Thuốc men 

Thiết bị tăng cứng HDTV. Làm cứng kim loại bằng dòng điện tần số cao


Cây cứng để sưởi ấm t. h. bao gồm một máy phát điện t. h.,

máy biến áp bậc xuống, tủ tụ điện, cuộn cảm, máy công cụ (đôi khi máy công cụ được thay thế bằng thiết bị dẫn động một bộ phận hoặc cuộn cảm) và thiết bị dịch vụ phụ trợ (rơ le thời gian, rơ le điều khiển cung cấp chất lỏng dập tắt, tín hiệu, thiết bị chặn và điều khiển ).

Trong các cài đặt đang được xem xét, máy phát điện t.v.h.ở tần số trung bình (500-10000 Hz) máy phát, và gần đây là bộ biến đổi tĩnh kiểu thyristor; ở tần số cao (60.000 Hz trở lên) máy phát điện ống. Một loại máy phát điện đầy hứa hẹn là bộ chuyển đổi ion, được gọi là máy phát excitron. Chúng giữ cho sự thất thoát năng lượng ở mức tối thiểu.

Trên hình. 5 cho thấy một sơ đồ của một cài đặt với một máy phát điện. Ngoài động cơ máy phát điện 2 và động cơ 3 với máy kích thích 1, thiết bị chứa một máy biến áp bước xuống 4, tụ điện 6 và cuộn cảm 5. Máy biến áp hạ điện áp xuống mức an toàn (30-50 V) và đồng thời tăng cường độ dòng điện lên 25-30 lần, đưa nó lên đến 5000-8000 A.

Hình 5 Hình 6

Bảng 1 Các loại và thiết kế của cuộn cảm

Trên hình. 6 cho thấy một ví dụ về việc làm cứng với cuộn cảm nhiều vòng. Làm cứng được thực hiện như sau:

Phần được đặt bên trong một cuộn cảm cố định. Với sự ra mắt của bộ máy HDTV, bộ phận bắt đầu quay quanh trục của nó và nóng lên cùng lúc, sau đó chất lỏng (nước) được cung cấp với sự trợ giúp của điều khiển tự động và nguội đi. Toàn bộ quá trình kéo dài từ 30 - 45 giây.

Làm cứng HDTV là một loại xử lý nhiệt kim loại, kết quả là độ cứng tăng lên đáng kể và vật liệu mất tính dẻo. Sự khác biệt giữa làm cứng HDTV và các phương pháp làm cứng khác là quá trình gia nhiệt được thực hiện bằng cách sử dụng các cài đặt HDTV đặc biệt tác động lên bộ phận được thiết kế để làm cứng bằng dòng điện tần số cao. Làm cứng HDTV có nhiều ưu điểm, trong đó chính là kiểm soát hoàn toàn quá trình sưởi ấm. Việc sử dụng các tổ hợp tăng cứng này có thể cải thiện đáng kể chất lượng sản phẩm, do quá trình đông cứng được thực hiện ở chế độ hoàn toàn tự động, công việc của người vận hành chỉ bao gồm cố định trục và bật chu trình của máy.

5.1. Ưu điểm của phức hợp làm cứng cảm ứng (lắp đặt gia nhiệt cảm ứng):

    Làm cứng HDTV có thể được thực hiện với độ chính xác 0,1 mm

    Đảm bảo gia nhiệt đồng đều, cứng cảm ứng cho phép phân bố độ cứng lý tưởng dọc theo toàn bộ chiều dài của trục

    Độ cứng cao của HDTV làm cứng đạt được thông qua việc sử dụng các cuộn cảm đặc biệt với ống dẫn nước, làm mát trục ngay sau khi gia nhiệt.

    Thiết bị tăng cứng HDTV (lò luyện cứng) được lựa chọn hoặc sản xuất theo đúng các thông số kỹ thuật.

6. thay đổi cặn trong máy nổ bắn

Trong máy nổ bắn, cặn được loại bỏ khỏi các bộ phận bằng tia bắn gang hoặc thép. Máy bay phản lực được tạo ra bằng khí nén với áp suất 0,3-0,5 MPa (máy phun khí nén) hoặc bánh xe cánh khuấy quay nhanh (làm sạch cơ học bằng máy phun bắn).

Tại nổ bắn khí nén cả cát bắn và cát thạch anh đều có thể được sử dụng trong các công trình lắp đặt. Tuy nhiên, trong trường hợp thứ hai, một lượng lớn bụi được hình thành, lên tới 5-10% khối lượng của các bộ phận được làm sạch. Đi vào phổi của nhân viên phục vụ, bụi thạch anh gây ra bệnh nghề nghiệp - bệnh bụi phổi silic. Do đó, phương pháp này được sử dụng trong những trường hợp ngoại lệ. Khi nổ mìn, áp suất khí nén phải là 0,5-0,6 MPa. Bắn gang được sản xuất bằng cách đổ gang lỏng vào nước đồng thời phun một tia gang bằng khí nén, sau đó phân loại trên sàng. Bắn phải có cấu tạo bằng gang trắng, độ cứng 500 HB, kích thước trong khoảng 0,5-2 mm. Mức tiêu hao của bắn gang chỉ bằng 0,05-0,1% khối lượng của các chi tiết. Khi làm sạch bằng bắn, bề mặt chi tiết sạch hơn, thiết bị đạt được năng suất cao hơn và tạo điều kiện làm việc tốt hơn so với khi làm sạch bằng cát. Để bảo vệ môi trường khỏi bụi, máy nổ bắn được trang bị vỏ kín với hệ thống thông gió tăng cường. Theo tiêu chuẩn vệ sinh, nồng độ tối đa cho phép của bụi không được vượt quá 2 mg / m3. Vận chuyển bắn trong các nhà máy hiện đại được cơ giới hóa hoàn toàn.

Bộ phận chính của việc lắp đặt khí nén là một máy phun bắn, có thể cưỡng bức và trọng lực. Máy nổ phun một buồng đơn giản nhất (Hình 7) là một xi lanh 4, có một cái phễu chụp ảnh ở trên cùng, được bịt kín bằng nắp đậy 5. Ở đáy của hình trụ kết thúc bằng một cái phễu, lỗ từ đó dẫn đến buồng trộn 2. Bắn được nạp bằng van quay 3. Khí nén được cung cấp đến buồng trộn thông qua van 1, van này sẽ thu lại ảnh chụp và vận chuyển qua ống mềm 7 và vòi phun 6 vào các chi tiết. Bắn chịu áp lực của khí nén lên đến dòng ra từ vòi phun, làm tăng hiệu quả của tia mài mòn. Trong thiết bị của thiết kế một buồng được mô tả, khí nén phải được tắt tạm thời khi nó được bổ sung bằng hơi.

PKF "Tsvet" chuyên cung cấp các dịch vụ gia công kim loại, chúng tôi có nhiều kinh nghiệm trong lĩnh vực này. Chúng tôi cung cấp các dịch vụ khác nhau của phổ đã đề cập, và việc tăng cường HDTV là một trong số đó. Dịch vụ này đang có nhu cầu lớn ở Liên bang Nga. Công ty có tất cả các thiết bị cần thiết để giải quyết vấn đề đang được xem xét. Hợp tác với chúng tôi sẽ có lợi nhuận, thuận tiện và thoải mái.

Các đặc điểm chính

HDTV bằng thép cứng cho phép bạn cung cấp cho vật liệu một mức độ bền vừa đủ. Thủ tục này được coi là phổ biến nhất. Quá trình gia công như vậy không chỉ được thực hiện đối với bản thân chi tiết, mà còn phải thực hiện các bộ phận riêng lẻ của phôi, các bộ phận này phải có các chỉ số độ bền nhất định. Việc áp dụng quy trình đã đề cập kéo dài đáng kể tuổi thọ của các bộ phận khác nhau.

Làm cứng kim loại HDTV dựa trên việc sử dụng dòng điện đi qua bề mặt của bộ phận, dòng điện sau đó nằm trong cuộn cảm. Kết quả của quá trình xử lý, một phần được nung nóng đến một độ sâu nhất định, phần còn lại của sản phẩm không được nung nóng. Phương pháp này có nhiều ưu điểm, do việc sử dụng công nghệ này cho phép điều khiển chế độ kẹp cứng, thay thế thép hợp kim bằng thép cacbon.

Phôi gia công đã qua xử lý có được đặc tính cường độ cao, trong quá trình thực hiện nguyên công không có vết nứt cứng. Bề mặt được xử lý không bị oxy hóa hoặc khử cặn. Việc gia công cứng bằng dòng điện tần số cao được thực hiện trong thời gian ngắn, do không cần gia nhiệt toàn bộ phôi. Công ty sử dụng thiết bị chất lượng cao để thực hiện chế biến loại này. Chúng tôi thực hiện cứng hóa HDTV ở mức độ chuyên nghiệp cao.

lợi ích của chúng ta

Dịch vụ tăng cường HDTV là một trong những chuyên môn chính của PKF "Tsvet", chúng tôi cung cấp dịch vụ này với các điều kiện có lợi. Tất cả các công việc được thực hiện trên thiết bị hiện đại, sử dụng các công nghệ tiên tiến nhất. Tất cả điều này làm cho hợp tác với chúng tôi thuận tiện và thoải mái.

Để đặt hàng, hãy gọi cho chúng tôi. Nhân viên của công ty sẽ nhanh chóng đăng ký hồ sơ cho bạn, họ sẽ giải đáp mọi thắc mắc của bạn. Công ty cung cấp dịch vụ giao hàng cho các thành phẩm. Việc vận chuyển sản phẩm được thực hiện trên toàn lãnh thổ Liên bang Nga.

Độ bền của các phần tử trong các kết cấu thép đặc biệt quan trọng phần lớn phụ thuộc vào tình trạng của các nút. Bề mặt của các bộ phận đóng một vai trò quan trọng. Để tạo cho nó độ cứng, độ bền hoặc độ nhớt cần thiết, các hoạt động xử lý nhiệt được thực hiện. Tăng cường bề mặt của các bộ phận bằng nhiều phương pháp khác nhau. Một trong số chúng đang cứng lại với dòng điện tần số cao, đó là HDTV. Nó thuộc về phương pháp phổ biến nhất và rất hiệu quả trong quá trình sản xuất quy mô lớn các thành phần cấu trúc khác nhau.

Xử lý nhiệt như vậy được áp dụng cho cả các bộ phận và các bộ phận riêng lẻ của chúng. Trong trường hợp này, mục tiêu là đạt được mức sức mạnh nhất định, do đó tăng tuổi thọ và hiệu suất.

Công nghệ này được sử dụng để tăng cường các đơn vị thiết bị công nghệ và vận tải, cũng như để làm cứng các công cụ khác nhau.

Bản chất của công nghệ

Độ cứng HDTV là sự cải thiện về đặc tính cường độ của một bộ phận do khả năng của dòng điện (có biên độ thay đổi) xuyên qua bề mặt của bộ phận, khiến nó tiếp xúc với nhiệt. Độ sâu xuyên qua của từ trường có thể khác nhau. Đồng thời với việc làm nóng và cứng bề mặt, lõi của nút có thể hoàn toàn không được làm nóng hoặc chỉ tăng nhẹ nhiệt độ của nó. Lớp bề mặt của phôi tạo thành độ dày cần thiết, đủ cho dòng điện chạy qua. Lớp này đại diện cho độ sâu thâm nhập của dòng điện.

Thực nghiệm đã chứng minh rằng sự gia tăng tần số của dòng điện góp phần làm giảm độ sâu thâm nhập. Thực tế này mở ra cơ hội cho việc điều chỉnh và sản xuất các bộ phận có lớp cứng tối thiểu.

Xử lý nhiệt HDTV được thực hiện trong các cài đặt đặc biệt - máy phát điện, bộ nhân, bộ biến tần, cho phép điều chỉnh trong phạm vi yêu cầu. Ngoài các đặc tính tần số, độ cứng cuối cùng còn bị ảnh hưởng bởi kích thước và hình dạng của bộ phận, vật liệu chế tạo và cuộn cảm được sử dụng.

Mô hình sau đây cũng được tiết lộ - sản phẩm càng nhỏ và hình dạng càng đơn giản, thì quá trình làm cứng diễn ra tốt hơn. Điều này cũng làm giảm mức tiêu thụ năng lượng tổng thể của quá trình lắp đặt.

cuộn cảm bằng đồng. Ở bề mặt bên trong thường có thiết kế thêm các lỗ để cấp nước trong quá trình làm mát. Trong trường hợp này, quá trình này đi kèm với quá trình sưởi ấm sơ cấp và làm mát tiếp theo mà không có nguồn cung cấp dòng điện. Cấu hình cuộn cảm là khác nhau. Thiết bị được chọn trực tiếp phụ thuộc vào phôi đang được gia công. Một số thiết bị không có lỗ. Trong tình huống như vậy, bộ phận được làm mát trong một bể làm cứng đặc biệt.

Yêu cầu chính đối với quá trình làm cứng HD là duy trì khoảng cách không đổi giữa cuộn cảm và phôi. Trong khi duy trì khoảng thời gian được chỉ định, chất lượng của độ cứng trở nên cao nhất.

Tăng cường có thể được thực hiện theo một trong những cách:

  • Chuỗi liên tục: phần đứng yên và cuộn cảm di chuyển dọc theo trục của nó.
  • Đồng thời: sản phẩm chuyển động và cuộn cảm ngược lại.
  • Tuần tự: Xử lý từng phần khác nhau.

Các tính năng của cài đặt cảm ứng

Cài đặt cho HDTV cứng là một máy phát tần số cao cùng với một cuộn cảm. Phôi được đặt cả trong cuộn cảm và bên cạnh nó. Nó là một cuộn dây có quấn một ống đồng.

Dòng điện xoay chiều khi đi qua cuộn cảm sẽ tạo ra điện từ trường xuyên qua phôi. Nó kích thích sự phát triển của các dòng xoáy (dòng Foucault), đi vào cấu trúc của bộ phận và làm tăng nhiệt độ của nó.

Tính năng chính của công nghệ- sự xâm nhập của dòng điện xoáy vào cấu trúc bề mặt của kim loại.

Việc tăng tần số sẽ mở ra khả năng tập trung nhiệt trong một khu vực nhỏ của bộ phận. Điều này làm tăng tốc độ tăng nhiệt độ và có thể lên tới 100 - 200 độ / giây. Mức độ cứng tăng lên 4 đơn vị, được loại trừ trong quá trình làm cứng hàng loạt.

Sưởi ấm - đặc điểm

Mức độ gia nhiệt cảm ứng phụ thuộc vào ba thông số - công suất cụ thể, thời gian làm nóng, tần số dòng điện. Công suất xác định thời gian dành cho việc làm nóng bộ phận. Theo đó, với giá trị thời gian càng lớn thì thời gian càng ít.

Thời gian gia nhiệt được đặc trưng bởi tổng lượng nhiệt tiêu thụ và nhiệt độ phát triển. Tần số, như đã đề cập ở trên, xác định độ sâu thâm nhập của dòng điện và lớp cứng được hình thành. Các đặc điểm này có quan hệ tỷ lệ nghịch với nhau. Khi tần số tăng, thể tích của kim loại bị nung nóng giảm.

Chính 3 thông số này làm cho nó có thể điều chỉnh độ cứng và độ sâu lớp, cũng như khối lượng gia nhiệt, trong một phạm vi rộng.

Thực hành cho thấy rằng các đặc tính của tổ máy phát điện (giá trị điện áp, công suất và dòng điện), cũng như thời gian làm nóng, được kiểm soát. Mức độ nóng của bộ phận có thể được kiểm soát bằng cách sử dụng nhiệt kế. Tuy nhiên, nói chung, không cần kiểm soát nhiệt độ liên tục, vì có các chế độ sưởi HDTV tối ưu đảm bảo chất lượng ổn định. Chế độ thích hợp được chọn có tính đến các đặc tính điện đã thay đổi.

Sau khi đông cứng, sản phẩm được gửi đến phòng thí nghiệm để phân tích. Nghiên cứu độ cứng, cấu trúc, độ sâu và mặt phẳng của lớp cứng phân bố.

HDTV làm cứng bề mặt kèm theo rất nhiều nhiệt so với quy trình thông thường. Điều này được giải thích như sau. Trước hết, tốc độ tăng nhiệt độ cao góp phần làm tăng các điểm tới hạn. Thứ hai, cần đảm bảo hoàn thành quá trình chuyển hóa ngọc trai thành Austenit trong thời gian ngắn.

Làm cứng tần số cao, so với quy trình thông thường, đi kèm với nhiệt độ cao hơn. Tuy nhiên, kim loại không quá nóng. Điều này được giải thích là do các phần tử dạng hạt trong kết cấu thép không có thời gian để phát triển trong thời gian tối thiểu. Ngoài ra, làm cứng số lượng lớn có cường độ thấp hơn lên đến 2-3 đơn vị. Sau khi làm cứng HFC, chi tiết có độ cứng và độ bền chống mài mòn lớn hơn.

Nhiệt độ được chọn như thế nào?

Việc tuân thủ công nghệ phải đi kèm với việc lựa chọn chính xác dải nhiệt độ. Về cơ bản, mọi thứ sẽ phụ thuộc vào kim loại được xử lý.

Thép được phân thành một số loại:

  • Hypoeutectoid - hàm lượng carbon lên đến 0,8%;
  • Hypereutectoid - hơn 0,8%.

Thép Hypoeutectoid được nung đến giá trị cao hơn một chút so với mức cần thiết để chuyển đổi ngọc trai và ferit thành Austenit. Phạm vi từ 800 đến 850 độ. Sau đó, bộ phận này được làm nguội ở tốc độ cao. Sau khi làm nguội nhanh, Austenit chuyển thành Mactenxit, có độ cứng và độ bền cao. Với thời gian lưu giữ ngắn, thu được Austenit hạt mịn, cũng như Mactenxit dạng thấu kính. Thép có độ cứng cao và độ giòn nhỏ.

Thép cường lực nóng lên ít hơn. Phạm vi từ 750 đến 800 độ. Trong trường hợp này, quá trình làm cứng không hoàn toàn được thực hiện. Điều này được giải thích là do nhiệt độ như vậy có thể bảo toàn trong cấu trúc một khối lượng nhất định của xi măng, có độ cứng cao hơn so với mactenxit. Khi làm nguội nhanh, austenit chuyển thành mactenxit. Xi măng được bảo quản bằng các tạp chất nhỏ. Khu vực này cũng giữ lại cacbon hòa tan hoàn toàn, đã chuyển thành cacbua rắn.

Ưu điểm của công nghệ

  • Kiểm soát chế độ;
  • Thay thế thép hợp kim bằng thép cacbon;
  • Quá trình gia nhiệt đồng nhất của sản phẩm;
  • Khả năng không làm nóng toàn bộ bộ phận hoàn toàn. Giảm tiêu thụ năng lượng;
  • Độ bền cao của phôi được xử lý;
  • Không có quá trình oxy hóa, cacbon không bị đốt cháy;
  • Không có vết nứt nhỏ;
  • Không có điểm cong vênh;
  • Làm nóng và làm cứng các bộ phận nhất định của sản phẩm;
  • Giảm thời gian dành cho các thủ tục;
  • Thực hiện trong sản xuất các bộ phận để lắp đặt tần số cao trong dây chuyền sản xuất.

Flaws

Nhược điểm chính của công nghệ đang được xem xét là chi phí lắp đặt đáng kể. Chính vì lý do này mà tính hiệu quả của ứng dụng chỉ được chứng minh trong sản xuất quy mô lớn và loại trừ khả năng tự làm công việc tại nhà.

Tìm hiểu thêm về hoạt động và nguyên lý hoạt động của cài đặt trên các video đã trình bày.

Quá trình đốt nóng cảm ứng xảy ra do đặt phôi gần vật dẫn của dòng điện xoay chiều, gọi là cuộn cảm. Khi một dòng điện tần số cao (HF) đi qua cuộn cảm, một trường điện từ được tạo ra và nếu một sản phẩm kim loại nằm trong trường này, thì một suất điện động được kích thích trong nó, làm cho dòng điện xoay chiều chạy qua. tần số như dòng điện dẫn qua sản phẩm.

Do đó, một hiệu ứng nhiệt được tạo ra, làm cho sản phẩm nóng lên. Nhiệt năng P toả ra trong phần bị nung nóng sẽ bằng:

trong đó K là hệ số phụ thuộc vào cấu hình của sản phẩm và kích thước của khe hở được hình thành giữa các bề mặt của sản phẩm và cuộn cảm; Iin - cường độ dòng điện; f là tần số dòng điện (Hz); r - điện trở riêng (Ohm cm); m là độ từ thẩm (G / E) của thép.

Quá trình gia nhiệt cảm ứng bị ảnh hưởng đáng kể bởi một hiện tượng vật lý gọi là hiệu ứng bề mặt (da): dòng điện được tạo ra chủ yếu ở các lớp bề mặt, và ở tần số cao, mật độ dòng điện trong lõi của bộ phận này thấp. Chiều sâu của lớp được làm nóng được ước tính theo công thức:

Tăng tần số của dòng điện cho phép bạn tập trung một lượng điện năng đáng kể vào một thể tích nhỏ của bộ phận được đốt nóng. Do đó, gia nhiệt tốc độ cao (lên đến 500 C / giây) được thực hiện.

Các thông số của hệ thống sưởi cảm ứng

Sưởi ấm cảm ứng được đặc trưng bởi ba thông số: mật độ công suất, thời gian gia nhiệt và tần số dòng điện. Công suất riêng là công suất biến đổi thành nhiệt trên 1 cm2 bề mặt kim loại được nung nóng (kW / cm2). Tốc độ gia nhiệt của sản phẩm phụ thuộc vào giá trị của công suất riêng: công suất này càng lớn thì quá trình gia nhiệt càng nhanh.

Thời gian gia nhiệt xác định tổng lượng nhiệt năng được truyền và do đó, nhiệt độ đạt được. Điều quan trọng là phải tính đến tần số của dòng điện, vì độ sâu của lớp cứng phụ thuộc vào nó. Tần số của dòng điện và độ sâu của lớp bị nung nóng phụ thuộc ngược nhau (công thức thứ hai). Tần số càng cao thì thể tích kim loại bị nung nóng càng nhỏ. Bằng cách chọn giá trị của công suất cụ thể, thời gian gia nhiệt và tần số của dòng điện, có thể thay đổi các thông số cuối cùng của gia nhiệt cảm ứng trong một phạm vi rộng - độ cứng và độ sâu của lớp cứng trong quá trình đông cứng hoặc thể tích được nung nóng trong quá trình gia nhiệt để dập.

Trong thực tế, các thông số sưởi ấm được kiểm soát là các thông số điện của máy tạo dòng điện (công suất, dòng điện, điện áp) và thời gian sưởi ấm. Với sự trợ giúp của nhiệt kế, nhiệt độ nung nóng của kim loại cũng có thể được ghi lại. Nhưng thường thì không cần kiểm soát nhiệt độ liên tục, vì chế độ sưởi ấm tối ưu được chọn, đảm bảo chất lượng cứng hoặc nóng của HDTV không đổi. Chế độ cứng tối ưu được chọn bằng cách thay đổi các thông số điện. Bằng cách này, một số bộ phận được làm cứng. Hơn nữa, các bộ phận được phân tích trong phòng thí nghiệm với sự cố định về độ cứng, cấu trúc vi mô, sự phân bố của lớp cứng theo chiều sâu và mặt phẳng. Với quá trình nung nóng dưới nhiệt, lượng ferit dư được quan sát thấy trong cấu trúc của thép hypoeutectoid; quá nhiệt tạo ra mactenxit dạng thấu kính. Các dấu hiệu kết hôn trong quá trình gia nhiệt HFC cũng giống như các công nghệ xử lý nhiệt cổ điển.

Trong quá trình làm cứng bề mặt bằng dòng điện tần số cao, quá trình gia nhiệt được thực hiện đến nhiệt độ cao hơn so với quá trình làm cứng hàng loạt thông thường. Điều này là do hai lý do. Thứ nhất, ở tốc độ gia nhiệt rất cao, nhiệt độ của các điểm tới hạn mà ngọc trai chuyển thành Austenit tăng lên, và thứ hai, quá trình chuyển đổi này phải được hoàn thành trong một thời gian gia nhiệt và giữ rất ngắn.

Mặc dù thực tế là quá trình nung nóng trong quá trình tôi cứng ở tần số cao được thực hiện ở nhiệt độ cao hơn so với trong quá trình tôi cứng bình thường, kim loại không xảy ra hiện tượng quá nhiệt. Điều này là do thực tế là các hạt trong thép đơn giản là không có thời gian để phát triển trong một khoảng thời gian rất ngắn. Đồng thời, cũng cần lưu ý rằng, so với làm cứng thể tích, độ cứng sau khi làm cứng tần số cao cao hơn khoảng 2-3 đơn vị HRC. Điều này mang lại khả năng chống mài mòn và độ cứng bề mặt của chi tiết cao hơn.

Ưu điểm của việc làm cứng với dòng điện tần số cao

  • hiệu suất quá trình cao
  • dễ dàng điều chỉnh độ dày của lớp cứng
  • chiến tranh tối thiểu
  • gần như hoàn toàn không có quy mô
  • tự động hóa hoàn toàn toàn bộ quy trình
  • khả năng đặt nhà máy làm cứng trong dòng gia công.

Thông thường, người ta áp dụng phương pháp làm cứng cao tần bề mặt cho các bộ phận làm bằng thép cacbon có hàm lượng 0,4-0,5% C. Các loại thép này sau khi đông cứng có độ cứng bề mặt là HRC 55-60. Với hàm lượng cacbon cao hơn, có nguy cơ bị nứt do làm lạnh đột ngột. Cùng với cacbon, crom hợp kim thấp, crom-niken, crom-silic và các loại thép khác cũng được sử dụng.

Thiết bị để thực hiện cứng cảm ứng (HDTV)

Làm cứng cảm ứng đòi hỏi phải có thiết bị công nghệ đặc biệt, bao gồm ba thành phần chính: nguồn điện - bộ tạo dòng điện cao tần, cuộn cảm và bộ phận chuyển động các bộ phận trong máy.

Máy phát điện tần số cao là một máy điện khác nhau về nguyên lý vật lý tạo ra dòng điện trong chúng.

  1. Thiết bị điện tử hoạt động trên nguyên lý ống chân không biến đổi dòng điện một chiều thành dòng điện xoay chiều của máy phát điện dạng ống tăng tần số.
  2. Máy điện cơ hoạt động theo nguyên lý gây dòng điện trong dây dẫn, chuyển động trong từ trường, biến dòng điện 3 pha tần số công nghiệp thành dòng điện xoay chiều tăng tần - máy phát điện.
  3. Thiết bị bán dẫn hoạt động theo nguyên lý thyristor biến đổi dòng điện một chiều thành dòng điện xoay chiều tăng tần số - bộ biến đổi thyristor (máy phát tĩnh).

Máy phát điện các loại khác nhau về tần số và công suất của dòng điện được tạo ra

Các loại máy phát điện Công suất, Tần số kW, Hiệu suất kHz

Đèn 10 - 160 70 - 400 0,5 - 0,7

Máy 50 - 2500 2,5 - 10 0,7 - 0,8

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

Làm cứng bề mặt của các bộ phận nhỏ (kim, tiếp điểm, đầu lò xo) được thực hiện bằng cách sử dụng máy phát điện siêu nhỏ. Tần số do chúng tạo ra đạt 50 MHz, thời gian nung nóng để hóa cứng là 0,01-0,001 s.

Các phương pháp làm cứng HDTV

Theo hiệu suất của quá trình gia nhiệt, sự đông cứng liên tục theo thứ tự cảm ứng và sự đông cứng đồng thời được phân biệt.

Làm cứng tuần tự liên tụcđược sử dụng cho các bộ phận dài có tiết diện không đổi (trục, trục, bề mặt phẳng của sản phẩm dài). Phần bị nung nóng chuyển động trong cuộn cảm. Mặt cắt của bộ phận, nằm tại một thời điểm nhất định trong vùng ảnh hưởng của cuộn cảm, được nung nóng đến nhiệt độ đông cứng. Tại lối ra từ cuộn cảm, phần đi vào vùng làm mát của máy phun. Nhược điểm của phương pháp gia nhiệt này là năng suất của quá trình thấp. Để tăng độ dày của lớp dán, cần tăng thời gian nung nóng bằng cách giảm tốc độ chuyển động của chi tiết trong cuộn cảm. Làm cứng đồng thời liên quan đến việc gia nhiệt đồng thời toàn bộ bề mặt đã được làm cứng.

Hiệu ứng tự ủ sau khi đông cứng

Sau khi gia nhiệt xong, bề mặt được làm mát bằng vòi hoa sen hoặc dòng nước trực tiếp trong cuộn cảm hoặc trong một thiết bị làm mát riêng biệt. Việc làm mát như vậy cho phép làm cứng bất kỳ cấu hình nào. Định lượng làm mát và thay đổi thời gian của nó, có thể nhận ra tác dụng của quá trình tự tôi luyện trong thép. Hiệu ứng này bao gồm việc loại bỏ nhiệt tích tụ trong quá trình nung nóng trong lõi của bộ phận ra bề mặt. Nói cách khác, khi lớp bề mặt đã nguội và trải qua quá trình biến đổi mactenxit, một lượng nhiệt năng nhất định vẫn được lưu trữ trong lớp dưới bề mặt, nhiệt độ của lớp này có thể đạt đến nhiệt độ tôi luyện thấp. Sau khi ngừng làm mát, năng lượng này sẽ được truyền lên bề mặt do sự chênh lệch nhiệt độ. Do đó, không cần thêm các hoạt động luyện thép.

Thiết kế và sản xuất cuộn cảm cho HDTV cứng

Cuộn cảm được làm bằng các ống đồng, qua đó có nước đi qua trong quá trình đun nóng. Điều này ngăn ngừa quá nhiệt và cháy cuộn cảm trong quá trình hoạt động. Các cuộn cảm cũng được chế tạo tương thích với thiết bị làm cứng - máy phun: trên bề mặt bên trong của các cuộn cảm như vậy có các lỗ thông qua đó chất làm mát đi vào bộ phận được làm nóng.

Để gia nhiệt đồng đều, cần phải chế tạo cuộn cảm sao cho khoảng cách từ cuộn cảm đến tất cả các điểm trên bề mặt sản phẩm là như nhau. Thông thường khoảng cách này là 1,5-3 mm. Khi làm cứng một sản phẩm có hình dạng đơn giản, điều kiện này dễ dàng được đáp ứng. Để làm cứng đồng đều, bộ phận phải được di chuyển và (hoặc) quay trong cuộn cảm. Điều này đạt được bằng cách sử dụng các thiết bị đặc biệt - trung tâm hoặc bàn cứng.

Trước hết, sự phát triển của thiết kế cuộn cảm liên quan đến việc xác định hình dạng của nó. Đồng thời, chúng được đẩy lùi khỏi hình dạng và kích thước của sản phẩm đã được làm cứng và phương pháp làm cứng. Ngoài ra, trong sản xuất cuộn cảm, bản chất của chuyển động của phần so với cuộn cảm được tính đến. Tính kinh tế và hiệu suất sưởi ấm cũng được tính đến.

Làm mát các bộ phận có thể được sử dụng trong ba phiên bản: phun nước, dòng nước, ngâm bộ phận trong môi trường dập tắt. Làm mát vòi hoa sen có thể được thực hiện cả trong cuộn cảm của máy phun và trong các buồng làm cứng đặc biệt. Làm mát bằng dòng chảy cho phép bạn tạo ra áp suất quá áp theo bậc 1 atm, góp phần làm mát bộ phận đồng đều hơn. Để đảm bảo làm mát nhanh và đồng đều, nước phải di chuyển trên bề mặt được làm mát với tốc độ 5-30 m / giây.

Theo thỏa thuận, có thể xử lý nhiệt và làm cứng các bộ phận kim loại và thép có kích thước lớn hơn kích thước trong bảng này.

Xử lý nhiệt (nhiệt luyện thép) kim loại và hợp kim ở Moscow là một dịch vụ mà nhà máy của chúng tôi cung cấp cho khách hàng. Chúng tôi có tất cả các thiết bị cần thiết, đằng sau đó là các chuyên gia có trình độ làm việc. Chúng tôi thực hiện tất cả các đơn đặt hàng với chất lượng cao và thời gian. Chúng tôi cũng chấp nhận và thực hiện các đơn hàng xử lý nhiệt thép và HDTV đến với chúng tôi từ các khu vực khác của Nga.

Các loại nhiệt luyện thép chính


Ủ loại đầu tiên:

Ủ kiểu khuếch tán đầu tiên (đồng nhất hóa) - Gia nhiệt nhanh chóng đến t 1423 K, tiếp xúc lâu và làm nguội chậm sau đó. Căn chỉnh sự không đồng nhất về mặt hóa học của vật liệu trong các vật đúc có hình dạng lớn từ thép hợp kim

Ủ kiểu kết tinh lại đầu tiên - Gia nhiệt đến nhiệt độ 873-973 K, tiếp xúc lâu và làm nguội chậm sau đó. Có sự giảm độ cứng và tăng độ dẻo sau khi biến dạng nguội (quá trình xử lý là giữa các hoạt động)

Ủ kiểu đầu tiên làm giảm căng thẳng - Gia nhiệt đến nhiệt độ 473-673 K và làm nguội chậm sau đó. Có sự loại bỏ ứng suất dư sau khi đúc, hàn, biến dạng dẻo hoặc gia công.

Ủ loại thứ hai:

Quá trình ủ của loại thứ hai đã hoàn tất - Gia nhiệt đến nhiệt độ trên điểm Ac3 khoảng 20-30 K, giữ và làm nguội sau đó. Có sự giảm độ cứng, cải thiện khả năng gia công, loại bỏ ứng suất bên trong thép hypoeutectoid và eutectoid trước khi cứng (xem ghi chú trong bảng)

Ủ kiểu II chưa hoàn thành - Gia nhiệt đến nhiệt độ giữa các điểm Ac1 và Ac3, tiếp xúc và làm nguội sau đó. Có sự giảm độ cứng, cải thiện khả năng gia công, loại bỏ ứng suất bên trong thép siêu hình trước khi cứng

Ủ kiểu đẳng nhiệt thứ hai - Gia nhiệt đến nhiệt độ cao hơn điểm Ac3 30-50 K (đối với thép hypecectoid) hoặc cao hơn điểm Ac1 (đối với thép hypereutectoid), tiếp xúc và làm nguội từng bước sau đó. Gia công nhanh các sản phẩm cán nhỏ hoặc rèn làm bằng hợp kim và thép cacbon cao để giảm độ cứng, cải thiện khả năng gia công, giảm ứng suất bên trong

Ủ kiểu hình cầu hóa thứ hai - Gia nhiệt đến nhiệt độ trên điểm Ac1 từ 10-25 K, tiếp xúc và làm mát từng bước sau đó. Có sự giảm độ cứng, cải thiện khả năng gia công, loại bỏ ứng suất bên trong thép dụng cụ trước khi cứng, tăng độ dẻo của thép hợp kim thấp và thép cacbon trung bình trước khi biến dạng nguội

Ủ loại sáng thứ hai - Gia nhiệt trong môi trường được kiểm soát đến nhiệt độ trên điểm Ac3 khoảng 20-30 K, tiếp xúc và làm mát sau đó trong môi trường được kiểm soát. Xảy ra Bảo vệ bề mặt thép khỏi quá trình oxy hóa và khử cacbon

Ủ loại thứ hai Thường hóa (ủ chuẩn hóa) - Gia nhiệt đến nhiệt độ trên điểm Ac3 khoảng 30-50 K, tiếp xúc và làm mát sau đó trong không khí tĩnh. Có sự điều chỉnh cấu trúc của thép được nung nóng, loại bỏ ứng suất bên trong các bộ phận làm bằng thép kết cấu và cải thiện khả năng gia công của chúng, tăng chiều sâu của độ cứng của dụng cụ. thép trước khi cứng

Làm cứng:

Làm cứng hoàn toàn liên tục - Gia nhiệt đến nhiệt độ cao hơn điểm Ac3 30-50 K, giữ và làm lạnh nhanh sau đó. Có được (kết hợp với tôi luyện) độ cứng cao và khả năng chống mài mòn của các bộ phận từ thép hypoeutectoid và eutectoid

Làm cứng không hoàn toàn - Gia nhiệt đến nhiệt độ giữa các điểm Ac1 và Ac3, tiếp xúc và làm nguội nhanh sau đó. Đạt được (kết hợp với tôi luyện) độ cứng cao và khả năng chống mài mòn của các bộ phận từ thép siêu mỏng

Làm cứng ngắt quãng - Gia nhiệt đến t trên điểm Ac3 30-50 K (đối với thép hypereutectoid và eutectoid) hoặc giữa các điểm Ac1 và Ac3 (đối với thép hypereutectoid), tiếp xúc và làm nguội tiếp theo trong nước, sau đó trong dầu. Giảm ứng suất dư và biến dạng trong các bộ phận làm bằng thép công cụ cacbon cao

Làm cứng đẳng nhiệt - Gia nhiệt đến nhiệt độ cao hơn điểm Ac3 30-50 K, giữ và làm nguội sau đó trong muối nóng chảy, sau đó trong không khí. Giảm thiểu biến dạng (cong vênh), tăng độ dẻo, giới hạn độ bền và khả năng chống uốn của các bộ phận làm bằng thép công cụ hợp kim

Làm cứng theo bước - Giống nhau (nó khác với làm cứng đẳng nhiệt ở thời gian ngắn hơn trong môi trường làm mát). Giảm ứng suất, biến dạng và ngăn ngừa nứt trong các công cụ nhỏ làm bằng thép công cụ cacbon, cũng như trong các công cụ lớn hơn làm bằng công cụ hợp kim và thép tốc độ cao

Làm cứng bề mặt - Gia nhiệt bằng dòng điện hoặc ngọn lửa khí của lớp bề mặt của sản phẩm để làm cứng t, tiếp theo là làm nguội nhanh lớp được nung nóng. Tăng độ cứng bề mặt đến độ sâu nhất định, chống mài mòn và tăng độ bền của các bộ phận máy và công cụ

Làm nguội bằng tự ủ - Gia nhiệt đến nhiệt độ cao hơn điểm Ac3 30-50 K, giữ và làm nguội không hoàn toàn sau đó. Nhiệt được giữ lại bên trong bộ phận đảm bảo sự tôi luyện của lớp cứng bên ngoài Làm cứng cục bộ của một dụng cụ nổi bật có cấu hình đơn giản được làm bằng thép dụng cụ cacbon, cũng như trong quá trình gia nhiệt cảm ứng

Làm cứng bằng xử lý nguội - Làm nguội sâu sau khi cứng đến nhiệt độ 253-193 K.

Làm cứng bằng cách làm mát - Các bộ phận được làm nóng được làm nguội trong không khí một thời gian trước khi được nhúng vào môi trường làm mát hoặc giữ trong bộ điều nhiệt với t giảm. Có sự giảm chu kỳ nhiệt luyện của thép (thường được sử dụng sau khi thấm cacbon).

Làm cứng ánh sáng - Làm nóng trong môi trường được kiểm soát đến nhiệt độ trên điểm Ac3 khoảng 20-30 K, tiếp xúc và làm mát sau đó trong môi trường được kiểm soát. Bảo vệ chống lại quá trình oxy hóa và khử cặn bẩn của các bộ phận phức tạp của khuôn, khuôn dập và đồ đạc không bị mài

Kỳ nghỉ thấp - Sưởi ấm trong khoảng nhiệt độ 423-523 K và làm lạnh nhanh sau đó. Có sự loại bỏ ứng suất bên trong và giảm tính dễ vỡ của các dụng cụ cắt và đo sau khi làm cứng bề mặt; cho các bộ phận được thấm cacbon sau khi làm cứng

Phương tiện nghỉ - Gia nhiệt trong khoảng t = 623-773 K và làm lạnh chậm hoặc nhanh sau đó. Giới hạn đàn hồi của lò xo, lò xo và các phần tử đàn hồi khác tăng lên

Kỳ nghỉ cao - Sưởi ấm trong khoảng nhiệt độ 773-953 K và làm lạnh chậm hoặc nhanh sau đó. Cung cấp độ dẻo cao của các bộ phận làm bằng thép kết cấu, theo quy luật, với sự cải thiện nhiệt

Cải thiện nhiệt - Làm nguội và ủ cao sau đó. Có một loại bỏ hoàn toàn ứng suất dư. Cung cấp sự kết hợp giữa độ bền và độ dẻo cao trong quá trình xử lý nhiệt cuối cùng của các bộ phận kết cấu thép hoạt động dưới tải trọng va đập và rung động

Xử lý cơ nhiệt - Làm nóng, làm lạnh nhanh đến 673-773 K, nhiều biến dạng dẻo, làm cứng và tôi luyện. Có quy định đối với các sản phẩm cán và các bộ phận có hình dạng đơn giản không phải hàn, độ bền tăng lên so với độ bền thu được bằng phương pháp nhiệt luyện thông thường.

Lão hóa - Sưởi ấm và tiếp xúc lâu với nhiệt độ cao. Các bộ phận và công cụ được ổn định về kích thước

Carburizing - Bão hòa lớp bề mặt của thép nhẹ với carbon (thấm cacbon). Đi kèm với quá trình dập tắt tiếp theo với nhiệt độ thấp. Chiều sâu của lớp xi măng là 0,5-2 mm. Sản phẩm có độ cứng bề mặt cao được bảo tồn với lõi nhớt. Quá trình lọc cacbon được thực hiện trên thép cacbon hoặc thép hợp kim có hàm lượng cacbon: đối với sản phẩm cỡ nhỏ và vừa là 0,08-0,15%, đối với sản phẩm lớn hơn 0,15-0,5%. Bánh răng, pít-tông,… được chế hòa khí.

Xyanua - Xử lý nhiệt hóa các sản phẩm thép trong dung dịch muối xyanua ở nhiệt độ 820. Xảy ra bão hòa lớp bề mặt của thép với cacbon và nitơ (lớp 0,15-0,3 mm). Thép cacbon thấp trải qua quá trình xyan hóa, do cùng với bề mặt rắn, các sản phẩm có lõi nhớt. Các sản phẩm như vậy được đặc trưng bởi khả năng chống mài mòn cao và khả năng chịu tải trọng va đập.

Thấm nitơ (thấm nitơ) - Bão hòa lớp bề mặt của sản phẩm thép bằng nitơ đến độ sâu 0,2-0,3 mm. Xuất hiện Mang lại độ cứng bề mặt cao, tăng khả năng chống mài mòn và ăn mòn. Đồng hồ đo, bánh răng, nhật ký trục, vv bị thấm nitơ.

Xử lý lạnh - Làm lạnh sau khi đông cứng đến nhiệt độ dưới 0. Có sự thay đổi cấu trúc bên trong của thép cứng. Nó được sử dụng cho thép công cụ, các sản phẩm gia cố, một số loại thép hợp kim cao.

XỬ LÝ NHIỆT CỦA KIM LOẠI (ĐIỀU TRỊ NHIỆT), một chu kỳ thời gian nhất định của quá trình đốt nóng và làm lạnh, mà kim loại bị thay đổi tính chất vật lý của chúng. Xử lý nhiệt theo nghĩa thông thường của thuật ngữ này được thực hiện ở nhiệt độ dưới điểm nóng chảy. Các quá trình nấu chảy và đúc có ảnh hưởng đáng kể đến các tính chất của kim loại không được bao gồm trong khái niệm này. Những thay đổi về tính chất vật lý do nhiệt luyện là do sự thay đổi cấu trúc bên trong và các mối quan hệ hóa học xảy ra trong vật liệu rắn. Các chu trình xử lý nhiệt là sự kết hợp khác nhau của việc gia nhiệt, giữ ở một nhiệt độ nhất định và làm nguội nhanh hoặc chậm, tương ứng với những thay đổi về cấu trúc và hóa học cần phải gây ra.

Cấu trúc hạt của kim loại. Bất kỳ kim loại nào thường bao gồm nhiều tinh thể (gọi là hạt) tiếp xúc với nhau, thường có kích thước siêu nhỏ, nhưng đôi khi có thể nhìn thấy bằng mắt thường. Bên trong mỗi hạt, các nguyên tử được sắp xếp theo cách mà chúng tạo thành một mạng hình học ba chiều đều đặn. Loại mạng tinh thể, được gọi là cấu trúc tinh thể, là một đặc tính của vật liệu và có thể được xác định bằng phân tích nhiễu xạ tia X. Sự sắp xếp chính xác của các nguyên tử được bảo toàn trong toàn bộ hạt, ngoại trừ những nhiễu loạn nhỏ, chẳng hạn như các vị trí mạng tinh thể riêng lẻ vô tình bị bỏ trống. Tất cả các loại ngũ cốc đều có cấu trúc tinh thể giống nhau, nhưng theo quy luật, định hướng khác nhau trong không gian. Do đó, ở ranh giới của hai hạt, các nguyên tử luôn có thứ tự ít hơn bên trong chúng. Điều này giải thích, đặc biệt, thực tế là ranh giới hạt dễ khắc hơn bằng thuốc thử hóa học. Trên bề mặt kim loại phẳng đã được đánh bóng được xử lý bằng chất ăn mòn thích hợp, một đường ranh giới thớ rõ ràng thường lộ ra. Các tính chất vật lý của vật liệu được xác định bởi các đặc tính của từng hạt riêng lẻ, sự tương tác của chúng với nhau và các đặc tính của ranh giới hạt. Các đặc tính của vật liệu kim loại phụ thuộc nhiều vào kích thước, hình dạng và hướng của các hạt, và mục đích của quá trình xử lý nhiệt là để kiểm soát các yếu tố này.

Các quá trình nguyên tử hóa trong quá trình nhiệt luyện. Với sự gia tăng nhiệt độ của vật liệu kết tinh rắn, các nguyên tử của nó sẽ dễ dàng di chuyển từ vị trí này sang vị trí khác của mạng tinh thể. Đó là dựa trên sự khuếch tán của các nguyên tử mà quá trình xử lý nhiệt được dựa trên. Cơ chế hiệu quả nhất cho sự chuyển động của các nguyên tử trong mạng tinh thể có thể được hình dung như sự chuyển động của các vị trí mạng trống, luôn có trong bất kỳ tinh thể nào. Ở nhiệt độ cao, do tốc độ khuếch tán tăng, quá trình chuyển cấu trúc không cân bằng của một chất thành trạng thái cân bằng được đẩy nhanh. Nhiệt độ mà tốc độ khuếch tán tăng lên đáng kể là không giống nhau đối với các kim loại khác nhau. Nó thường cao hơn đối với kim loại có nhiệt độ nóng chảy cao. Trong vonfram, với điểm nóng chảy của nó là 3387 C, sự kết tinh lại không xảy ra ngay cả ở nhiệt đỏ, trong khi nhiệt luyện hợp kim nhôm nóng chảy ở nhiệt độ thấp trong một số trường hợp có thể được thực hiện ở nhiệt độ phòng.

Trong nhiều trường hợp, xử lý nhiệt liên quan đến việc làm lạnh rất nhanh, được gọi là dập tắt, để bảo toàn cấu trúc được hình thành ở nhiệt độ cao. Mặc dù, nói một cách chính xác, cấu trúc như vậy không thể được coi là ổn định về mặt nhiệt động học ở nhiệt độ phòng, trong thực tế, nó khá ổn định do tốc độ khuếch tán thấp. Rất nhiều hợp kim hữu ích có cấu trúc "siêu bền" tương tự.

Những thay đổi do xử lý nhiệt có thể có hai loại chính. Đầu tiên, cả trong kim loại nguyên chất và hợp kim, những thay đổi có thể chỉ ảnh hưởng đến cấu trúc vật lý. Đây có thể là những thay đổi trong trạng thái ứng suất của vật liệu, những thay đổi về kích thước, hình dạng, cấu trúc tinh thể và hướng của các hạt tinh thể của nó. Thứ hai, cấu trúc hóa học của kim loại cũng có thể thay đổi. Điều này có thể được thể hiện trong việc làm mịn các thành phần không đồng nhất và hình thành các kết tủa của một pha khác, tương tác với khí quyển xung quanh được tạo ra để làm sạch kim loại hoặc tạo cho nó các đặc tính bề mặt mong muốn. Các thay đổi của cả hai loại có thể xảy ra đồng thời.

Giảm bớt căng thẳng. Biến dạng nguội làm tăng độ cứng và tính giòn của hầu hết các kim loại. Đôi khi "làm việc chăm chỉ" như vậy là mong muốn. Kim loại màu và hợp kim của chúng thường được cán nguội ở một mức độ nào đó. Thép nhẹ cũng thường được làm cứng bằng cách tạo hình nguội. Thép cacbon cao đã được cán nguội hoặc kéo nguội để tăng cường độ bền cần thiết, ví dụ, để chế tạo lò xo, thường được ủ giảm ứng suất, được nung nóng đến nhiệt độ tương đối thấp, tại đó vật liệu vẫn gần như cứng như trước, nhưng biến mất trong nó. tính không đồng nhất của sự phân bố ứng suất bên trong. Điều này làm giảm xu hướng nứt, đặc biệt là trong môi trường ăn mòn. Sự giảm ứng suất như vậy xảy ra, như một quy luật, do chảy nhựa cục bộ trong vật liệu, không dẫn đến những thay đổi trong cấu trúc tổng thể.

Kết tinh lại. Với các phương pháp tạo hình kim loại khác nhau, thường phải thay đổi rất nhiều hình dạng của phôi. Nếu quá trình tạo hình phải được thực hiện ở trạng thái nguội (thường được quyết định bởi các cân nhắc thực tế), thì cần phải chia quá trình thành một số bước, giữa chúng thực hiện kết tinh lại. Sau giai đoạn biến dạng đầu tiên, khi vật liệu được tăng cường đến mức biến dạng tiếp theo có thể dẫn đến đứt gãy, phôi được nung đến nhiệt độ cao hơn nhiệt độ ủ giảm ứng suất và được phép kết tinh lại. Do sự khuếch tán nhanh chóng ở nhiệt độ này, một cấu trúc hoàn toàn mới được hình thành do sự sắp xếp lại nguyên tử. Bên trong cấu trúc hạt của vật liệu bị biến dạng, các hạt mới bắt đầu phát triển, theo thời gian sẽ thay thế hoàn toàn nó. Đầu tiên, các hạt mới nhỏ được hình thành ở những nơi mà cấu trúc cũ bị xáo trộn nhiều nhất, cụ thể là ở ranh giới hạt cũ. Sau khi ủ thêm, các nguyên tử của cấu trúc bị biến dạng tự sắp xếp lại theo cách mà chúng cũng trở thành một phần của hạt mới, phát triển và cuối cùng hấp thụ toàn bộ cấu trúc cũ. Phôi gia công vẫn giữ nguyên hình dạng cũ của nó, nhưng bây giờ nó được làm bằng vật liệu mềm, không bị áp lực và có thể chịu một chu kỳ biến dạng mới. Quá trình như vậy có thể được lặp lại nhiều lần, nếu yêu cầu của một mức độ biến dạng nhất định.

Gia công nguội là biến dạng ở nhiệt độ quá thấp để kết tinh lại. Đối với hầu hết các kim loại, nhiệt độ phòng tương ứng với định nghĩa này. Nếu quá trình biến dạng được thực hiện ở nhiệt độ đủ cao để quá trình kết tinh lại có thời gian kéo theo sự biến dạng của vật liệu, thì quá trình gia công như vậy được gọi là nóng. Chỉ cần nhiệt độ duy trì đủ cao, nó có thể bị biến dạng tùy ý. Trạng thái nóng của kim loại được xác định chủ yếu bằng cách nhiệt độ của nó gần với điểm nóng chảy. Độ dẻo cao của chì có nghĩa là nó dễ dàng kết tinh lại, có nghĩa là nó có thể làm việc "nóng" ở nhiệt độ phòng.

Kiểm soát kết cấu. Nói chung, các tính chất vật lý của hạt không giống nhau theo các hướng khác nhau, vì mỗi hạt là một đơn tinh thể với cấu trúc tinh thể riêng của nó. Các đặc tính của mẫu kim loại là kết quả của việc lấy trung bình của tất cả các loại ngũ cốc. Trong trường hợp hướng hạt ngẫu nhiên, các tính chất vật lý chung là giống nhau theo mọi hướng. Mặt khác, nếu một số mặt phẳng tinh thể hoặc hàng nguyên tử của hầu hết các hạt là song song, thì các đặc tính của mẫu trở nên "dị hướng", tức là phụ thuộc vào hướng. Trong trường hợp này, cốc thu được bằng cách đùn sâu từ một đĩa tròn, sẽ có "lưỡi" hoặc "festoons" ở mép trên, do thực tế là theo một số hướng, vật liệu dễ bị biến dạng hơn các hướng khác. Trong tạo hình cơ học, tính không đẳng hướng của các đặc tính vật lý, như một quy luật, là không mong muốn. Nhưng trong các tấm vật liệu từ tính cho máy biến áp và các thiết bị khác, điều rất mong muốn là hướng của từ hóa dễ dàng, trong các đơn tinh thể được xác định bởi cấu trúc tinh thể, trùng với tất cả các hạt với hướng cho trước của từ thông. Do đó, "định hướng ưa thích" (kết cấu) có thể có hoặc có thể không được mong muốn, tùy thuộc vào mục đích của vật liệu. Nói chung, khi vật liệu kết tinh lại, hướng ưu tiên của nó sẽ thay đổi. Bản chất của định hướng này phụ thuộc vào thành phần và độ tinh khiết của vật liệu, vào loại và mức độ biến dạng nguội, cũng như thời gian và nhiệt độ ủ.

Kiểm soát kích thước hạt. Các tính chất vật lý của một mẫu kim loại phần lớn được xác định bởi kích thước hạt trung bình. Các đặc tính cơ học tốt nhất hầu như luôn luôn tương ứng với cấu trúc hạt mịn. Giảm kích thước hạt thường là một trong những mục tiêu của xử lý nhiệt (cũng như nấu chảy và đúc). Khi nhiệt độ tăng, sự khuếch tán tăng tốc, và do đó kích thước hạt trung bình tăng lên. Các ranh giới hạt thay đổi do đó các hạt lớn hơn phát triển bằng giá của các hạt nhỏ hơn, cuối cùng biến mất. Do đó, các quá trình gia công nóng cuối cùng thường được thực hiện ở nhiệt độ thấp nhất có thể để kích thước hạt càng nhỏ càng tốt. Làm việc nóng ở nhiệt độ thấp thường được cung cấp một cách có chủ ý, chủ yếu là để giảm kích thước hạt, mặc dù kết quả tương tự có thể đạt được bằng cách làm lạnh sau đó là kết tinh lại.

Đồng nhất hóa. Các quá trình nêu trên xảy ra cả trong kim loại nguyên chất và hợp kim. Nhưng có một số quá trình khác chỉ có thể thực hiện được trong vật liệu kim loại có chứa hai thành phần trở lên. Vì vậy, ví dụ, trong quá trình đúc một hợp kim, gần như chắc chắn sẽ có sự không đồng nhất trong thành phần hóa học, được xác định bởi một quá trình hóa rắn không đồng đều. Trong hợp kim cứng, thành phần của pha rắn, được tạo thành tại mỗi thời điểm nhất định, không giống như trong pha lỏng, ở trạng thái cân bằng với nó. Do đó, thành phần của chất rắn xuất hiện ở thời điểm đầu đông đặc sẽ khác so với khi kết thúc quá trình đông đặc, và điều này dẫn đến sự không đồng nhất về mặt không gian của chế phẩm trên quy mô vi mô. Tính không đồng nhất như vậy được loại bỏ bằng cách gia nhiệt đơn giản, đặc biệt là kết hợp với biến dạng cơ học.

Làm sạch. Mặc dù độ tinh khiết của kim loại được xác định chủ yếu bởi các điều kiện nấu chảy và đúc, việc tinh chế kim loại thường đạt được bằng cách nhiệt luyện ở trạng thái rắn. Các tạp chất có trong kim loại phản ứng trên bề mặt của nó với không khí mà nó được đốt nóng; do đó, môi trường chứa hydro hoặc chất khử khác có thể chuyển đổi một phần đáng kể các oxit thành kim loại nguyên chất. Độ sâu của việc làm sạch như vậy phụ thuộc vào khả năng khuếch tán của tạp chất từ ​​thể tích lên bề mặt, và do đó được xác định bởi thời gian và nhiệt độ của quá trình xử lý nhiệt.

Tách các pha thứ cấp. Hầu hết các chế độ nhiệt luyện hợp kim đều dựa trên một hiệu ứng quan trọng. Nó liên quan đến thực tế là độ hòa tan ở trạng thái rắn của các thành phần hợp kim phụ thuộc vào nhiệt độ. Không giống như một kim loại nguyên chất, trong đó tất cả các nguyên tử đều giống nhau, trong một thành phần hai thành phần, ví dụ, chất rắn, dung dịch, có các nguyên tử thuộc hai loại khác nhau, phân bố ngẫu nhiên trên các nút của mạng tinh thể. Nếu bạn tăng số lượng nguyên tử lớp thứ hai, bạn có thể đạt đến trạng thái mà chúng không thể thay thế một cách đơn giản các nguyên tử lớp một. Nếu lượng thành phần thứ hai vượt quá giới hạn hòa tan này ở trạng thái rắn, các tạp chất của pha thứ hai xuất hiện trong cấu trúc cân bằng của hợp kim, khác về thành phần và cấu trúc so với các hạt ban đầu và thường nằm rải rác giữa chúng ở dạng riêng lẻ. vật rất nhỏ. Các hạt pha thứ hai như vậy có thể có ảnh hưởng mạnh mẽ đến các tính chất vật lý của vật liệu, tùy thuộc vào kích thước, hình dạng và sự phân bố của chúng. Các yếu tố này có thể được thay đổi bằng cách xử lý nhiệt (nhiệt luyện).

Xử lý nhiệt - quá trình xử lý các sản phẩm làm bằng kim loại và hợp kim bằng cách tiếp xúc với nhiệt để thay đổi cấu trúc và tính chất của chúng theo một hướng nhất định. Hiệu ứng này cũng có thể được kết hợp với hóa học, biến dạng, từ tính, v.v.

Bối cảnh lịch sử về xử lý nhiệt.
Con người đã sử dụng nhiệt luyện kim loại từ thời cổ đại. Quay trở lại thời đại đồ đá cũ, sử dụng phương pháp rèn nguội vàng và đồng bản địa, người nguyên thủy gặp hiện tượng đông cứng, gây khó khăn cho việc chế tạo các sản phẩm có lưỡi mỏng và đầu nhọn, và để phục hồi độ dẻo, người thợ rèn phải nung nguội. -đồng rèn trong lò sưởi. Bằng chứng sớm nhất về việc sử dụng phương pháp ủ làm mềm kim loại cứng có từ cuối thiên niên kỷ thứ 5 trước Công nguyên. e. Quá trình ủ như vậy là hoạt động đầu tiên của quá trình xử lý nhiệt kim loại vào thời điểm nó xuất hiện. Để sản xuất vũ khí và công cụ từ sắt thu được bằng quá trình thổi pho mát, người thợ rèn đã nung nóng phôi sắt để rèn nóng trong lò than. Đồng thời, sắt đã bị cacbon hóa, tức là xảy ra quá trình xi măng hóa, một trong những kiểu xử lý nhiệt hóa học. Khi làm nguội một sản phẩm rèn làm bằng sắt được thấm cacbon trong nước, người thợ rèn phát hiện ra sự gia tăng đáng kể về độ cứng của nó và cải thiện các đặc tính khác. Làm cứng sắt cacbon trong nước được sử dụng từ cuối thế kỷ thứ 2 đến đầu thiên niên kỷ thứ nhất trước Công nguyên. e. Trong "Odyssey" của Homer (thế kỷ 8-7 trước Công nguyên) có những câu như thế này: "Làm thế nào mà một người thợ rèn lao một chiếc rìu nóng đỏ hoặc một chiếc rìu vào nước lạnh, và sắt kêu lên một tiếng, mạnh hơn sắt, cứng lại trong lửa. và nước." Trong thứ 5 c. BC e. gương cường lực Etruscans làm bằng đồng có hàm lượng thiếc cao trong nước (hầu hết có khả năng cải thiện độ bóng khi đánh bóng). Xi măng sắt trong than củi hoặc chất hữu cơ, làm cứng và tôi luyện thép được sử dụng rộng rãi trong thời Trung cổ trong sản xuất dao, kiếm, dũa và các công cụ khác. Không biết thực chất của sự biến đổi bên trong kim loại, các thợ thủ công thời Trung cổ thường cho rằng việc đạt được các đặc tính cao trong quá trình nhiệt luyện kim loại là biểu hiện của các lực lượng siêu nhiên. Cho đến giữa thế kỷ 19. kiến thức của con người về nhiệt luyện kim loại là một tập hợp các công thức nấu ăn được phát triển trên cơ sở kinh nghiệm hàng thế kỷ. Nhu cầu của sự phát triển của công nghệ, và chủ yếu là sự phát triển của sản xuất súng thần công bằng thép, đã dẫn đến việc chuyển đổi nhiệt luyện kim loại từ nghệ thuật sang khoa học. Vào giữa thế kỷ 19, khi quân đội tìm cách thay thế những khẩu pháo bằng đồng và gang bằng những khẩu pháo mạnh mẽ hơn bằng thép, vấn đề làm ra những nòng súng có độ bền cao và đảm bảo là vô cùng gay gắt. Mặc dù thực tế là các nhà luyện kim đã biết các công thức nấu chảy và đúc thép, nhưng các nòng súng rất thường xuyên bị nổ mà không có lý do rõ ràng. D.K. Chernov tại nhà máy thép Obukhov ở St.Petersburg, nghiên cứu các mặt cắt khắc được chuẩn bị từ nòng súng dưới kính hiển vi và quan sát cấu trúc của các vết đứt gãy tại điểm đứt gãy dưới kính lúp, kết luận rằng thép càng cứng thì càng mịn. kết cấu. Năm 1868, Chernov phát hiện ra sự biến đổi cấu trúc bên trong khi làm nguội thép xảy ra ở những nhiệt độ nhất định. mà ông gọi là điểm tới hạn a và b. Nếu thép được nung nóng đến nhiệt độ dưới điểm a, thì nó không thể cứng lại được, và để có được cấu trúc hạt mịn, thép phải được nung đến nhiệt độ trên điểm b. Việc Chernov phát hiện ra các điểm quan trọng của sự biến đổi cấu trúc trong thép đã làm cho nó có thể biện minh một cách khoa học cho việc lựa chọn chế độ nhiệt luyện để có được các đặc tính cần thiết của các sản phẩm thép.

Năm 1906, A. Wilm (Đức), sử dụng duralumin do ông phát minh ra, đã phát hiện ra sự lão hóa sau khi đông cứng (xem Sự lão hóa của kim loại), phương pháp quan trọng nhất để làm cứng hợp kim dựa trên các cơ sở khác nhau (nhôm, đồng, niken, sắt, v.v. ). Trong những năm 30. Thế kỷ 20 Quá trình xử lý nhiệt cơ đối với các hợp kim đồng bị lão hóa đã xuất hiện, và vào những năm 1950, quá trình xử lý nhiệt cơ đối với thép, giúp tăng đáng kể độ bền của sản phẩm. Các loại xử lý nhiệt kết hợp bao gồm xử lý nhiệt từ, giúp sản phẩm có thể làm mát trong từ trường, cải thiện một số tính chất từ ​​của chúng.

Nhiều nghiên cứu về sự thay đổi cấu trúc và tính chất của kim loại và hợp kim dưới tác dụng nhiệt đã dẫn đến một lý thuyết chặt chẽ về nhiệt luyện kim loại.

Việc phân loại các loại nhiệt luyện dựa trên loại thay đổi cấu trúc nào của kim loại xảy ra trong quá trình tiếp xúc nhiệt. Xử lý nhiệt kim loại được chia nhỏ thành xử lý nhiệt, chỉ bao gồm tác dụng nhiệt lên kim loại, xử lý hóa-nhiệt, kết hợp các hiệu ứng nhiệt và hóa học, và nhiệt cơ, kết hợp hiệu ứng nhiệt và biến dạng dẻo. Thực ra nhiệt luyện bao gồm các loại sau: ủ loại 1, ủ loại 2, làm cứng không biến hình và có biến đổi đa hình, già hóa và tôi luyện.

Thấm nitơ là quá trình bão hòa bề mặt của các bộ phận kim loại bằng nitơ nhằm tăng độ cứng, độ bền mòn, giới hạn mỏi và chống ăn mòn. Thấm nitơ được áp dụng cho thép, titan, một số hợp kim, thường là thép hợp kim, đặc biệt là crom-nhôm, cũng như thép có chứa vanadi và molypden.
Quá trình thấm nitơ của thép xảy ra ở nhiệt độ 500 650 C trong amoniac. Trên 400 C, sự phân ly amoniac bắt đầu theo phản ứng NH3 3H + N. Nitơ nguyên tử tạo thành khuếch tán vào kim loại, tạo thành các pha nitơ. Ở nhiệt độ thấm nitơ dưới 591 C, lớp nitrat hóa bao gồm ba giai đoạn (Hình.): Μ Fe2N nitrit, ³ "Fe4N nitrit, ± ferit nitơ chứa khoảng 0,01% nitơ ở nhiệt độ phòng. Ở nhiệt độ thấm nitơ 600 650 C, nhiều hơn và pha ³, do làm nguội chậm, phân hủy ở 591 C thành eutectoid ± + ³ 1. Độ cứng của lớp nitrided tăng lên HV = 1200 (tương ứng với 12 Gn / m2) và được duy trì khi gia nhiệt lặp đi lặp lại lên đến 500 600 C, đảm bảo khả năng chống mài mòn cao của các bộ phận ở nhiệt độ cao Thép nitrat hóa vượt trội hơn đáng kể về khả năng chống mài mòn đối với thép cứng và cứng Quá trình thấm nitơ là một quá trình dài, mất 20-50 giờ để có được một lớp 0,2-0,4 dày mm Tăng nhiệt độ làm tăng tốc độ quá trình, nhưng làm giảm độ cứng của lớp Để bảo vệ những nơi không bị thấm nitơ, người ta sử dụng phương pháp tráng thiếc (đối với thép kết cấu) và mạ niken (đối với thép không gỉ và chịu nhiệt). Tính đàn hồi của lớp thấm nitơ của thép chịu nhiệt đôi khi được thực hiện trong hỗn hợp amoniac và nitơ.
Quá trình thấm nitơ hợp kim titan được thực hiện ở 850 950 C trong nitơ có độ tinh khiết cao (thấm nitơ trong amoniac không được sử dụng do làm tăng độ giòn của kim loại).

Trong quá trình thấm nitơ, một lớp nitrua mỏng phía trên và dung dịch nitơ rắn trong ± -titanium được hình thành. Chiều sâu lớp trong 30 giờ 0,08 mm với độ cứng bề mặt HV = 800 850 (tương ứng với 8,5,5 H / m2). Việc đưa một số nguyên tố hợp kim (Al đến 3%, Zr 3 5%, v.v.) vào hợp kim làm tăng tốc độ khuếch tán của nitơ, tăng chiều sâu của lớp nitrid hóa, và crom làm giảm tốc độ khuếch tán. Quá trình thấm nitơ hợp kim titan trong nitơ hiếm giúp có thể thu được lớp sâu hơn mà không có vùng nitrua giòn.
Thấm nitơ được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp, bao gồm các bộ phận hoạt động ở nhiệt độ lên đến 500-600 C (lót xi lanh, trục khuỷu, bánh răng, cặp ống chỉ, các bộ phận của thiết bị nhiên liệu, v.v.).
Lít .: Minkevich A.N., Xử lý nhiệt hóa kim loại và hợp kim, xuất bản lần thứ 2, M., 1965: Gulyaev A.P. Luyện kim, xuất bản lần thứ 4, M., 1966.