AHYW-koneiden pääkoneen lämpökäsittely
Anhui Yawei käyttää tällä hetkellä lämpökäsittelyä kaikille arkin työstökoneille, jotka voivat eliminoida materiaalisen rasituksen minimaalisella muodonmuutoksella pitkään, pääasiassa CNC Synchro Pressbrakes, CNC-automaattipuristimen takaosien, kuitulaserleikkuukoneiden pääkehyksen pääkehyksillä.
Lämpökäsittely (tai lämpökäsittely ) on ryhmä teollisuus- ja metallintyöstömenetelmiä, joita käytetään materiaalin fysikaalisten ja joskus kemiallisten ominaisuuksien muuttamiseen. Yleisin sovellus on metallurginen . Lämpökäsittelyjä käytetään myös monien muiden materiaalien kuten lasin valmistuksessa . Lämpökäsittelyssä käytetään lämmitystä tai jäähdytystä, normaalisti äärimmäisiin lämpötiloihin halutun tuloksen saavuttamiseksi, kuten materiaalin kovettumisen tai pehmenemisen. Lämpökäsittelymenetelmiin kuuluvat hehkutus , kotelointi , saostuksen vahvistaminen , karkaisu , normalisointi ja sammutus . On huomionarvoista, että vaikka termi " lämpökäsittely" koskee vain prosesseja, joissa lämmitys ja jäähdytys tehdään nimenomaan tarkoituksena muuttaa ominaisuuksia tahallaan, lämmitys ja jäähdytys esiintyvät usein satunnaisesti muiden valmistusprosessien, kuten kuumamuovauksen tai hitsauksen aikana.
Metallimateriaalit koostuvat pienten kiteiden mikrorakenteesta, jota kutsutaan "jyvinä" tai kiteisiksi. Jyvien luonne (eli raekoko ja koostumus) on yksi tehokkaimmista tekijöistä, jotka voivat määrittää metallin yleisen mekaanisen käyttäytymisen. Lämpökäsittely tarjoaa tehokkaan tavan manipuloida metallin ominaisuuksia säätämällä diffuusionopeutta ja jäähdytyksenopeutta mikrorakenteessa. Lämmönkäsittelyä käytetään usein metallisen metalliseoksen mekaanisten ominaisuuksien muuttamiseen, kuten ominaisuuksia, kuten kovuus, lujuus, sitkeys, sitkeys ja kimmoisuus.
On olemassa kaksi mekanismia, jotka voivat muuttaa metalliseoksen ominaisuuksia lämpökäsittelyn aikana: martensitin muodostuminen aiheuttaa kiteiden deformoitumisen luonnostaan ja diffuusiomekanismi saa aikaan muutoksia seoksen homogeenisuudessa.
Kiderakenne koostuu atomeista, jotka on ryhmitelty hyvin erityiseen järjestelyyn, jota kutsutaan hilaksi. Useimmissa elementeissä tämä tilaus järjestetään itsestään riippuen olosuhteista, kuten lämpötilasta ja paineesta. Tämä uudelleenjärjestely, jota kutsutaan allotropiaksi tai polymorfisiksi, voi esiintyä useita kertoja, eri lämpötiloissa tietylle metallille. Seoksissa tämä uudelleenjärjestely voi aiheuttaa elementin, joka ei tavallisesti liukene perusmetalliin yhtäkkiä liukenevaksi, kun taas allotrooppisen käänteen ansiosta elementit ovat joko osittain tai kokonaan liukenemattomia.
Kun liukoisessa tilassa diffuusioprosessi aiheuttaa liuenneen elementin atomien leviämisen, yritetään muodostaa homogeeninen jakauma perusmetallin kiteissä. Jos seos jäähdytetään liukenemattomaan tilaan, liuenneiden ainesosien (liuenneiden) atomit voivat siirtyä liuoksesta. Tällainen diffuusio, jota kutsutaan saostukseksi, johtaa nukleaatioon, jossa siirtyvät atomit muodostavat yhdessä raja-alueille. Tämä muodostaa mikrostruktuurin, joka yleensä koostuu kahdesta tai useammasta erillisestä vaiheesta. Esimerkiksi hitaasti jäähdytetty rakenne muodostaa laminoituneen rakenteen, joka koostuu vaihtelevista ferriitti- ja sementtikerroksista pehmeiksi pearliteiksi. Kun teräs on kuumentunut austeniittivaiheeseen ja sitten se sammutetaan vedeksi, mikrorakenne on martensitiivisessä vaiheessa. Tämä johtuu siitä, että teräs muuttuu austeniittisesta vaiheesta martensiittivaiheeseen vaimennuksen jälkeen. On huomattava, että jotkin perliitti tai ferriitti voivat olla läsnä, jos sammutus ei nopeasti jäähtynyt koko teräksestä.
Toisin kuin rautapohjaiset seokset, useimmilla lämpökäsitellyillä seoksilla ei ole ferriittimuunnosta. Näissä seoksissa nukleaatio viljojen rajoissa vahvistaa usein kristallimatriisin rakennetta. Nämä metallit kovettuvat sademäärällä. Tyypillisesti hidasta prosessia lämpötilasta riippuen kutsutaan usein "ikärakenteeksi".
Monet metallit ja ei-metallit näyttävät martensitiomuutoksesta, kun ne jäähdytetään nopeasti (ulkoisilla välineillä, kuten öljyllä, polymeerillä, vedellä jne.). Kun metalli jäähdytetään hyvin nopeasti, liukenemattomat atomit eivät välttämättä pysty siirtymään liuoksesta ajoissa. Tätä kutsutaan "diffuusioon muuttumattomaksi." Kun kristallimatriisi muuttuu alhaisen lämpötilajärjestelyn suhteen, liuennen atomit jäävät loukkuun ristikon sisään. Loukussa olevat atomit estävät kristallimatriisin muuttumasta kokonaan alhaiseen lämpötilaansa allotrooppisesti aiheuttaen leikkausjännityksiä ristikon sisällä. Kun jotkut metalliseokset jäähdytetään nopeasti, kuten teräksestä, martensitiomuunnos koventaa metallia, kun taas toisissa, kuten alumiinissa, metalliseos muuttuu pehmeämmäksi.
Ajan ja lämpötilan vaikutukset
Teräksen aika-lämpötilan muutos (TTT) kaavio. Punaiset käyrät edustavat eri jäähdytysnopeuksia (nopeutta), kun ne jäähdytetään ylemmän kriittisen (A3) lämpötilasta. V1 tuottaa martensitiota. V2: ssä on marteliittiä sekoitettu perliitti, V3 tuottaa bainiittia sekä perliittiä ja matensiittia.
Asianmukainen lämpökäsittely edellyttää tarkkaa lämpötilan hallintaa, tietyn lämpötilan ja jäähdytysnopeuden hallintaa. [12]
Lukuun ottamatta rasitusta, karkaisua ja ikääntymistä useimmat lämpökäsittely aloitetaan kuumentamalla seos ylemmän transformaation (A 3 ) lämpötilan yläpuolella. Tätä lämpötilaa kutsutaan "pidätykseksi", koska A 3- lämpötilassa metalli kokee hystereesin. Tässä vaiheessa kaikki lämpöenergiaa käytetään kristallin muutoksen aikaansaamiseksi, jolloin lämpötila pysähtyy lyhyeksi ajaksi (pidätykset) ja jatkaa kiipeilyä, kun muutos on päättynyt. [13] Siksi seos on lämmitettävä kriittisen lämpötilan yläpuolelle, jotta muutos tapahtuisi. Seosta pidetään yleensä tässä lämpötilassa niin kauan, että lämpö tunkeutuu kokonaan seokseen ja tuo sen täy- dellisesti kiinteään liuokseen.
Koska pienempi raekoko yleensä parantaa mekaanisia ominaisuuksia, kuten sitkeyttä, leikkauslujuutta ja vetolujuutta, nämä metallit kuumennetaan usein lämpötilaan, joka on juuri ylärajan kriittisen lämpötilan yläpuolella, jotta liuoksen jyvät eivät kasva liian suureksi . Esimerkiksi, kun terästä kuumennetaan ylemmän kriittisen lämpötilan yläpuolelle, austeniittimuotoiset pienet jyvät. Nämä kasvavat suuremmiksi, kun lämpötilaa lisätään. Kun jäähdytetään hyvin nopeasti, martensitiomuunnoksen aikana austeniittikoko vaikuttaa suoraan martensitiittiseen raekokoon. Suuremmilla jyvinä on suuria raja-alueita, jotka toimivat heikkona pisteinä rakenteessa. Viljan kokoa ohjataan yleensä rikkoutumisen todennäköisyyden vähentämiseksi.
Diffuusiomuunnos on hyvin riippuvainen ajasta. Metallin jäähdyttäminen yleensä vähentää saostumista paljon alemmalle lämpötilalle. Esimerkiksi austeniitilla on tavallisesti vain ylemmän kriittisen lämpötilan yläpuolella. Kuitenkin, jos austeniitti jäähdytetään tarpeeksi nopeasti, transformaatiota voidaan tukahduttaa satoja astetta alemmalle alemman kriittisen lämpötilan alapuolelle. Tällainen austeniitti on erittäin epästabiili ja jos se annetaan riittävästi aikaa, se saostuu erilaisiin ferriitin ja sementtiteetin mikrorakenteisiin. Jäähdytysnopeutta voidaan käyttää viljan kasvunopeuden säätämiseen tai sitä voidaan jopa käyttää tuottamaan osittain martensiittisia mikrorakenteita. Martensitiomuunnos on kuitenkin aika riippumaton. Jos seos jäähdytetään martensitiomuunnoksen (Ms) lämpötilaan ennen kuin muut mikrorakenteet voivat täysin muodostaa, transformaatio tapahtuu tavallisesti juuri äänen nopeuden alapuolella.
Kun austeniitti jäähdytetään riittävän hitaasti, ettei martensiittimuutoksia tapahdu, austeniitin raekoko vaikuttaa kvantitointiin, mutta yleensä lämpötila ja jäähdytysnopeus ohjaavat raekokoa ja mikrostruktuuria. Kun austeniitti jäähdytetään äärimmäisen hitaasti, muodostuu suuria ferriittikiteitä, jotka on täytetty sementtiteillä pallomaisilla sulkeumilla. Tätä mikrostruktuuria kutsutaan "spereoidiitiksi". Jos jäähdytetään hieman nopeammin, muodostuu karkea perliitti. Jopa nopeampi, ja hieno perliitti muodostuu. Jos jäähdytetty vielä nopeammin, bainiitti muodostuu. Samoin nämä mikrorakenteet muodostuvat myös, jos ne jäähdytetään tiettyyn lämpötilaan ja pidetään siellä sitten tietyn ajan. [17]
Useimmat ei-rautametalliseokset lämmitetään myös liuoksen muodostamiseksi. Useimmin nämä jäähdytetään sitten hyvin nopeasti martensitiomuunnoksen tuottamiseksi, jolloin liuos asetetaan ylikyllästetyksi tilaksi. Seos, joka on paljon pehmeämmässä tilassa, voidaan sitten kylmänä. Tämä kylmätyö lisää metalliseoksen lujuutta ja kovuutta ja muovisen muodonmuutoksen aiheuttamat viat nopeuttavat sadetta lisäämällä kovuutta sen seoksen yläpuolella. Vaikka ne eivät olisikaan kylmät, näiden seosten liuokset yleensä saostuvat, vaikka prosessi voi kestää kauemmin. Joskus näitä metalleja kuumennetaan lämpötilaan, joka on alemman kriittisen lämpötilan (A 1 ) alapuolella, mikä estää uudelleenkiteytyksen saostumisen nopeuttamiseksi.
Levytyöt
Hehkutus (metallurgia)
Hehkutus koostuu metallin lämmittämisestä tiettyyn lämpötilaan ja sen jälkeen jäähdyttämiseen nopeudella, joka tuottaa hienostuneen mikrorakenteen, joka joko osittain tai kokonaan erottaa ainesosat. Jäähdytysnopeus on yleensä hidasta. Hehkutus käytetään useimmiten pehmentämään metallia kylmälle työskentelylle, parantaa työstettävyyttä tai parantaa ominaisuuksia, kuten sähkönjohtavuutta.
Väriseoksissa hehkutus suoritetaan tavallisesti kuumentamalla metalli ylittävän kriittisen lämpötilan yläpuolelta ja jäähtymään sitten hyvin hitaasti, jolloin muodostuu perliittiä. Sekä puhtaissa metalleissa että monissa seoksissa, joita ei voida lämpökäsitellä, käytetään lämpökäsittelyä kylmätyön aiheuttaman kovuuden poistamiseksi. Metallia kuumennetaan lämpötilaan, jossa uudelleenkiteytys voi tapahtua, jolloin korjaantuu muovisen muodonmuutoksen aiheuttamat virheet. Näissä metalleissa jäähdytysnopeudella on yleensä vähäinen vaikutus. Useimmat ei-rautametallit, jotka ovat lämpökäsiteltäviä, ovat myös hehkutettuja lieventämään kylmän työskentelyn kovuutta. Näitä voidaan hitaasti jääh- dyttää, jotta ainesosat saataisiin täysin saostumaan ja tuottamaan puhdistettu mikrostruktuuri.
Rautametallit ovat yleensä joko "täysiä hehkutettuja" tai "prosessia hehkutettuja". Täysi hehkutus vaatii hyvin hidas jäähdytysnopeuden, jotta saadaan karkea perliitti. Prosessihehkutuksessa jäähdytysnopeus voi olla nopeampi; jopa, ja mukaan lukien normalisointi. Prosessihehkutuksen päätavoitteena on tuottaa yhtenäinen mikrorakenne. Muiden kuin rautametalliseosten usein altistetaan erilaisille hehkutusmenetelmille, mukaan lukien "uudelleenkiteytyksen hehkutus", "osittainen hehkutus", "täydellinen hehkutus" ja "lopullinen hehkutus". Kaikkiin hehkutusmenetelmiin ei kuulu uudelleenkiteytystä, kuten stressin lieventämistä.
