Metode de îmbunătățire a rezistenței structurale a unui metal

Suprafețe de întărire a pieselor din oțel

Curățarea prin curenți de înaltă frecvență.

Tratarea oțelului rece

Deformarea plastică deformată

Tratamentul termomecanic al oțelului







Unul dintre procesele tehnologice de întărire a prelucrării este prelucrarea termomecanică (TMS).

Tratamentul termomecanic se referă la metode combinate de schimbare a structurii și proprietăților materialelor.

Tratamentul termomecanic combină deformarea plastică și tratamentul termic (întărirea oțelului pre-deformat în stare austenită).

Avantajul prelucrării termomecanice constă în faptul că, cu o creștere semnificativă a rezistenței, caracteristicile de ductilitate sunt reduse ușor și duritatea este de 1,5-2 ori mai mare decât duritatea pentru același oțel după călire cu temperatură scăzută.

În funcție de temperatura la care se realizează deformarea, se disting tratamentul termomecanic la temperatură înaltă (VTMO) și tratamentul termomecanic la temperatură joasă (NTMO).

Esența tratamentului termomecanic la temperaturi înalte constă în încălzirea oțelului în stare austenitică (deasupra lui A3). La această temperatură, oțelul este deformat, ceea ce duce la o întărire a austenitei. Otelul cu o asemenea stare de austenita este stins (figura 16.1a).

Tratamentul termomecanic la temperaturi ridicate elimină practic fragilitatea temperaturii într-un interval de temperatură periculos, slăbește fragilitatea ireversibilă a eliberării și crește brusc rezistența la temperatura camerei. Pragul de temperatură al fragilității la rece este redus. Tratamentul termomecanic la temperaturi ridicate mărește rezistența la fracturarea fragilă, reduce sensibilitatea la crăpare în timpul tratamentului termic.

Metode de îmbunătățire a rezistenței structurale a unui metal

Fig. 16.1. Schema de tratare termomecanică a oțelului: a - tratament termomecanic la temperatură înaltă (VTMO); b - tratament termomecanic cu temperatură scăzută (NTMO).

Tratamentul termomecanic la temperaturi ridicate este utilizat eficient pentru oțelurile carbon, aliate, structurale, de primăvară și de scule.

Temperarea ulterioară la o temperatură de 100 ... 200 o C este efectuată pentru a menține valori de rezistență ridicate.

Procesare termomecanică la temperatură joasă (ausforming).

Tratamentul termomecanic cu temperatură scăzută, deși dă duritate mai mare, nu reduce tendința oțelului de a tempera fragilitatea. În plus, este nevoie de grade înalte de deformare (75 ... 95%), prin urmare, este necesar un echipament puternic.

Proprietățile mecanice după diferite tipuri de TMP pentru oțelurile pentru construcții de mașini au în medie următoarele caracteristici (a se vedea tabelul 16.1):

Tabelul 16.1. Proprietățile mecanice ale oțelurilor după TMO

(oțelul 40 după întărirea convențională)

Tratamentul termomecanic este folosit și pentru alte aliaje.

Suprafețe de întărire a pieselor din oțel

Rezistența structurală depinde adesea de starea materialului din straturile superficiale ale piesei. O modalitate de a întări suprafața pieselor de oțel este întărirea suprafeței.

Ca urmare a întăririi suprafeței, crește duritatea straturilor de suprafață ale articolului, în același timp crescând rezistența la abraziune și limita de anduranță.

În mod obișnuit pentru toate tipurile de întărire a suprafeței este încălzirea stratului de suprafață al piesei la temperatura de stingere urmată de răcirea rapidă. Aceste metode se disting prin metodele de încălzire a pieselor. Grosimea stratului stins în întărirea suprafeței este determinată de adâncimea de încălzire.

Cele mai răspândite sunt încălzirea electrotermală prin încălzirea produselor prin curenți de înaltă frecvență (HD) și prin stingerea cu flacără de gaz prin încălzire cu gaz-oxigen sau oxigen-kerosen.

Curățarea prin curenți de înaltă frecvență.

Metoda a fost dezvoltată de omologul sovietic Vologdin V.P.

Se bazează pe faptul că, dacă un câmp magnetic alternativ produs de inductorul conductorului plasează o parte metalică, atunci acesta va induce curenți turbionari care determină încălzirea metalului. Cu cât este mai mare frecvența curentului, cu atât mai subțire se obține stratul întărit.

De obicei, sunt utilizate generatoare de mașini cu o frecvență de 50 ... 15000 Hz și generatoare de lămpi cu o frecvență mai mare de 10 6 Hz. Adâncimea stratului întărit este de până la 2 mm.

Inductoarele sunt realizate din tuburi de cupru, în interiorul cărora circula apa, astfel încât să nu se încălzească. Forma inductorului corespunde formei exterioare a produsului, în timp ce spațiul dintre inductor și suprafața produsului este necesar.

Schema procesului tehnologic de stingere a HDTV este prezentată în Fig. 16.2.







Metode de îmbunătățire a rezistenței structurale a unui metal

Fig. 16.2. Schema procesului tehnologic de întărire a HDTV

După încălzirea timp de 3 ... 5 s de la inductorul 2, partea 1 se deplasează rapid la un dispozitiv de răcire special - pulverizator 3, prin găurile căruia se pulverizează un lichid de stingere pe suprafața încălzită.

O rată ridicată de încălzire modifică transformările de fază la temperaturi mai ridicate. Temperatura de stingere când este încălzită de curenți de înaltă frecvență trebuie să fie mai mare decât în ​​cazul încălzirii normale.

Înainte de întărirea HDTV, produsul este normalizat și, după stingerea temperaturii scăzute, la o temperatură de 150 ... 200 o C (eliberare automată).

economie mare, nu este nevoie să se încălzească întregul produs;

proprietăți mecanice superioare;

lipsa decarburizării și oxidarea suprafeței piesei;

reducerea penei în deformarea și formarea fisurilor de întărire;

posibilitatea automatizării proceselor;

utilizarea tehnologiei HDTV de răcire vă permite să înlocuiți oțelul aliat pe un carbon mai ieftin;

permite întărirea părților individuale ale piesei de prelucrat.

Principalul dezavantaj al metodei este costul ridicat al unităților de inducție și inductoare.

Se recomandă utilizarea în producția de masă și în producția de masă.

Încălzirea se efectuează cu o flacără cu oxigen de acetil-oxigen, gaz-oxigen sau cu kerozină, cu o temperatură de 3000 ... 3200 o C.

Metoda este utilizată pentru întărirea produselor mari având o suprafață complexă (angrenaje elicoidale, viermi), pentru cilindri de călire din oțel și ruliu din fontă. Se utilizează în producția în masă și individuală, precum și în lucrările de reparații.

Atunci când produsele mari sunt încălzite, arzătoarele și dispozitivele de răcire se deplasează de-a lungul produsului sau invers.

complexitatea ajustării adâncimii stratului întărit și a temperaturii de încălzire (posibilitatea supraîncălzirii).

Lăsarea se aplică aliajelor care au fost stins cu o transformare polimorfică.

Pentru materialele supuse stingerii fără transformare polimorfică, se aplică îmbătrânirea.

Încălzirea fără transformare polimorfică este un tratament termic, fixând la o temperatură mai scăzută starea inerentă a aliajului la temperaturi mai ridicate (soluție solidă suprasaturată).

Îmbătrânirea este un tratament termic, în care procesul principal este descompunerea soluției solide suprasaturate.

Ca urmare a îmbătrânirii, proprietățile aliajelor stingate se schimbă.

În contrast cu temperarea, îmbătrânirea crește rezistența și duritatea, iar plasticitatea scade.

Îmbătrânirea aliajelor este asociată cu o solubilitate variabilă a fazei în exces și are loc o întărire a îmbătrânirii ca urmare a precipitării de dispersie în descompunerea unei soluții solide suprasaturate și a tensiunilor interne rezultate.

În aliajele de îmbătrânire, precipitările din soluții solide se găsesc în următoarele forme principale:

echiaxială (sferică sau cubică);

Forma precipitatiilor este determinata de factori concurenti: energia de suprafata si energia elastica a tensiunii, care tinde la un minim.

Energia de suprafață este minimă pentru precipitațiile echiaxate. Energia distorsiunilor elastice este minimă pentru separarea plăcilor subțiri.

Scopul principal al îmbătrânirii este creșterea rezistenței și stabilizarea proprietăților.

Îmbătrânirea este naturală, artificială și după deformarea plastică.

O îmbătrânire naturală este o creștere spontană a rezistenței și o scădere a ductilității aliajului stins, care apare în timpul menținerii sale la temperatură normală.

Încălzirea aliajului crește mobilitatea atomilor, ceea ce accelerează procesul.

Consolidarea rezistenței în procesul de îmbătrânire la temperaturi ridicate se numește îmbătrânire artificială.

Rezistența finală, rezistența la curgere și duritatea aliajului cu creșterea duratei de îmbătrânire cresc, ajung la un maxim și apoi scad (fenomenul supraaglomerării)

În cazul îmbătrânirii naturale, nu se produce suprasolicitarea. Cu o temperatură în creștere, stadiul de îmbătrânire este atins mai devreme.

Dacă aliajul întărit, având structura unei soluții solide suprasaturate, este supus deformării plastice, atunci procesele care apar în timpul îmbătrânirii sunt de asemenea accelerate - aceasta este îmbătrânirea deformării.

Îmbătrânirea acoperă toate procesele care apar într-o soluție solidă suprasaturată: procesele care pregătesc eliberarea și procesele de izolare.

Pentru practică, perioada de incubație - timpul în care se desfășoară procesele pregătitoare ale aliajului întărit, când plasticitatea rămâne ridicată - este de mare importanță. Acest lucru permite o deformare rece după stingere.

Dacă în timpul îmbătrânirii apar doar procesele de precipitare, fenomenul se numește rigidizare prin precipitare.

După îmbătrânire, rezistența crește, iar plasticitatea oțelurilor cu conținut scăzut de carbon scade ca urmare a emisiilor dispersate în ferită de cementită terțiară și nitrură.

Îmbătrânirea este principala cale de a întări aluminiu și aliaje de cupru, precum și multe aliaje de temperatură ridicată.

Tratarea oțelului rece

Acest tratament se numește tratament rece din oțel.

Tratamentul la rece trebuie efectuat imediat după stingere pentru a preveni stabilizarea austenitei. Creșterea durității după tratamentul la rece este de obicei 1 ... 4 HRC.

După tratamentul la rece, oțelul este supus temperării scăzute, deoarece tratamentul la rece nu reduce tensiunile interne.

Tratarea la rece se supune la rulmenți cu bile, mecanisme de precizie, instrumente de măsură.

Deformarea plastică deformată

Scopul principal al metodelor de întărire mecanică a suprafeței este creșterea rezistenței la oboseală.

Metode de întărire mecanică - nivelarea stratului de suprafață la o adâncime de 0,2 ... 0,4 mm.

Soiurile sunt împușcate și tratate cu role.

Shot shot - prelucrarea suprafeței împușcate a pieselor finite.

Folosind împușcat special instalații, oțel sablare sau a fracției de ejecție fontă pe suprafața piesei. Diametrul fracțiunii este de 0,2 ... 4 mm. Bătățile împușcăturii determină deformarea plastică la o adâncime de 0,2 ... 0,4 mm.

Ele sunt utilizate pentru întărirea detaliilor în caneluri, pe pervazuri. Produse subzise, ​​cum ar fi arcuri, arcuri, lanțuri de legături, șenile, manșoane, pistoane, unelte.

Când rolele sunt tratate cu deformare, presiunea este aplicată de pe o rolă de metal dur pe suprafața piesei de prelucrat.

Când cilindrul depășește punctul de randament al materialului care este prelucrat, acesta este întărit la adâncimea necesară. Procesarea îmbunătățește microgeometria. Crearea tensiunilor reziduale la compresiune mărește limita de oboseală și longevitatea produsului.

Role de rulare utilizate în tratamentul gât arbori, sârmă, tubul de calibrare, bar.

Nu este necesar un echipament special, puteți utiliza mașini de strunjire sau de așchiere.







Articole similare

Trimiteți-le prietenilor: