Wärmebehandlung bezieht sich auf einen Metallwarmbearbeitungsprozess, bei dem Materialien erhitzt, isoliert und gekühlt werden, um die gewünschte Struktur und Eigenschaften im festen Zustand zu erhalten.
Wärmebehandlung
1. Normalisieren:
Wärmebehandlung perlitischer Strukturen durch Erhitzen von Stahl auf einen kritischen Punkt, AC3 oder eine geeignete Temperatur und Abkühlen nach einer bestimmten Zeit.
2. Glühen:
Ein Wärmebehandlungsprozess zum Kühlen in Luft. Erwärmen Sie das Werkstück aus hypoeutektoidem Stahl auf 20 - 40 Grad über AC3. Kühlen Sie sich nach einer Zeit der Hitzekonservierung langsam (oder in Sand oder Kalk vergraben) auf weniger als 500 Grad
3. Wärmebehandlung mit fester Lösung:
Die Legierungen werden bei konstanter Temperatur auf eine einphasige Hochtemperaturzone erhitzt, wodurch die überschüssige Phase vollständig in der festen Lösung gelöst werden kann, die dann rasch abgekühlt wird, um eine übersättigte feste Lösung zu erhalten.
4. Altern:
Die Eigenschaften von Legierungen ändern sich mit der Zeit, wenn sie bei Raumtemperatur oder etwas über Raumtemperatur nach der Wärmebehandlung in fester Lösung oder der kaltplastischen Verformung angeordnet werden.
5. Behandlung mit fester Lösung:
Um alle Komponenten in der Legierung aufzulösen, verstärken Sie die feste Lösung, verbessern Sie die Zähigkeit und die Korrosionsbeständigkeit, beseitigen Sie Spannungen und erweichen Sie, um die Verarbeitung und das Formen fortzusetzen.
6. Alterungsbehandlung:
Erhöhen Sie die Temperatur, ermöglichen Sie die Ausfällung der verstärkten Phasenausfällung, können aushärten, verbessern Sie die Intensität.
7. Löschen:
Der Austenit des Stahls wird mit einer geeigneten Abkühlgeschwindigkeit abgekühlt, so dass das Werkstück im Querschnitt oder in einem bestimmten Bereich in Martensit umgewandelt wird.
8. Anlassen:
Das gehärtete Werkstück wird für eine bestimmte Zeit auf eine geeignete Temperatur unterhalb des kritischen Punkts AC1 erhitzt, die dann durch ein Verfahren gekühlt wird, das die Anforderungen erfüllt, um die gewünschte Mikrostruktur und die gewünschten Eigenschaften zu erhalten.
9. Aufkohlung von Stahl
Die Aufkohlung ist ein Prozess der gleichzeitigen Infiltration von Kohlenstoff und Stickstoff in die Stahloberfläche. Carbonitrieren wird traditionell auch als Cyanierung bezeichnet. Das Carbonitrieren von Gas mit mittlerer Temperatur und von Gas mit niedriger Temperatur ist weit verbreitet. Der Hauptzweck des Kohlenstoffnitrierens ist die Verbesserung der Härte, Verschleißfestigkeit und Dauerfestigkeit von Stahl. Niedertemperaturgaskarbonitrieren, hauptsächlich Nitrieren. Sein Hauptzweck ist die Verbesserung der Verschleißfestigkeit und des Anti-Bisses von Stahl.
10. Vergüten und Anlassen
Die Wärmebehandlung in Kombination mit dem Abschrecken und Anlassen wird üblicherweise als Abschrecken und Anlassen bezeichnet. Es wird häufig in wichtigen Bauteilen aller Art eingesetzt, insbesondere bei Verbindungen, Bolzen, Zahnrädern und Wellen, die unter wechselnden Belastungen arbeiten. Die mechanischen Eigenschaften des Anlassens von Sorbit sind besser als die des Normalisierens von Sorbit bei gleicher Härte. Seine Härte hängt von der Anlasstemperatur ab und hängt von der Anlassstabilität von Stahl und der Querschnittsabmessung des Werkstücks ab, im Allgemeinen zwischen HB200 und 350.
Prozessmerkmale
Metallwärmebehandlung ist einer der wichtigen Prozesse in der mechanischen Fertigung. Im Vergleich zu anderen Bearbeitungsverfahren ändert die Wärmebehandlung die Form und die chemische Zusammensetzung des Werkstücks im Allgemeinen nicht. Durch Ändern der Mikrostruktur im Werkstück oder durch Ändern der chemischen Zusammensetzung auf der Werkstückoberfläche wird die Leistung des Werkstücks verbessert oder verbessert. Sie zeichnet sich durch eine Verbesserung der inneren Qualität des Werkstücks aus, die im Allgemeinen mit dem bloßen Auge nicht sichtbar ist.
Um dem Metallwerkstück die erforderlichen mechanischen Eigenschaften, physikalischen Eigenschaften und chemischen Eigenschaften zu verleihen, ist neben einer vernünftigen Auswahl von Materialien und verschiedenen Formen häufig ein Wärmebehandlungsprozess erforderlich. Eisen und Stahl ist das am häufigsten verwendete Material in der mechanischen Industrie. Bei einer komplexen Mikrostruktur können Eisen und Stahl durch Wärmebehandlung kontrolliert werden. Daher ist die Wärmebehandlung von Eisen und Stahl der Hauptinhalt der Metallwärmebehandlung. Darüber hinaus können die mechanischen, physikalischen und chemischen Eigenschaften von Aluminium, Kupfer, Magnesium, Titan und anderen Legierungen durch Wärmebehandlung verändert werden, um unterschiedliche Leistungen zu erzielen. [1]
Thermischer Prozess
Der technologische Prozess
Der Wärmebehandlungsprozess umfasst im Allgemeinen drei Prozesse des Erhitzens, der Wärmespeicherung und des Kühlens, manchmal nur zwei Prozesse des Erhitzens und Kühlens. Diese Prozesse sind miteinander verbunden und ununterbrochen. Das Erhitzen ist einer der wichtigen Prozesse der Wärmebehandlung. Es gibt viele Erwärmungsmethoden für die Metallwärmebehandlung. Holzkohle und Kohle wurden zuerst als Wärmequellen verwendet, kürzlich wurden flüssige und gasförmige Brennstoffe verwendet. Die Anwendung von Elektrizität macht das Heizen leicht steuerbar und frei von Umweltverschmutzungen. Diese Wärmequellen können direkt oder indirekt durch geschmolzenes Salz oder Gold und schwebende Teilchen erhitzt werden. Wenn Metall erhitzt wird, ist das Werkstück Luft ausgesetzt, und es kommt häufig zu Oxidation und Entkohlung (dh Verringerung des Kohlenstoffgehalts auf der Oberfläche von Stahlteilen), was sich negativ auf die Oberflächenleistung der Teile auswirkt. Infolgedessen wird das Metall normalerweise in einer kontrollierten oder schützenden Atmosphäre, Salzschmelze und Vakuum erhitzt. Sie können auch mit dem Schutz von Farbe oder Verpackung erhitzt werden. Die Heiztemperatur ist einer der wichtigsten technologischen Parameter des Wärmebehandlungsprozesses. Die Auswahl und Steuerung der Heiztemperatur ist der Schlüssel zur Gewährleistung der Wärmebehandlungsqualität. Die Erwärmungstemperatur variiert mit dem Metallmaterial und dem Zweck der Wärmebehandlung, wird jedoch im Allgemeinen über die Phasenänderungstemperatur erhitzt, um das Hochtemperaturgewebe zu erhalten. Außerdem dauert das Umformen eine gewisse Zeit. Wenn also die Oberflächentemperatur des metallischen Werkstücks die Anforderung erfüllt, muss es bei dieser Temperatur eine bestimmte Zeit einhalten, um die Innen- und Außentemperaturen konstant zu halten und die Mikrostruktur vollständig umzuwandeln. Diese Zeit wird als Haltezeit bezeichnet. Wenn eine Erwärmung mit hoher Energiedichte und eine Oberflächenwärmebehandlung angewendet werden, ist die Erwärmungsgeschwindigkeit extrem hoch, und es gibt im Allgemeinen keine Wärmeschutzzeit, während die Wärmeschutzzeit der chemischen Wärmebehandlung normalerweise länger ist.
Die Kühlung ist auch ein unverzichtbarer Schritt im Wärmebehandlungsprozess. Die Kühlmethode variiert mit verschiedenen Prozessen und steuert die Kühlgeschwindigkeit. Im Allgemeinen ist die Abkühlgeschwindigkeit des Temperns am langsamsten, die Abkühlgeschwindigkeit der Normalisierung ist schneller und die Abkühlgeschwindigkeit des Abschreckens ist schneller. Es gibt jedoch unterschiedliche Anforderungen an verschiedene Stahlsorten. Zum Beispiel kann harter harter Stahl mit normaler Kühlgeschwindigkeit gehärtet werden.
Prozessklassifizierung
Der Metallwärmebehandlungsprozess kann in drei Hauptkategorien unterteilt werden: Integrale Wärmebehandlung, Oberflächenwärmebehandlung und chemische Wärmebehandlung. Je nach Heizmedium, Heiztemperatur und Kühlmethode kann jede Kategorie in verschiedene Wärmebehandlungsprozesse unterteilt werden. Dieselbe Art von Metall verwendet unterschiedliche Wärmebehandlungsprozesse, kann anderes Gewebe erhalten, daher hat das Werkstück die unterschiedliche Leistung. Eisen und Stahl ist das in der Industrie am häufigsten verwendete Metall. Und die Stahlmikrostruktur ist auch die komplexeste, daher gibt es verschiedene Stahlwärmebehandlungsprozesse. Die integrale Wärmebehandlung ist ein Metallwärmebehandlungsprozess, bei dem das Werkstück als Ganzes erhitzt und dann mit einer geeigneten Geschwindigkeit abgekühlt wird, um die erforderliche metallographische Struktur zu erhalten, um seine gesamten mechanischen Eigenschaften zu ändern. Im Allgemeinen gibt es vier grundlegende Prozesse: Glühen, Normalisieren, Abschrecken und Anlassen.
Technologie bedeutet
Durch Tempern wird das Werkstück auf die entsprechende Temperatur erhitzt, es wird eine unterschiedliche Wärmespeicherzeit je nach Material und Werkstückgröße angenommen und das Werkstück anschließend langsam abgekühlt. Der Zweck besteht darin, die innere Struktur des Metalls in den Gleichgewichtszustand zu bringen oder sich diesem annähern zu lassen, um eine gute technische Leistung und Serviceleistung zu erhalten, oder das Gewebe für ein weiteres Abschrecken vorzubereiten. Normalisieren ist das Abkühlen des Werkstücks in der Luft, nachdem es auf eine geeignete Temperatur erhitzt wurde. Der Effekt des Normalisierens ist ähnlich dem Glühen, das erhaltene Gewebe ist jedoch feiner. Sie wird häufig verwendet, um die Schneidleistung von Materialien zu verbessern, und wird manchmal für die abschließende Wärmebehandlung einiger Teile mit geringeren Anforderungen verwendet. Unter Abschrecken versteht man das schnelle Abkühlen des Werkstücks in Wasser, Öl, anorganischem Salz, organischer Wasserlösung und anderen Abschreckmedien nach dem Erwärmen und Halten des Werkstücks. Nach dem Abschrecken wird der Stahl hart, wird aber gleichzeitig spröde. Um die Sprödigkeit rechtzeitig zu beseitigen, muss es im Allgemeinen rechtzeitig temperiert werden. Um die Sprödigkeit von Stahl zu verringern, halten Sie den gehärteten Stahl zwischen Raumtemperatur und 650 ° C für eine bestimmte Zeit auf einer bestimmten Temperatur und kühlen Sie ihn dann erneut ab. Diesen Vorgang nennt man Temperieren.
Glühen, Normalisieren, Abschrecken und Tempern sind die "vier Brenner" in der gesamten Wärmebehandlung, unter denen Vergüten und Tempern eng miteinander verbunden sind und oft zusammen verwendet werden. Mit unterschiedlichen Heiztemperaturen und Kühlmodi entwickelten die "vier Brenner" unterschiedliche Wärmebehandlungsverfahren. Um dem Werkstück eine gewisse Festigkeit und Zähigkeit zu verleihen, wird der Vorgang des Kombinierens des Abschreckens und des Hochtemperaturtemperierens als Tempern bezeichnet. Nachdem einige Legierungen zu einer übersättigten festen Lösung gehärtet sind, werden sie für eine lange Zeit bei Raumtemperatur oder einer etwas höheren geeigneten Temperatur gehalten, um die Härte, Festigkeit oder den elektrischen Magnetismus usw. zu verbessern. Ein solches Wärmebehandlungsverfahren wird Alterungsbehandlung genannt. Die Druckverformung und die Wärmebehandlung werden effektiv und eng miteinander kombiniert, so dass das Werkstück eine gute Kombination aus Festigkeit und Zähigkeit erhält. Ein solcher Wärmebehandlungsprozess wird Verformungswärmebehandlung genannt. Die Wärmebehandlung in der Vakuumatmosphäre oder im Vakuum wird Vakuumwärmebehandlung genannt. Sie kann das Werkstück nicht nur oxidieren lassen, nicht dekarbonisieren, die Oberfläche des Werkstücks sauber halten und die Leistung des Werkstücks verbessern, sondern auch eine chemische Wärmebehandlung durchführen das Infiltrationsmittel. Die Oberflächenwärmebehandlung ist ein Metallwärmebehandlungsprozess, der nur die Oberfläche des Werkstücks erwärmt, um seine mechanischen Eigenschaften zu verändern. Um nur die Werkstückoberfläche zu erwärmen, ohne zu viel Wärme in das Werkstück einzuleiten, muss die verwendete Wärmequelle eine hohe Energiedichte aufweisen, das heißt, dem Werkstück muss eine größere Menge an Wärmeenergie pro Flächeneinheit, also dem Werkstück, verliehen werden Oberflächen- oder lokale Energie kann für kurze Zeit oder sofort hohe Temperaturen erreichen. Die Hauptmethoden der Oberflächenwärmebehandlung sind Flammenlöschen und Induktionswärmebehandlung. Die üblicherweise verwendete Wärmequelle ist Oxyacetylen oder Oxypropan, Induktionsstrom, Laser- und Elektronenstrahl usw.
Chemische Wärmebehandlung ist ein Metallwärmebehandlungsprozess, indem die chemische Zusammensetzung, Struktur und Leistung der Werkstückoberfläche geändert wird. Die chemische Wärmebehandlung unterscheidet sich von der Oberflächenwärmebehandlung dadurch, dass die erstere die chemische Zusammensetzung der Oberfläche des Werkstücks ändert. Die chemische Wärmebehandlung besteht darin, das Werkstück in ein Medium zu stellen, das Kohlenstoff, Salz oder andere Legierungselemente (Gas, Flüssigkeit, Feststoff) enthält, und die Wärme zu bewahren, so dass die Oberfläche des Werkstücks in Kohlenstoff, Stickstoff, Bor, Chrom und andere Materialien eindringen kann Elemente. Nach dem Infiltrieren von Elementen sind manchmal andere Wärmebehandlungsprozesse wie Abschrecken und Tempern erforderlich. Die Hauptmethoden der chemischen Wärmebehandlung sind Aufkohlen, Nitrieren und Metallkarburieren. Die Wärmebehandlung ist einer der wichtigsten Prozesse bei der Herstellung von mechanischen Teilen und Formen. Im Allgemeinen können verschiedene Eigenschaften des Werkstücks wie Verschleißfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit garantiert und verbessert werden. Die Struktur und der Spannungszustand des Rohlings können ebenfalls verbessert werden, um verschiedene Kalt- und Warmverarbeitungen zu erleichtern. Zum Beispiel kann weißes Gusseisen nach einem langen Glühen formbar gemacht werden und seine Plastizität kann verbessert werden. Getriebe mit korrektem Wärmebehandlungsprozess kann die Lebensdauer verdoppelt oder mehrere Dutzend Mal höher sein als das Getriebe ohne Wärmebehandlung. Außerdem haben die billigen Kohlenstoffstähle die Eigenschaften bestimmter Valenzlegierungsstähle, indem sie einige Legierungselemente infiltrieren. Auf diese Weise können die billigen Kohlenstoffstähle einige hitzebeständige Stähle und Edelstähle ersetzen. Außerdem müssen fast alle Formen vor der Verwendung wärmebehandelt werden.
