k cementácii, jednej z odrôd chemicko-tepelného spracovania. Ochladzovaním kovaného výrobku z nauhličeného železa vo vode objavil kováč prudký nárast jeho tvrdosti a zlepšenie ďalších vlastností. Kalenie nauhličovaného železa vo vode sa využívalo od konca 2. do začiatku 1. tisícročia pred Kristom. e. V Homérovej „Odysei“ (8 – 7 storočí pred Kristom) sú také riadky: „Ako kováč vráža rozžeravenú sekeru alebo sekeru do studenej vody a železo zasyčí hrkotom, silnejšie ako železo, stvrdne v ohni. a vodu." V 5. stor. BC e. Etruskovia kalili bronzové zrkadlá s vysokým obsahom cínu vo vode (s najväčšou pravdepodobnosťou zlepšili lesk pri leštení). Nauhličovanie železa v drevenom uhlí alebo organickej hmote a kalenie a popúšťanie ocele sa v stredoveku hojne využívalo pri výrobe nožov, mečov, pilníkov a iných nástrojov. Nepoznajúc podstatu vnútorných premien kovu, stredovekí remeselníci často pripisovali získanie vysokých vlastností pri tepelnom spracovaní kovov prejavom nadprirodzených síl. Do polovice 19. stor. ľudské znalosti o tepelnom spracovaní kovov boli zbierkou receptúr vyvinutých na základe stáročných skúseností. Potreby rozvoja techniky a predovšetkým rozvoj výroby oceľových kanónov viedli k premene tepelného spracovania kovov z umenia na vedu. V polovici 19. storočia, keď sa armáda snažila nahradiť bronzové a liatinové delá výkonnejšími oceľovými, bol problém výroby hlavne vysokej a garantovanej pevnosti mimoriadne akútny. Napriek tomu, že hutníci poznali receptúry na tavenie a odlievanie ocele, hlavne často bez zjavného dôvodu praskli. D.K. Černov v oceliarni Obukhov v Petrohrade, keď študoval leptané rezy pripravené z ústia zbraní pod mikroskopom a pozoroval štruktúru zlomenín v mieste prasknutia pod lupou, dospel k záveru, že oceľ je tým pevnejšia, čím je jemnejšia. štruktúru. V roku 1868 Chernov objavil vnútorné štrukturálne premeny chladiacej ocele, ktoré sa vyskytujú pri určitých teplotách. ktoré nazval kritické body a a b. Ak sa oceľ zahreje na teploty pod bodom a, potom sa nedá vytvrdiť a na získanie jemnozrnnej štruktúry sa oceľ musí zahriať na teploty nad bodom b. Chernovov objav kritických bodov štrukturálnych premien v oceli umožnil vedecky zdôvodniť výber režimu tepelného spracovania na získanie potrebných vlastností výrobkov z ocele.

V roku 1906 A. Wilm (Nemecko) pomocou duralu, ktorý vynašiel, objavil starnutie po kalení (pozri Starnutie kovov), najdôležitejšiu metódu na kalenie zliatin na rôznych základoch (hliník, meď, nikel, železo atď.) . V 30-tych rokoch. 20. storočie sa objavilo termomechanické spracovanie starnúcich zliatin medi a v 50. rokoch termomechanické spracovanie ocelí, ktoré umožnilo výrazne zvýšiť pevnosť výrobkov. Kombinované typy tepelného spracovania zahŕňajú termomagnetické spracovanie, ktoré umožňuje v dôsledku chladenia produktov v magnetickom poli zlepšiť niektoré ich magnetické vlastnosti.

Početné štúdie zmien v štruktúre a vlastnostiach kovov a zliatin pri tepelnom pôsobení viedli ku koherentnej teórii tepelného spracovania kovov.

Klasifikácia typov tepelného spracovania je založená na tom, aký typ štrukturálnych zmien v kove sa vyskytuje počas tepelnej expozície. Tepelné spracovanie kovov sa delí na samotné tepelné spracovanie, ktoré spočíva len v tepelnom pôsobení na kov, chemicko-tepelné spracovanie, ktoré kombinuje tepelné a chemické účinky a termomechanické, ktoré kombinuje tepelné účinky a plastickú deformáciu. Tepelné spracovanie v súčasnosti zahŕňa tieto druhy: žíhanie 1. druhu, žíhanie 2. druhu, kalenie bez polymorfnej premeny as polymorfnou premenou, starnutie a popúšťanie.

Nitridácia je nasýtenie povrchu kovových častí dusíkom za účelom zvýšenia tvrdosti, odolnosti proti opotrebovaniu, medze únavy a odolnosti proti korózii. Nitridácia sa aplikuje na oceľ, titán, niektoré zliatiny, najčastejšie legované ocele, najmä chróm-hliník, ako aj oceľ s obsahom vanádu a molybdénu.
K nitridácii ocele dochádza pri t 500 650 C v prostredí amoniaku. Nad 400 C začína disociácia amoniaku podľa reakcie NH3 ’ 3H + N. Vzniknutý atómový dusík difunduje do kovu za vzniku dusíkatých fáz. Pri nitridačnej teplote nižšej ako 591 C sa nitridovaná vrstva skladá z troch fáz (obr.): µ nitrid Fe2N, ³ "nitrid Fe4N, ± dusíkatý ferit obsahujúci asi 0,01 % dusíka pri izbovej teplote. Pri teplote nitridácie 600 650 C, viac a ³-fáza, ktorá sa v dôsledku pomalého ochladzovania rozkladá pri 591 C na eutektoid ± + ³ 1. Tvrdosť nitridovanej vrstvy sa zvyšuje na HV = 1200 (zodpovedá 12 Gn/m2) a zachováva sa pri opakované zahrievanie až na 500-600 C, čo zaisťuje vysokú odolnosť dielov proti opotrebovaniu pri zvýšených teplotách Nitridačné ocele výrazne prevyšujú odolnosť proti opotrebovaniu oproti kaleným a kaleným oceliam Nitridácia je dlhý proces, trvá 20-50 hodín, kým sa získa vrstva 0,2 Hrúbka -0,4 mm Zvýšenie teploty urýchli proces, ale zníži tvrdosť vrstvy Na ochranu miest, ktoré nie sú nitridované, sa používa cínovanie (pre konštrukčné ocele) a niklovanie (pre nehrdzavejúce a žiaruvzdorné ocele). Tuhosť nitridačnej vrstvy žiaruvzdorných ocelí sa niekedy uskutočňuje v zmesi amoniaku a dusíka.
Nitridácia titánových zliatin sa uskutočňuje pri 850 950 C v dusíku vysokej čistoty (nitridácia v amoniaku sa nepoužíva kvôli zvýšeniu krehkosti kovu).

Pri nitridácii vzniká vrchná tenká nitridová vrstva a tuhý roztok dusíka v ±-titáne. Hĺbka vrstvy za 30 h 0,08 mm pri povrchovej tvrdosti HV = 800 850 (zodpovedá 8 8,5 H/m2). Zavedenie určitých legujúcich prvkov (Al do 3 %, Zr 3 5 % atď.) do zliatiny zvyšuje rýchlosť difúzie dusíka, zväčšuje hĺbku nitridovanej vrstvy a chróm znižuje rýchlosť difúzie. Nitridácia titánových zliatin v riedkom dusíku umožňuje získať hlbšiu vrstvu bez krehkej nitridovej zóny.
Nitridácia je široko používaná v priemysle, vrátane častí pracujúcich pri teplotách do 500-600 C (vložky valcov, kľukové hriadele, ozubené kolesá, páry cievok, časti palivových zariadení atď.).
Lit.: Minkevich A.N., Chemicko-tepelné spracovanie kovov a zliatin, 2. vydanie, M., 1965: Gulyaev A.P. Metallurgy, 4. vydanie, M., 1966.