- Термічна обробка стали Печі розжарювання, відпалу, відпуску і гарту для термічної обробки стали
- Печі для відпалу і загартування стали
- загартування сталі
- відмивання зразків
- Відпустка стали після гарту
- загартування поверхонь
- Карбонізація, карбурізація
- карбонітруванні
- Азотування і нітронауглерожіваніе
Термічна обробка стали Печі розжарювання, відпалу, відпуску і гарту для термічної обробки стали
Сталь - це сплав заліза і вуглецю, причому вміст вуглецю зазвичай коливається в діапазоні між 0,02% і 6,5%. Атоми вуглецю розташовані в проміжних положеннях решітки заліза, які мають різний розмір, і в зв'язку з цим викликають нерівну деформацію і напруга решітки. Вельми часто інші метали як Хром, Cr, Cobalt Co, МС Марганця, і т.д. також входять до складу стали і це теж змінює параметри решітки і властивості стали.
При кімнатній температурі і до 911 ° C чисте залізо представлено кубічної конфигурационной гратами (α - залізо), званої ферритом. При більш високій температурі між 911 ° C і тисячу триста дев'яносто два ° C представлена кубічна конфігурація (γ - залізо), називемий аустенітом. Вище 1392 ° C знову в невеликому діапазоні кубічесая решітка, названа δ - залізо або δ - ферит. Залежно від конфігурації решітки вуглець тоді знаходиться або в чотирикутнику, або в восьмикутник решітки заліза і викликає різну деформацію розміру решітки. Чим більше деформація, тим твердіше сталь.
При повільному охолодженні стали після лиття кристалічна решітка проходить такі фази, як аустеніт і ферит або змішані фази. Під час перетворення вуглець мігрує в найбільш зручні положення решітки. Однак поглинання вуглецю гратами обмежена і коли максимальна розчинність вуглецю в залозі досягнута під час охолодження, утворюються або осадження цементиту, залізо-карбіта, або графіту. Цементит - карбід заліза Fe 3 C, в той час як перліт - суміш цементиту і фериту. При більш високому Зміст вуглецю, утворюється льодобурів, суміш аустеніту і цементиту. Різні фази представлені в діаграмі стан залізо вуглець (Ви можете бачити тут спрощену версію).
Такі властивості стали як твердість або довговічність залежать від деформації решітки та існування осадження, а так само від розмірі різних кристаллитов. Ці властивості можуть формуватися або налаштовуватися різними тепловими процесами. Koyo Thermo Systems може запропонувати технологію, обладнання та печі для отримання відповідних властивостей стали. Більшість печей Koyo використовує Moldatherm®-heaters .
Crystec Technology Trading GmbH, Germany, www.crystec.com, +49 8671 882173, FAX 882177 
Печі для відпалу і загартування стали
Під час відпалу, заготівля нагріта до певної температури і потім повільно охолоджується. Це може бути зроблено, щоб досягти наступних цілей:
При крупно-зерновим відпалі потрібне збільшення розміру окремих кристалітів. Следовательнo, стабільність матеріалу і зменшення тягучість, що потрібно для деяких процесів механічної обробки.
Термообробка зняття напруги має місце при відносно низьких температурах між 480 ° C і 680 ° C і призводить до переміщення залишкового напруги заготовки. Ця напруга-результат механічної деформації або обробки. Ні в чому іншому властивості стали не повинні бути змінені.
Гомогенізація вимагає два дні і має місце при відносно високих температурах між 1 050 ° C і 1300 ° C і, як передбачається, забезпечує навіть розподіл домішок в металевій решітці. Швидкість охолодження визначає розвиток фаз, і отже, властивості стали.
Перекрісталлізаціонний отжиг, отжиг є відновленням форм кристалітів до тих, які існували перед загартуванням. Щоб цього досягти, зразок нагрівається до температури трохи вище температури перекристалізації, зазвичай між 550 ° C і 700 ° C. Температура перекристалізації залежить від матеріалу і рівня деформації.
Нормалізація стали є однією з найважливіших високотемпературних обробок. Створюється дрібна структура кристалітів, рівномірно розподілена за зразком. Сталь з більш високим вмістом вуглецю вимагає для відпалу температури трохи нижче 800 ° C; сталь з більш низьким вмістом вуглецю - 950 ° C.
З М'яким відпалом сталі, існуючі осадження цементиту або перліту знижені, щоб зменшити твердість і пpочности стали і щоб зробити деформацію легше. Типова температура для цього процесу коливається між 680 ° C і 780 °.
Koyo пропонує безперервні і переривчасті печі для всіх процесів відпалу, як в умовах атмосфери, так і в вакуумі.
Crystec Technology Trading GmbH, Germany, www.crystec.com, +49 8671 882173, FAX 882177
загартування сталі
Загартування сталі в закаливающей печі
При загартуванню нелегованої сталі в печі гарту зразок спочатку гріється до температури між 800 ° C і 900 ° C, до тих пір поки в разі стали з низьким вмістом вуглецю залишається чистий аустенит. У разі легованої сталі необхідна температура може істотно відхилятися
Щоб уникнути корозії в печі може застосовуватися екзотермічний газ. Екзотермії проводиться також у відповідному газогенераторе з вуглеводнів і містить поряд з CO, Н2 і N2 також CO2 і Н2О.
Екзотермічний газовий генератор
Після гарту сталь охолоджується швидко або загартовується, щоб перешкоджати атомам вуглецю мігрувати до вигідних положень в решітці під час фазового переходу. Цього можна уникнути, тому що швидкість поширення атомів вуглецю стає занадто низькою при низькій температурі для того, щоб переміщатися між положеннями решітки.
Зі зниженням температури решітка заліза все ще змінює свою структуру, і як результат проводиться так званий мартенситна або мартенситна сталь. Через деформації решітки і напруги решітки, мартенсит є дуже твердим, але також паче не деформується і не ламким.
Для більш товстих зразків, необхідні відповідно більш високі швидкості охолодження, щоб загартувати весь зразок. На практиці, ці частини поміщені в нафтові або водяні ванни. Найбільш ефективним методом є гарт водою через її високу теплопровідність. При опусканні в воду, перш за все проводить парової шар утворюється на його поверхні (явище Leidenfrost). Необхідно звернути увагу на занурення зразка правильним способом. Його поверхня повинна рівномірно контактувати з рідиною. Також водні полімерні розчини можуть використовуватися для загартування.
Зразок може бути нагрітий або в ланцюгової конвеєрної печі або в печі з роликовим подом, куди зразок падає або спускається в ванну гарту, або в печі типу капота, яка завантажується знизу і звідки зразки можуть бути швидко вилучені.
Вельми часто вакуумні печі використовуються для процесу загартування. Низький вміст кисню запобігає окисленню і корозію поверхні зразків.
відмивання зразків
Після гарту зразків в маслі або емульсії, необхідно очистити частин, перш ніж вони зможуть бути введені в наступну піч для відпалу і загартування. Koyo пропонує спеціальні мийні машини для такого застосування. Відмивання може також бути введена в постійний процес. Відпал, загартування, миття і відпустку можуть бути здійснені в одному і тому ж вузлі обладнання.
Відмивання зразків після гарту
Відпустка стали після гарту
Після гарту мартенситна сталь є дуже твердою, але також і ламкою. Отпускoм зразків можна цьому перешкодити.
В температурному діапазоні нижче 100 ° C спочатку концентрація вуглецю мартенситной стали збільшується в областях дефектів решітки. При температурах між 100 ° C і 200 ° C атоми вуглецю починають мігрувати з їх невигідних положень в решітці заліза. Осадження карбіду заліза починається. Якщо температура буде ще збільшена, цей процес буде прискорено. При більш ніж 320 ° C майже всі атоми вуглецю покинули свої несприятливі проміжні положення решітки. При 400 ° C ніякі серйозні мікро зміни структури більш не відбуваються, і сталь знову стає м'якою. Однак в разі сплавів стали з хромом, ванадієм, молібденом і вольфрамом твердість знову збільшується в цьому температурному режимі, тому що формуються спеціальні карбіди. Це вторинне затвердіння важливо для виробів, які повинні зберігати твердість в умовах підвищеної температури.
У загальному випадку, твердість стали зменшується зі збільшенням температури гарту. У присутності повітря поверхню окислюється, що може бути видно по типовим колірним змін стали під час цього процесу. Колір відповідає товщині нарощеного окисного шару. Необхідний час відпалу залежить від маси і товщини оброблюваних частин.
Crystec Technology Trading GmbH, Germany, www.crystec.com, +49 8671 882173, FAX 882177
загартування поверхонь
На противагу загартуванню стали oтпускoм, загартуванням і відпалом, де загартовується основний матеріал, технологія гарту поверхні загартовує тільки поверхня стали. Тверда поверхня і податливий внутрішній матеріал приводять до особливо хорошим властивостям сталі. Для гарту поверхонь можуть бути використані кілька методів.
Карбонізація, карбурізація
Карбонізація, карбурізація - кілька слів використовуються для одного і того ж процесу. Ця поверхнева гарт або часткова гарт або пакетний метод можуть використовуватися для низько- вуглецевих сталей. Матеріал обробляється в багатому вуглецем, Ендотермічний газі.
Ендотермічний газ виробляється в газовому генераторі з метану, етану або пропану і складається головним чином з карбонмоноксіда CO, вуглецю H2 і азоту N2.
Ендотермічний газовий генератор
Сталь нагрівається при температурі 900 ° C до 1000 ° C в спеціальній печі гарту або відпалу, де вона поглинає атоми вуглецю з ендотермічної газової атмосфери. Kонцентрація вуглецю може бути збільшена до рівня насиченості аустеніту в областях, близьких до поверхні (приблизно 1 мм глибиною). За нею йдуть гарт і отжиг. Печі Koyo KCF-типу можуть використовуватися для цього процесу. Можуть використовуватися безперервні і переривчасті печі. В безперервної печі транспортування може бути здійснена керамічним роликовим подом, поштовховою системою або як отжиг смуг на сітчастому стрічковому конвеєрі.
Ротаційні барабанні печі можуть також використовуватися для цього процесу. У такі системи можуть бути введені гарт, Відпустка, очищення і отжиг.
Ротаційна барабанна безперервна піч науглероживания стали
карбонітруванні
Для карбонітрації не тільки вуглець поширюється в стали, але також і азот і осадження азоту відбувається в областях, близьких до поверхні. Аміак NH3 зазвичай використовується як джерело азоту.
Карбонітруванні при низькій температурі 650 до 770 ° C призводить до хорошого поширенню азоту і після гарту утворюється тонка плівка азоту і карбіду на мартенсітовой поверхні. Якщо карбонітруванні зроблено при високій температурі 770 ° C до 930 ° C, то ця плівка не утворюється, тому що тоді швидкість поширення вуглецю вище. Зміст азоту стабілізує фазу аустеніту і допускає більш низьку швидкість гарту зі збільшеною твердістю. Однак твердий шар є зазвичай більш тонким в порівнянні з науглероживанием, і тому характеристики матеріалу змінюються більше від поверхні до основи.
Загартування повинна слідувати за oтпускoм для карбонітрації так само як для карбурізаціі.
Азотування і нітронауглерожіваніе
Азотування є методом зміцнення поверхні, де азот поширюється в сталеву поверхню при досить низькій температурі 500 до 550 ° C. Аміак служить джерелом азоту. Азот поширюється в стали і займає проміжні положення в залізній решітці. Це викликає спотворення і напруга. Матеріал не повинен загартовуватися, і ефект тому не є результатом формування мартенситу. Під час охолодження осадження азоту - головна причина збільшення твердості.
Для нітрокарбурізаціі не тільки азот поширюється в матеріалі, але також і вуглець. Як джерело вуглецю зазвичай використовується монооксид вуглецю або гідрокарбонат. У азоту більш висока глибина поширення, в той час як вуглець концентрується тільки в областях близько до поверхні. Розчинність вуглецю низька в азотированного стали, і швидкість поширення нижче в порівнянні з азотом. Під час охолодження утворюються карбонітриди. Азотокарбурація- швидший процес в порівнянні з азотуванням.
Азотований і карбонітрірованная сталь має досить тонку, тверду і слизьку поверхню. Вона не так зносостійка і трохи тендітна.
Koyo Thermo Systems і Crystec будуть раді спроектувати для Вас установку, ефективну за витратами, яка задовольнить Ваші найвищі вимоги.