Warmte behandelen is een groep van industriële en metaalbewerking processen die worden gebruikt om de fysieke en soms chemische, eigenschappen van een materiaal te veranderen. De meest voorkomende toepassing is metallurgische. Warmtebehandelingen worden ook gebruikt bij de vervaardiging van tal van andere materialen, zoals glas.

Hot Metal

Warmte-behandeling omvat het gebruik van de verwarming of koeling, normaal gesproken aan extreme temperaturen, om een ​​gewenst resultaat, zoals verharding of verweking van een materiaal te bereiken. Warmtebehandeling technieken omvatten gloeien, harden geval, neerslag te versterken, temperen en afschrikken.

Het is opmerkelijk dat terwijl de term warmtebehandeling geldt alleen voor processen waarbij de verwarming en koeling worden gedaan voor het specifieke doel van het veranderen van eigenschappen van opzet, verwarming en koeling vaak incidenteel voorkomen tijdens andere productieprocessen, zoals warm persen of lassen.

Warmtebehandeling Furnace

Thermische behandeling van staal is het proces van verwarming en koeling van koolstofstaal voor de ijzer-de fysische en mechanische eigenschappen te wijzigen zonder dat de oorspronkelijke vorm en grootte. Thermische behandeling wordt vaak geassocieerd met het verhogen van de sterkte van het staal, maar het kan ook worden gebruikt om bepaalde maakbaarheid doelstellingen zoals verbeteren van de bewerkbaarheid, vervormbaarheid te wijzigen, te herstellen ductiliteit etc.

Dus warmte behandelen is een zeer nuttig proces om helpt andere productie-processen en verbeteren ook de prestaties van het product door het vergroten van kracht of levert andere gewenste kenmerken. Hoge carbon staal zijn bijzonder geschikt voor warmtebehandeling, aangezien koolstof staal goed reageren op de behandeling en het commerciële gebruik van staal warmte groter dan die van enig ander materiaal.

Gloeien Processing
Warmtebehandeling is de gecontroleerde verwarming en koeling van metalen om hun fysische en mechanische eigenschappen te veranderen zonder dat het product vorm te geven. Warmte-behandeling wordt soms per ongeluk gebeurt als gevolg van productie-processen die warmte of koelen van de metaal zoals lassen of vormen.
Warmtebehandeling Verwerking in de Furnace
Warmtebehandeling wordt vaak geassocieerd met het verhogen van de sterkte van het materiaal, maar het kan ook worden gebruikt om bepaalde maakbaarheid doelstellingen, zoals het verbeteren van bewerking te wijzigen, te verbeteren vervormbaarheid, te herstellen ductiliteit na een koude werkende operatie. Het is dus een zeer mogelijk productieproces dat niet alleen kan helpen bij andere productie-proces, maar kan ook de prestaties van producten te verbeteren door de kracht of andere gewenste eigenschappen.
Bron: http://www.engineering.uiowa.edu/
Staal zijn bijzonder geschikt voor warmtebehandeling, omdat ze goed reageren op warmtebehandeling en het commerciële gebruik van staal groter dan die van enig ander materiaal. Staalsoorten zijn warmte behandeld voor een van de volgende redenen:
  • Verweking (gloeien, Full gloeien, Spheroidizing, spanningsarm gloeien)
  • Normaliseren
  • Verharding
  • Materiaal Wijziging

Verzachting

Ontharding wordt gedaan om kracht of hardheid te verminderen, te verwijderen restspanningen, het verbeteren van toughnesss, herstellen taaiheid, te verfijnen korrelgrootte of wijzig de elektromagnetische eigenschappen van het staal. Het herstellen van ductiliteit of het verwijderen van inwendige spanningen is een noodzakelijke operatie wanneer een grote hoeveelheid koud werken moet worden uitgevoerd, zoals in een koud walsen operatie of wiredrawing. Gloeien - volledige proces, spheroidizing, normaliseren en ontlaten - austempering, martempering zijn de belangrijkste manieren waarop staal wordt verzacht.

Gloeien is een techniek die gebruikt wordt om koude te werken herstellen en spanningen te ontspannen in een metaal. Gloeien meestal resulteert in een zachte, vervormbare metaalsoorten. Wanneer een gegloeide deel mag afkoelen in de oven, wordt het genoemd een volledige gloeien warmtebehandeling. Wanneer een gegloeide deel wordt verwijderd uit de oven en afgekoeld in de lucht, wordt het genoemd een normalisering van warmtebehandeling. Een stress gloeien is als alleen de eerste fase van gloeien wordt uitgevoerd. De tweede fase van gloeien is herkristallisatie, waar nieuwe stress-vrije granen groeien. De derde fase is korrelgroei, waardoor de bestaande granen groeien.

Het doel van gloeien thermische behandeling kan een of meer van de volgende doelstellingen:

  • Om het staal te verzachten en te bewerkbaarheid te verbeteren.
  • Om de interne spanningen veroorzaakt door een aantal eerdere behandelingen (walsen, smeden, ongelijkmatige koeling) te verlichten.
  • Om grofheid van graan te verwijderen.
  • De behandeling wordt toegepast op smeedwerk, koud werkte platen en draad, en gietstukken.

Gloei-verzachten-Normaliseren Temperatuur

Volledig gloeien is het proces van het langzaam verhogen van de temperatuur ongeveer 50 º C (90 º F) boven de Austenitisch temperatuur lijn A3 of lijn ACM in het geval van Hypoeutectoid (staalsoorten met <0,77% koolstof) en 50 º C (90 º F) in de Austeniet -cementiet regio in het geval van Hypereutectoid (staalsoorten met> 0,77% Carbon).

Het wordt gehouden bij deze temperatuur voldoende tijd voor al het materiaal om te zetten in Austeniet of Austeniet-cementiet gelang van het geval kan zijn. Het is dan langzaam afgekoeld met een snelheid van ongeveer 20 º C / uur (36 º F / uur) in een oven tot ongeveer 50 º C (90 º F) in de ferriet-cementiet bereik. Op dit punt kan het worden gekoeld in de lucht op kamertemperatuur met natuurlijke convectie. Het graan structuur heeft grof bv perliet met ferriet of cementiet (afhankelijk van of hypo of hyper eutectoid). De stalen wordt zacht en buigzaam.

De microstructuur van de grove korrel 0,2 procent koolstofstaal wordt weergegeven aan (een) in de bovenstaande figuur. Wanneer dit staal wordt verwarmd, zal geen verandering optreden tot aan het kruispunt lagere kritische temperatuur lijn A1. Bij die temperatuur, zal transformeren door eutectoid reactie perliet gebieden tot kleine korrels van austeniet, maar de oorspronkelijke grote ferrietkorrels zal ongewijzigd blijven zoals weergegeven onder (b) in de bovenstaande figuur. Te verfijnen deze grote ferrietkorrels wordt het materiaal verder verhit. Vervolg verwarming tussen de A1 en A3 lijnen zullen transformeren grote ferrietkorrels tot kleine korrels van austeniet, zodat boven de A3 lijn (bovenste kritische temperatuur lijn) zal de gehele microstructuur vertonen slechts kleine korrels van austeniet zoals weergegeven bij (c) in bovenstaande figuur . Nu ovenkoeling (zeer langzame afkoeling) van deze toestand zal resulteren in kleine korrels van proeutectoid ferriet en kleine gebieden van grof lamellair perliet zoals bij (d) in bovenstaande figuur. Daarom is de juiste annealing temperatuur voor de volledige gloeien van hypoeutectoid staal is ongeveer 50 ° C boven de A3 lijn.

Verfijning van de korrelgrootte van hypereutectoid staal zal optreden ongeveer ongeveer 50 ° C boven de onderste kritische temperatuur (A3, een) lijn. Verhitting boven deze temperatuur zal coarsen de austenitische granen, die op koeling, zal transformeren tot grote perliet gebieden. De microstructuur van gegloeid hypereutectoid staal zal bestaan ​​uit grove lamellair perliet gebieden, omringd door een netwerk van een proeutectoid cementiet. Omdat dit overschot cementiet netwerk is bros en heeft de neiging om vlak van zwakte, moet de volledige uitgloeien nooit een laatste warmtebehandeling voor hypereutectoid staal. De aanwezigheid van een dikke en harde korrelgrens zal ook resulteren in slechte bewerkbaarheid.

Spheroidizing

Gegloeid hypereutectoid staal met een microstructuur van perliet en cementiet netwerk geeft over het algemeen een slechte bewerkbaarheid. Omdat cementiet is hard en bros, kan het snijgereedschap niet doorsnijden deze platen. In plaats daarvan, de platen moeten worden doorbroken. Daarom is het gereedschap blootgesteld aan voortdurende schokken laden door de cementiet platen en resulteert in een haveloze afwerking. Een warmte-behandeling proces dat de bewerkbaarheid zal verbeteren staat bekend als spheroidize gloeien. Dit proces zal een nodulair of bolvormige vorm van carbid in een ferritische matrix zoals weergegeven in onderstaande figuur gegeven.

Voor spheroidizing, is de hypereutectoid stalen aangehouden voor een lange tijd bij een temperatuur net onder de onderste lijn of kritische temperatuur wordt verwarmd en gekoeld als alternatief tussen de temperaturen die net boven en net onder de onderste kritieke lijn. Een langere tijd bij de verhoogde temperatuur zal volledig breken de perlitisch structuur en cementiet netwerk. De cementiet zal bollen. De cementiet deeltjes en de gehele structuur wordt genoemd spheroidite. Deze structuur is het wenselijk wanneer minimum hardheid, maximale taaiheid en maximale bewerkbaarheid zijn vereist.

Een laag koolstofgehalte staal zijn zelden spheroidized voor de bewerking, omdat ze overdreven zacht en kleverig in de spheoridized omstandigheden. Het snijgereedschap zal de neiging hebben om het materiaal in plaats van snijden te duwen, waardoor overmatige hitte en slijtage op het scherpst van tip.If staal is te lang bewaard bij spheroidize-annealing temperatuur, zal de cementiet deeltjes smelten samen en worden uitgerekt, waardoor de bewerkbaarheid.

Spanningsarm gloeien

Spanningsarm gloeien wordt ook wel onderkritisch gloeien. Het is nuttig in het verwijderen van restspanningen ten gevolge van zware machinale bewerking of andere koude-werkprocessen. Het is meestal uitgevoerd bij temperaturen beneden de kritische temperatuur lijn. Het is meestal geselecteerd tussen 1000 en 1200 ° C.

Normaliseren

Het normaliseren van staal is uitgevoerd door verwarming van ongeveer 100 ° C boven de bovenste kritische temperatuur lijn (A3 of Acm), gevolgd door afkoeling in stilstaande lucht tot kamertemperatuur. Het normaliseren temperatuur bereik wordt weergegeven in de figuur eerder gegeven voor de annealing temperatuur. Het kan worden opgemerkt dat voor hypereutectoid staalsoorten, het noodzakelijk is om het te verhitten boven de Acm lijn om de cementiet netwerk te ontbinden. Het doel van het normaliseren is harder en sterker staal, dan een volledig gloeien zo te produceren, dat voor sommige toepassingen kan het normaliseren van een laatste warmtebehandeling worden. Normaliseren wordt ook uitgevoerd om de bewerkbaarheid te verbeteren.

De toename van de afkoelsnelheid te wijten aan luchtkoeling ten opzichte van ovenkoeling in geval van volledige gloeien van invloed op de transformatie van austeniet en de daaruit voortvloeiende microstructuur. Omdat de koeling wordt niet uitgevoerd onder evenwicht omstandigheden kan de ijzer-ijzer carbide diagram niet worden gebruikt om de verhoudingen van proeutectoid ferriet en perliet (in geval van hypoeutectoid staal) of proeutectoid cementiet en perliet (in geval van hypereutectoid staal) voorspellen dat Er bestaan ​​bij kamertemperatuur.

Er is minder tijd voor de vorming van de proeutectoid onderdeel; er bijgevolg minder proeutectoid ferriet in genormaliseerd hypoeutectoid staal en minder proeutectoid cementiet in hypereutectoid staal in vergelijking met degenen gegloeid. Voor hypereutectoid staal, zal normaliseren verminderen de continuïteit van het proeutectoid cementiet-netwerk, en in sommige gevallen kan het geheel worden onderdrukt. Want het was de aanwezigheid van de cementiet netwerk dat de kracht van de gegloeide hypereutectoid staal afneemt, moet genormaliseerd staal laten een toename in kracht.

Naast het beïnvloeden van de hoeveelheid proeutectoid bestanddelen die zal vormen, zal het sneller afkoelsnelheid in het normaliseren van ook van invloed op de temperatuur van austeniet transformatie en de fijnheid van het perliet. In het algemeen, hoe sneller de afkoelsnelheid, hoe lager de temperatuur van austeniet transformatie en hoe fijner de perliet.

Verharding

Verharden van staal wordt gedaan om de kracht en de slijtage eigenschappen te vergroten. Een van de eerste vereisten voor het harden is voldoende koolstof en aluminium inhoud. Als er voldoende koolstofgehalte dan het staal kan rechtstreeks worden verhard. Anders is de oppervlakte van het deel moet worden Carbon verrijkt met behulp van enkele diffusie behandeling verharding technieken.

In dit proces, is austeniet omgezet in martensiet als gevolg van een quenching (snelle afkoeling) van oven tot kamertemperatuur.

De aanbevolen temperatuur voor harden hypoeutectoid staal is ongeveer 50 ° C boven de bovenste kritische temperatuur lijn. Dit is hetzelfde als de aanbevolen annealing temperatuur. Voor gewone-carbon staal hypereutectoid de aanbevolen harden temperatuur ligt gewoonlijk tussen de ACM en de A3, 1 lijnen (ongeveer 50 ° C boven de A3, 1 lijn, net als de aanbevolen annealing temperatuur), daarom onopgeloste carbiden de neiging zou hebben om aanwezig te zijn in de microstructuur bij kamertemperatuur. De ACM lijn stijgt zo sterk dat een te hoge temperatuur kan nodig zijn om alle proeutectoid cementiet oplossen in het austeniet. Dit heeft de neiging om ongewenste grove austeniet korrelgrootte te ontwikkelen, met gevaar van scheurvorming op de koeling.

Onder langzaam of matig koelsnelheden, de koolstofatomen in staat zijn om uit diffuse van de austeniet structuur. De ijzeratomen dan wat verplaatsen om te worden bcc (body-centered cubic). Dit gamma aan alfa-transformatie vindt plaats door een proces van nucleatie en groei en is afhankelijk van de tijd. Met een nog verdere toename van de afkoelsnelheid, onvoldoende tijd voor de koolstof uit diffuse van de oplossing, en hoewel sommige beweging van ijzeratomen plaatsvindt, de structuur kan niet worden bcc terwijl de koolstof wordt gevangen in oplossing. De resulterende structuur, de zogenaamde martensiet is oververzadigde solide oplossing van koolstof gevangen in een minder dicht (dan bcc) body-centered tetragonale structuur. In deze structuur, twee dimensies van de eenheidscel zijn gelijk, maar de derde is iets uitgebreid als gevolg van de gevangen koolstof. Deze zeer vervormd rooster structuur is de belangrijkste reden voor de hoge hardheid van martensiet. Na een drastische afkoeling (quenching), martensiet verschijnt microscopisch als een witte naaldvormige of naaldvormige structuur soms beschreven als een stapel stro. In de meeste staalsoorten, de martensiet structuur lijkt vaag en onoplosbare. De transformatie is diffusionless, en er is geen verandering in de chemische samenstelling. Kleine volumes van austeniet plotseling veranderen kristalstructuur door knippen actie.

De transformatie gaat alleen tijdens de koeling en ophoudt als koeling wordt onderbroken. Daarom is de transformatie hangt alleen op de daling van de temperatuur en is onafhankelijk van de tijd. Een transformatie van dit type wordt gezegd dat athermische, in tegenstelling tot een die zich zal voordoen bij constante temperatuur (isotherm transformatie). De hoeveelheid martensiet gevormd met dalende temperatuur is niet lineair. Het aantal martensiet naalden produceerde in eerste instantie klein is, dan is het aantal toeneemt, en tot slot, het einde, het verlaagt opnieuw. De temperatuur van de start van de vorming van martensiet is bekend als Ms temperatuur en die van het einde van de martensiet formatie staat bekend als de Mf temperatuur. Als het staal wordt gehouden op elke temperatuur onder de mevrouw, zal de transformatie naar martensiet niet meer verder, tenzij de temperatuur is gedaald.

De martensiet transformatie van een bepaalde legering niet kan worden onderdrukt, noch kan de mevrouw, de temperatuur worden gewijzigd door het veranderen van de afkoelsnelheid. Het temperatuurbereik van de vorming van martensiet is kenmerkend voor een bepaalde legering. De Ms temperatuur lijkt een functie van de chemische samenstelling alleen. Er zijn verschillende formules. Een dergelijke formule is als onder.

Ms (° F) = 1000 - (650 x% C) - (70 x% Mn) - (35 x% Ni) - (70 x% Cr) - (50 x% Mo)

Martensiet is waarschijnlijk nooit in een toestand van echt evenwicht, maar het kan voor onbepaalde tijd blijven bestaan ​​op of omstreeks kamertemperatuur. De structuur kan worden beschouwd als een overgang tussen de onstabiele austeniet fase en de uiteindelijke evenwicht toestand van een mengsel van ferriet en cementiet.

Hoewel martensiet is altijd moeilijker dan het austeniet waaruit het vormt, extreme hardheden zijn mogelijk alleen in staal dat er voldoende koolstof bevatten. Zoals weergegeven in de afbeelding hieronder gegeven, de hardheid van martensiet neemt snel toe in eerste instantie met een toename van het koolstofgehalte, tot ongeveer Rockwell C 60 op 0,4 procent koolstof. Voorbij dat punt de curve vlakt af, en op de eutectoid samenstelling, het gaat over Rockwell C 65.

Materiaal Wijziging

Warmtebehandeling wordt gebruikt om eigenschappen van materialen te wijzigen in aanvulling op verharding en verzachting. Deze processen veranderen het gedrag van de staalsoorten in een gunstige manier om de levensduur, bijvoorbeeld, stress verlichten, of sterkte-eigenschappen, bijvoorbeeld cryogene behandeling, of een andere gewenste eigenschappen, bijvoorbeeld, de lente veroudering te maximaliseren.

Hot Metal Decoratieve. Bron: http://www.spec-net.com.au /

Denk verder dan verticale vlakken en voer een nieuwe dimensie met het oppervlak Hot Metal. Hot Metal decoratieve horizontale toepassingen zoals tafels, bureaus, bankje tops, displays en dramatische centrum stukken zijn het winnen van beroep en design populariteit.

Referentie:

  1. http://gadgetflash.com/
  2. http://gadgetflashstore.com/
  3. http://en.wikipedia.org/wiki/Heat_treating
  4. http://www.efunda.com/processes/heat_treat/
  5. http://www.wisetool.com/
  6. http://practicalmaintenance.net/
  7. http://www.spec-net.com.au/

Je zou ook graag

Wat is Metaalindustrie? Metallurgie is een domein van de materiaalkunde ...
Aluminium "verharding" - Hoe werkt het? De term "thermische behandeling" voor aluminium ...
Warmtebehandeling van Tool Steels gereedschapsstaal verwijst naar een verscheidenheid van ...
Nitreren - Hoe het werkt Nitreren is een geval verharding proces ...
Grab Deze Widget
METALLURGIE HOEK

Willekeurige berichten

  • Karakterisering van materialen
    Karakterisering, wanneer gebruikt in de materiaalkunde, verwijst naar het gebruik van externe technieken om sonde in de interne st ...
  • Microstructuur van metalen
    Microstructuur wordt gedefinieerd als de structuur van een geprepareerd oppervlak of dunne folie van het materiaal zo blijkt uit een microscoop ab ...
  • Toepassing van nanotechnologie
    Met nanotechnologie, een groot aantal materialen en verbeterde producten rekenen op een verandering van de fysische eigenschappen als de ...
  • Metaal spuiten
    Metaal spuiten is het spuiten heet metaal op een oppervlak om een coating te maken ....
  • Halfgeleidermaterialen
    Een halfgeleider is een stof, meestal een vast chemisch element of verbinding, die elektriciteit kunnen geleiden onder bepaalde co ...