Matibabu ya joto ya aloi. Aina za matibabu ya joto

2024 Mwandishi: Howard Calhoun | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2023-12-17 10:41

Utibabu wa joto wa aloi ni sehemu muhimu ya mchakato wa uzalishaji wa madini ya feri na yasiyo na feri. Kama matokeo ya utaratibu huu, metali zinaweza kubadilisha sifa zao kwa maadili yanayotakiwa. Katika makala haya, tutazingatia aina kuu za matibabu ya joto yanayotumiwa katika tasnia ya kisasa.

Kiini cha matibabu ya joto

Wakati wa utengenezaji wa bidhaa zilizomalizika nusu, sehemu za chuma hutiwa joto ili kuzipa sifa zinazohitajika (nguvu, ukinzani dhidi ya kutu na kuchakaa, n.k.). Matibabu ya joto ya aloi ni seti ya michakato iliyoundwa kwa njia ambayo mabadiliko ya kimuundo na kimwili na mitambo hutokea katika aloi chini ya ushawishi wa joto la juu, lakini muundo wa kemikali wa dutu hii huhifadhiwa.

Madhumuni ya matibabu ya joto

Bidhaa za metali zinazotumika kila siku katika sekta zote za uchumi wa taifa lazima zitimize mahitaji ya juu ya kustahimili uvaaji. Metal, kama malighafi, inahitaji kuimarishwa na mali muhimu ya utendaji, ambayo inaweza kuwakuwa wazi kwa joto la juu. Matibabu ya joto ya aloi na joto la juu hubadilisha muundo wa awali wa dutu, inasambaza vipengele vyake vya ndani, kubadilisha ukubwa na sura ya fuwele. Haya yote husababisha kupunguza mkazo wa ndani wa chuma na hivyo kuongeza sifa zake za kimwili na mitambo.

Aina za matibabu ya joto

Utunzaji wa joto wa aloi za chuma hutegemea michakato mitatu rahisi: kupasha joto malighafi (bidhaa iliyokamilika nusu) hadi joto linalohitajika, kuiweka chini ya hali maalum kwa muda unaohitajika na kupoeza haraka. Katika uzalishaji wa kisasa, aina kadhaa za matibabu ya joto hutumiwa, ambayo hutofautiana katika vipengele vingine vya teknolojia, lakini algorithm ya mchakato kwa ujumla inabakia sawa kila mahali.

Kulingana na njia ya kufanya matibabu ya joto, kuna aina zifuatazo:

• Thermal (ugumu, kutuliza, kunyoosha, kuzeeka, matibabu ya cryogenic).
• Utibabu wa Thermo-mechanical unahusisha matibabu ya joto la juu pamoja na kitendo cha mitambo kwenye aloi.
• Chemico-thermal huhusisha matibabu ya joto ya chuma, ikifuatiwa na uboreshaji wa uso wa bidhaa kwa vipengele vya kemikali (kaboni, nitrojeni, chromium, nk.).

Annealing

Annealing ni mchakato wa utengenezaji ambapo metali na aloi hupashwa joto hadi joto lililoamuliwa mapema, na kisha, pamoja na tanuru ambayo utaratibu ulifanyika, baridi polepole sana kawaida. Kama matokeo ya annealing, inawezekana kuondoa inhomogeneities ya utungaji wa kemikalivitu, kupunguza mkazo wa ndani, kufikia muundo wa punjepunje na kuiboresha kama vile, na pia kupunguza ugumu wa aloi ili kuwezesha usindikaji wake zaidi. Kuna aina mbili za annealing ya aina ya kwanza na ya pili.

Upasuaji wa daraja la kwanza unamaanisha matibabu ya joto, kutokana na ambayo kuna mabadiliko kidogo au hakuna kabisa katika hali ya awamu ya aloi. Pia ina aina zake: homogenized - joto la annealing ni 1100-1200, chini ya hali kama hizo aloi huhifadhiwa kwa masaa 8-15, recrystallization (saa t 100-200) annealing hutumiwa kwa chuma kilichochombwa, yaani, kilichoharibika tayari. kuwa baridi.

Annealing ya aina ya pili husababisha mabadiliko makubwa ya awamu katika aloi. Pia ina aina kadhaa:

• Uchimbaji kamili - inapokanzwa aloi 30-50 juu ya alama muhimu ya halijoto ya dutu hii na kupoeza kwa kiwango kilichobainishwa (200/saa - vyuma vya kaboni, 100/saa na 50/saa - aloi ya chini na ya juu -vyuma vya aloi, mtawalia).
• Haijakamilika - inapokanzwa hadi sehemu muhimu na kupoeza polepole.
• Mchanganyiko - halijoto ya kuchuja 1100-1200.
• Isothermal - inapokanzwa hutokea kwa njia sawa na ya kupenyeza kamili, hata hivyo, baada ya hapo, upoaji wa haraka hufanywa hadi halijoto iliyo chini kidogo ya ile muhimu na kuachwa ipoe hewani.
• Iliyokawaida - ufungaji kamili kwa kupoeza kwa baadae chuma hewani, na sio kwenye tanuru.

Ugumu

Kukasirisha ni ghilibana alloy, madhumuni ya ambayo ni kufikia mabadiliko ya martensitic ya chuma, ambayo hupunguza ductility ya bidhaa na kuongeza nguvu zake. Kuzima, pamoja na annealing, inahusisha inapokanzwa chuma katika tanuru juu ya joto muhimu kwa joto la kuzima, tofauti iko katika kiwango cha juu cha baridi kinachotokea katika umwagaji wa kioevu. Kulingana na chuma na hata umbo lake, aina tofauti za ugumu hutumiwa:

• Kufanya ugumu katika mazingira yale yale, yaani kwenye bafu lile lile lenye kimiminiko (maji kwa sehemu kubwa, mafuta kwa sehemu ndogo).
• Kukausha mara kwa mara - upoaji hufanyika katika hatua mbili zinazofuatana: kwanza kwenye kimiminiko (kipoeza kikali) hadi kwenye joto la takriban 300, kisha hewani au kwenye bafu nyingine ya mafuta.
• Imepigwa hatua - bidhaa inapofikia halijoto ya kugumu, hupozwa kwa muda katika chumvi iliyoyeyuka, ikifuatiwa na kupoeza hewani.
• Isothermal - teknolojia inafanana sana na ugumu wa hatua, hutofautiana tu katika muda wa kushikilia wa bidhaa katika halijoto ya mageuzi ya martensitic.
• Ugumu wa kujizuia hutofautiana na aina nyingine kwa kuwa chuma kilichopashwa joto hakijapozwa kabisa, na kuacha eneo la joto katikati ya sehemu. Kutokana na udanganyifu huu, bidhaa hupata mali ya kuongezeka kwa nguvu juu ya uso na viscosity ya juu katikati. Mchanganyiko huu ni muhimu kwa ala za kugonga (nyundo, patasi, n.k.)

Likizo

Kuwasha ni hatua ya mwisho ya matibabu ya joto ya aloi, ambayo huamuamuundo wa mwisho wa chuma. Kusudi kuu la kutuliza ni kupunguza brittleness ya bidhaa ya chuma. Kanuni ni kupasha joto sehemu kwa joto chini ya joto muhimu na kuipunguza. Kwa kuwa njia za matibabu ya joto na kiwango cha kupoeza kwa bidhaa za chuma kwa madhumuni mbalimbali kinaweza kutofautiana, kuna aina tatu za ubaridi:

• Juu - halijoto ya kuongeza joto ni kutoka 350-600 hadi thamani iliyo chini ya ile muhimu. Utaratibu huu hutumiwa mara nyingi kwa miundo ya chuma.
• Wastani - matibabu ya joto katika t 350-500, kawaida kwa bidhaa za spring na chemchemi.
• Chini - halijoto ya kuongeza joto ya bidhaa si zaidi ya 250, ambayo inaruhusu kupata nguvu ya juu na upinzani wa kuvaa kwa sehemu.

Kuzeeka

Kuzeeka ni matibabu ya joto ya aloi, kusababisha michakato ya kuoza kwa chuma kilichojaa zaidi baada ya kuzimwa. Matokeo ya kuzeeka ni ongezeko la mipaka ya ugumu, mavuno na nguvu ya bidhaa ya kumaliza. Sio tu chuma cha kutupwa kinakabiliwa na kuzeeka, lakini pia metali zisizo na feri, ikiwa ni pamoja na aloi za alumini zinazoweza kuharibika kwa urahisi. Ikiwa bidhaa ya chuma inakabiliwa na ugumu huhifadhiwa kwa joto la kawaida, taratibu hutokea ndani yake ambayo husababisha kuongezeka kwa nguvu kwa hiari na kupungua kwa ductility. Hii inaitwa kuzeeka asili kwa chuma. Udanganyifu sawa ukifanywa katika halijoto ya juu, utaitwa kuzeeka kwa bandia.

matibabu ya Cryogenic

Mabadiliko katika muundo wa aloi,ambayo ina maana kwamba mali zao zinaweza kupatikana si tu kwa juu, lakini pia kwa joto la chini sana. Matibabu ya joto ya aloi kwa t chini ya sifuri inaitwa cryogenic. Teknolojia hii inatumika sana katika sekta mbalimbali za uchumi wa taifa kama nyongeza ya matibabu ya joto la juu, kwani inaweza kupunguza kwa kiasi kikubwa gharama ya michakato ya ugumu wa mafuta.

Utibabu wa aloi za cryogenic hufanywa kwa t -196 katika kichakataji maalum cha cryogenic. Teknolojia hii inaweza kuongeza kwa kiasi kikubwa maisha ya huduma ya sehemu iliyotengenezwa kwa mashine na sifa za kuzuia kutu, na pia kuondoa hitaji la matibabu tena.

Matibabu ya Thermo-mechanical

Njia mpya ya kuchakata aloi huchanganya uchakataji wa metali katika halijoto ya juu na ulemavu wa kiufundi wa bidhaa zilizo katika hali ya plastiki. Matibabu ya Thermomechanical (TMT) kulingana na njia ya kukamilisha inaweza kuwa ya aina tatu:

• TMT ya halijoto ya chini ina hatua mbili: ubadilikaji wa plastiki ukifuatiwa na kuzima na kuwasha kwa sehemu. Tofauti kuu kutoka kwa aina zingine za TMT ni halijoto ya kupasha joto hadi hali ya utulivu ya aloi.
• TMT ya halijoto ya juu inahusisha kupasha aloi hadi hali ya martensitic pamoja na ulemavu wa plastiki.
• Awali - urekebishaji unafanywa saa t 20, ikifuatiwa na ugumu na ukali wa chuma.

Matibabu ya kemikali-joto

Badilisha muundo na sifa za aloipia inawezekana kwa msaada wa matibabu ya kemikali-joto, ambayo inachanganya athari za joto na kemikali kwenye metali. Lengo la mwisho la utaratibu huu, pamoja na kutoa nguvu iliyoongezeka, ugumu, na upinzani wa kuvaa kwa bidhaa, pia ni kutoa upinzani wa asidi na upinzani wa moto kwa sehemu hiyo. Kundi hili linajumuisha aina zifuatazo za matibabu ya joto:

• Uwekaji saruji unafanywa ili kuupa uso wa bidhaa nguvu ya ziada. Kiini cha utaratibu ni kueneza chuma na kaboni. Carburizing inaweza kufanyika kwa njia mbili: carburizing imara na gesi. Katika kesi ya kwanza, nyenzo za kusindika, pamoja na makaa ya mawe na activator yake, huwekwa kwenye tanuru na joto kwa joto fulani, ikifuatiwa na kuifanya katika mazingira haya na baridi. Katika kesi ya uhifadhi wa gesi, bidhaa huwashwa katika tanuri hadi 900 chini ya mkondo unaoendelea wa gesi ya kaboni.
• Nitriding ni matibabu ya kemikali-mafuta ya bidhaa za chuma kwa kueneza uso wao katika mazingira ya nitrojeni. Matokeo ya utaratibu huu ni kuongezeka kwa nguvu ya mkazo ya sehemu na kuongezeka kwa upinzani wake wa kutu.
• Cyanidation ni ujazo wa chuma na nitrojeni na kaboni kwa wakati mmoja. Ya kati inaweza kuwa kioevu (iliyoyeyuka kaboni- na chumvi iliyo na nitrojeni) na gesi.
• Utandazaji wa plating ni mbinu ya kisasa ya kupeana uwezo wa kustahimili joto, ukinzani wa asidi na ukinzani wa uvaaji kwa bidhaa za chuma. Uso wa aloi kama hizo umejaa metali mbalimbali (alumini, chromium) na metalloidi (silicon, boroni).

Vipengelematibabu ya joto ya chuma cha kutupwa

Aloi za chuma cha kutupwa huwekwa kwenye matibabu ya joto kwa kutumia teknolojia tofauti kidogo na aloi za metali zisizo na feri. Chuma cha kutupwa (kijivu, nguvu ya juu, aloyed) hupitia aina zifuatazo za matibabu ya joto: annealing (saa t 500-650), kuhalalisha, ugumu (unaoendelea, isothermal, uso), hasira, nitriding (chuma kijivu kutupwa), aluminizing (chuma cha kutupwa cha pearlitic), mchovyo wa chromium. Taratibu hizi zote kama matokeo huboresha kwa kiasi kikubwa mali ya bidhaa za mwisho za chuma: kuongeza maisha ya huduma, kuondoa uwezekano wa nyufa wakati wa matumizi ya bidhaa, kuongeza nguvu na upinzani wa joto wa chuma cha kutupwa.

Matibabu ya joto ya aloi zisizo na feri

Metali na aloi zisizo na feri zina sifa tofauti kutoka kwa nyingine, kwa hivyo huchakatwa kwa mbinu tofauti. Hivyo, aloi za shaba zinakabiliwa na recrystallization annealing ili kusawazisha muundo wa kemikali. Kwa shaba, teknolojia ya annealing ya joto la chini (200-300) hutolewa, kwani alloy hii inakabiliwa na kupasuka kwa hiari katika mazingira ya unyevu. Shaba inakabiliwa na homogenization na annealing saa t hadi 550. Magnésiamu ni annealed, kuzimwa na inakabiliwa na kuzeeka bandia (kuzeeka asili haitokei kwa magnesiamu kuzimwa). Alumini, kama magnesiamu, hupitia njia tatu za matibabu ya joto: annealing, ugumu na kuzeeka, baada ya hapo aloi za alumini zilizopigwa huongeza nguvu zao. Uchakataji wa aloi za titanium ni pamoja na: kuunganisha tena fuwele, ugumu, kuzeeka, nitriding na carburizing.

CV

Utibabu wa joto wa metali na aloi ndio mchakato mkuu wa kiteknolojia katika madini ya feri na yasiyo na feri. Teknolojia za kisasa zina mbinu mbalimbali za matibabu ya joto ili kufikia mali zinazohitajika za kila aina ya aloi zilizosindika. Kila chuma kina joto lake muhimu, ambayo ina maana kwamba matibabu ya joto yanapaswa kufanyika kwa kuzingatia sifa za kimuundo na physico-kemikali ya dutu. Hatimaye, hii haitafanikisha tu matokeo yanayotarajiwa, lakini pia kurahisisha kwa kiasi kikubwa michakato ya uzalishaji.