Внедрение процесса термообработки металлов (Ⅰ)

Термическая обработка металлов: обзор процессов и преимуществ

Много лет назад кузнецы использовали тепло для изготовления деталей повозок, подков и многого другого. После придания желаемой формы металл быстро охлаждали. Это обычно делало металл намного более твердым и менее хрупким. Это основной процесс, называемый термической обработкой металлов. Современные процессы механической обработки и металлообработки стали более точными и сложными.

Многие различные методы помогают формировать металлы для различных целей. Процессы термообработки изменяют реакцию металлов на прецизионную обработку. Термическая обработка может изменить некоторые свойства металлов. К таким свойствам относятся твердость, прочность, формуемость, эластичность, обрабатываемость и многое другое.

На сегодняшний день существует несколько методов термообработки. Металлурги постоянно работают над повышением экономической эффективности и результатов методов. При правильном соблюдении эти методы могут дать вам металлы с замечательными химическими и физическими свойствами. Здесь мы более подробно рассмотрим виды термической обработки стали и металлов и их назначение.

Что такое термическая обработка?

Как правило, термическая обработка стали включает в себя нагрев и охлаждение материала. Металл или сплав нагревают до определенной температуры. Затем происходит охлаждение для затвердевания нагретого материала. Процесс направлен на изменение микроструктуры металла. Кроме того, это помогает выявить желаемые механические, химические и физические характеристики.

Изменение этих свойств увеличивает срок службы задействованного компонента. Например, может быть повышенная пластичность, прочность, твердость поверхности или термостойкость. Термическая обработка является одним из основных этапов процесса производства металла. Это связано с тем, что это помогает улучшить металлическую деталь, чтобы она лучше противостояла износу.

Общее определение термической обработки может заключаться в нагреве и охлаждении металлов. Однако процесс термообработки более контролируемый. Пока идут процессы нагрева и охлаждения, форма обрабатываемого металла остается неизменной.

Во время этого процесса структурные и физические свойства материала изменяются, чтобы служить желаемой цели. Это также может быть для дальнейших работ по металлу. Термическая обработка стали или металлов играет важную роль на различных этапах производства.

Каким Термическая обработка металлов Работа?

Хотя существует много видов термической обработки, они следуют схожим процессам. Первый этап включает нагрев металла или сплава до необходимой температуры. Иногда температура поднимается до 2400°F. Его выдерживают при температуре в течение определенного времени перед охлаждением.

Пока металл горячий, микроструктура меняется. Это физическая структура металла. Изменение структуры в конечном итоге приводит к изменению физических свойств металла. Время выдержки – это время, затрачиваемое на нагрев металла.

Время выдержки является важным фактором в процессе термообработки. Металл, выдержанный в течение более длительного периода времени, будет иметь больше микроструктурных изменений, чем металл, выдержанный в течение более короткого периода времени. Охлаждение металла также играет решающую роль в конечном результате.

Процесс охлаждения может быть быстрым – закалка. В других случаях охлаждение можно проводить медленно в печи. Лучший тип охлаждения зависит от конечного результата, ожидаемого от процесса. Поэтому важно учитывать эти факторы перед началом термической обработки стали и металлов.

Другой фактор также определяет, какие свойства металла изменяются. Это конкретное время термической обработки в процессе производства. Некоторые металлы могут даже потребовать нагрева несколько раз во время производства. Поэтому важно понимать, как лучше всего выполнять операции правильно.

Преимущества Термическая обработка металлов

Без термической обработки металлов не может быть ничего подобного металлическим деталям приборов и оборудования. Даже если бы они существовали, они бы не функционировали должным образом. Например, детали из цветного металла будут слишком слабыми для некоторых применений.

Упрочнение металла и сплавов, таких как сталь и алюминий, происходит посредством термической обработки. Применение многих из этих металлов в самолетах, автомобилях, компьютерах и других. В этих изделиях используются металлы с повышенной прочностью. Это необходимо для обеспечения надлежащей безопасности и повышения производительности.

Основным механическим свойством, которое изменяется после термической обработки, является прочность на сдвиг. Другие включают прочность на растяжение и ударную вязкость. Металлы с термической обработкой обычно прочнее, что обеспечивает долговечность. Поэтому не будет необходимости то и дело заменять дорогие металлические детали.

Использование эффективно термообработанных металлических деталей обеспечивает эффективную и экономичную эксплуатацию машин. Кроме того, продукт будет намного эффективнее даже в самых тяжелых условиях. Кроме того, для некоторых применений может потребоваться использование чрезвычайно твердых металлов. Приложениями могут быть те, которые требуют четко определенных границ.

Термическая обработка металлов является одним из лучших способов получения желаемых характеристик. Это также помогает разрабатывать твердые поверхности с пластичными материалами основы. Помимо преимуществ применения, термообработка также выгодна производителям.

Правильный процесс термической обработки помогает снять внутренние напряжения. Следовательно, это облегчает сварку или обработку металла. Такие процессы, как горячая штамповка, могут со временем создавать напряжения в стальных материалах. Таким образом, эти материалы значительно выигрывают от термической обработки. Вкратце, преимущества термической обработки металлов включают в себя:

• Повышает прочность, делая материал пластичным или более гибким.
• Придает металлу износостойкие свойства.
• Снимает напряжения, облегчая обработку детали или сварку.
• Улучшает ломкость.
• Может улучшить электрические и магнитные свойства металла.

Виды термической обработки и их назначение в обработке

Как упоминалось ранее, каждый процесс термообработки включает в себя нагрев и охлаждение. В этом разделе мы обсудим четыре основных типа термообработки. Вы также поймете их уникальное назначение в механической обработке.

упрочнение

Закалка заключается в нагреве металлического материала до определенной температуры. Эта температура является точкой, при которой элементы, присутствующие в металле, переходят в раствор. Структура кристаллической решетки металла может иметь дефекты, являющиеся источником пластичности. Термическая обработка помогает устранить эти дефекты.

Он делает это, переводя металл в раствор мелких частиц. Это работает для укрепления металлического материала. После тщательного нагрева металла до необходимой температуры его максимально быстро закаливают. Закалка помогает металлу улавливать частицы в растворе. В некоторых случаях технические специалисты могут добавлять в сплав примеси для дальнейшего повышения прочности.

Целью закалки является повышение прочности металла. В то же время он делает металл более хрупким, снижая пластичность. Поэтому поможет, если вы закалите металл после процесса закалки.

закал

Это еще один процесс термообработки, который помогает повысить устойчивость стали. Сплавы на основе железа обычно твердые, но часто слишком хрупкие для определенных применений. Закалка помогает изменить твердость, хрупкость и пластичность металла. Это делается для того, чтобы упростить процесс обработки.

В этом случае нагрев происходит при температуре ниже критической. Более низкие температуры, как правило, уменьшают хрупкость и сохраняют твердость. Отпуск помогает уменьшить твердость, вызванную закалкой. Таким образом, вы можете развивать новые физические свойства вашего металла. Поэтому отпуск часто должен следовать за закалкой во время термической обработки.

отжиг

Этот процесс подходит для таких металлов, как сталь, алюминий, медь, серебро или латунь. Отжиг заключается в нагреве металла до определенной температуры. Затем вы выдерживаете металл при этой температуре в течение некоторого времени для трансформации. Затем происходит воздушное охлаждение.

Охлаждение может происходить медленно или быстро для серебра, меди и латуни. Однако для эффективного отжига охлаждение стали должно быть постепенным. Отжиг действует противоположно закалке. Это снижает твердость металла, увеличивая его пластичность. Таким образом, он облегчает работу с металлом. Это также отличный способ починить слабый металл. В то же время он способствует снятию внутренних напряжений в металлах.

Нормализация

Нормализация – это еще одна форма отжига. При этом металлический материал нагревается до 200°F, что выше, чем при отжиге. Техник держит металл при критической температуре, пока не произойдет превращение. Этот процесс термообработки требует воздушного охлаждения после нагрева.

Этот процесс приводит к более мелким аустенитным зернам. Воздушное охлаждение способствует получению более измельченных ферритных зерен. Он работает, чтобы удалить любую форму внутреннего напряжения из металлов. Внутренние напряжения могут привести к разрушению металла. Поэтому очень важно нормализовать металл. Тогда закалка может обеспечить успех производственных процессов.

Заключение

Термическая обработка металлов является отличным способом улучшения механических свойств металлов. Помимо физических, он также может улучшить электрические и магнитные свойства металла. Это дополнительно улучшает совместимость детали с другими материалами.

Как вы уже знаете, различные процессы термообработки могут помочь улучшить вашу продукцию. Тем не менее, вам нужны лучшие руки для работы над вашим проектом, чтобы получить желаемые результаты.

RapidDirect позволяет легко получать детали идеальной формы с помощью термообработки. Мы можем похвастаться наличием мощностей, которые выполняют широкий спектр операций термической обработки. Наши процессы термообработки выполняются лучшими техниками и инженерами в отрасли. Мы готовы использовать наши знания и опыт, чтобы предложить лучшие услуги. Вы можете быть уверены в адекватной поддержке и продуктах, отвечающих вашим уникальным требованиям. Все это вы получаете по конкурентоспособным ценам.

Внедрение процесса термообработки металлов (Ⅰ)

Термическая обработка относится к металл процесс термической обработки, при котором материал нагревают, выдерживают и охлаждают в твердом состоянии для получения желаемой структуры и свойств. В ходе перехода от каменного века к бронзовому веку и железному веку постепенно признавалась роль термической обработки.

История термической обработки металлов

В 1863 году британские ученые-металлографы и геологи показали под микроскопом шесть различных металлографических микроструктур стали, которые показали, что микроструктура стали изменялась в процессе нагрева и охлаждения, а фаза в стали превращалась в твердую фазу при нагревании. тепло было холодным. Теория железо-однородной неоднородности, созданная французом, а также самая ранняя фазовая диаграмма железо-углерод, разработанная британцем Остином, заложили теоретическую основу современного процесса термообработки. В то же время изучается способ защиты металлов при термообработке, чтобы избежать окисления и обезуглероживания металлов в процессе нагрева. 1850-1880 годы, для применения различных газов (таких как водород, газ, окись углерода и т.д.) для защиты отопления имеет ряд патентов. 1889-1890 годы, британское озеро, чтобы получить различные патенты на яркую термообработку металла. Начиная с 20-го века, развитие физики металлов и внедрение других новых технологий сделали процесс термической обработки металлов намного более развитым. Заметным достижением стало в 1901-1925 гг. в промышленном производстве использование вращающихся печей для газового науглероживания; Разность потенциалов точки росы 30, атмосфера печи углеродного потенциала для достижения контролируемого, а затем использование инфракрасного измерителя углекислого газа, кислородных зондов и т. д. для дальнейшего контроля атмосферного углеродного потенциала в методе печи; 60-е поколение, технология термообработки использует роль плазменного поля, развитие ионного азотирования, технологии науглероживания, лазера, электронно-лучевой технологии, использование металла для получения новой термической обработки поверхности и методов химической термической обработки.

Процесс термической обработки металла

Процесс термообработки обычно включает три процесса: нагрев, сохранение тепла и охлаждения, иногда нагреваются и охлаждаются только два процесса. Эти процессы взаимосвязаны и непрерывны. Нагревание является одним из важных процессов термической обработки. Термическая обработка металла многими методами нагрева, раннее использование древесного угля и каменного угля в качестве источника тепла, близкое применение жидкого и газообразного топлива. Применение электричества позволяет легко контролировать нагрев и не загрязняет окружающую среду. Эти источники тепла могут нагреваться непосредственно или косвенно расплавленными солями или золотом, или даже плавающими частицами. При нагреве металла заготовка подвергается воздействию воздуха, часто происходит окисление, обезуглероживание (то есть снижение содержания углерода на поверхности стальных деталей), что очень неблагоприятно сказывается на поверхности деталей после термической обработки. Таким образом, металлы обычно должны нагреваться в контролируемой атмосфере или в защитной атмосфере, в расплавленных солях и в вакууме, а также могут быть защищены методами покрытия или упаковки. Температура нагрева является одним из важных технологических параметров процесса термообработки, а выбор и регулирование температуры нагрева является основной проблемой обеспечения качества термообработки. Температура нагрева варьируется в зависимости от назначения обрабатываемого металла и термической обработки, но обычно нагревают до температуры фазового перехода выше, чтобы получить высокотемпературную ткань. Кроме того, переход требует определенного времени, поэтому, когда поверхность металлической заготовки соответствует требуемой температуре нагрева, но также и при этой температуре необходимо поддерживать определенное время, чтобы внутренняя и внешняя температура соответствовала, так что микроструктура изменяется. полностью, это время называется временем выдержки. Нагрев с высокой плотностью энергии и термообработка поверхности, скорость нагрева очень высока, обычно нет времени изоляции, а время химической термообработки для сохранения тепла часто больше.

Охлаждение также является обязательным этапом в процессе термообработки, метод охлаждения отличается от процесса, в основном для контроля скорости охлаждения. Как правило, скорость охлаждения отжиг является самым медленным, скорость охлаждения нормализующий быстрее, а скорость охлаждения гашение быстрее. Но также из-за разных сортов и разных требований, таких как полая сталь, может быть такой же, как скорость охлаждения при закалке огнем.

Свяжитесь с нами

AEETHER CO., LIMITED производит экономически эффективные продукты Monel, Inconel, Incoloy и Hastelloy. Если у вас есть какие-либо требования, вы можете отправить запрос на нашу электронную почту:

Блог Термическая обработка металлов

Процесс термической обработки начинается с нагрева металлической отливки до желаемой температуры перед контролируемым охлаждением металла для достижения желаемых улучшений. Этот процесс нагрева и охлаждения «запирает» окончательную микроструктуру металла и улучшенные свойства материала.

Процесс термической обработки начинается с нагрева металлической отливки до необходимой температуры.

Почему термообработка?

Как указано выше, термическая обработка используется для достижения различных желаемых результатов металлического литья. Термическая обработка также может быть предназначена для снижения уровня водорода, имитации условий эксплуатации, восстановления механических свойств и снижения напряжений после сварки объекта. Эти различные результаты достигаются с помощью различных процессов термообработки. Главной целью термообработки является выполнение требований спецификации заказчика и соблюдение отраслевых стандартов. Сертификаты MetalTek на термообработку включают NADCAP и соответствие требованиям AMS 2750. NADCAP — это программа аккредитации, направленная на установление унифицированных производственных процессов для аэрокосмической, оборонной и смежных отраслей.

Какие виды термической обработки существуют?

Несмотря на то, что MetalTek предлагает целый ряд различных процессов термообработки, некоторые из них используются чаще, чем другие.

Гомогенизирующая термообработка:

Этот процесс включает в себя нагрев металлической отливки в печи до очень высокой температуры и выдержку в течение длительного периода времени для улучшения химической однородности за счет диффузии. Гомогенизация иногда используется в качестве предварительной обработки, чтобы сделать последующие термообработки более эффективными.

Нормализующая термическая обработка:

Нормализация заключается в нагреве металлической отливки до температуры, превышающей температуру превращения, и последующем охлаждении на воздухе до комнатной температуры. Этот процесс изменяет микроструктуру, чтобы уменьшить колебания твердости и пластичности отливки. Температура и время обычно ниже и короче, чем при гомогенизации. За нормализацией часто следует отпуск. Отпуск — это нагрев металлической отливки до температуры ниже температуры превращения для снижения твердости и повышения пластичности металла.

Упрочняющая термическая обработка и закалочная термическая обработка:

Использование этой обработки приводит к улучшению механических свойств металлического литья, особенно связанных с повышением твердости или долговечности. Часто используется для стальных деталей. Металл нагревают до повышенной температуры (выше температуры превращения), а затем быстро охлаждают (закаливают). Это заставляет более мягкий исходный материал трансформировать свою структуру в более прочную.

Закалка охлаждает металлическую отливку после начального процесса нагрева. Закалка обычно выполняется в масле или воде, в зависимости от материала и технических требований. Отпуск является последним этапом в процессе закалки и отпуска и требуется после закалки. Он включает в себя повторный нагрев металла при низкой температуре (ниже температуры превращения) для достижения окончательных характеристик. Отпуск снижает твердость после закалки, восстанавливает пластичность и снижает напряжения полностью закаленной стали. MetalTek часто использует этот полный процесс.

Отжиг Термическая обработка:

Отжиг – это нагрев и выдержка металла при повышенной температуре с последующим охлаждением в печи для получения желаемой твердости. Это обычно выполняется на «упрочняемых» ферросплавах для снижения твердости, повышения пластичности и улучшения обрабатываемости отливки. Этот процесс часто используется для инструментальных сталей, легированных сталей и мартенситных нержавеющих сталей, чтобы обеспечить быструю черновую обработку перед любой операцией закалки и отпуска.

Термическая обработка с отжигом на раствор:

Отжиг на твердый раствор представляет собой нагрев и выдержку металла при повышенной температуре для перевода таких компонентов, как карбиды и нежелательные фазы, в твердый раствор, а затем быстрое охлаждение для удержания этих компонентов в растворе. Этот процесс улучшает механические свойства и коррозионную стойкость сплава. Аустенитные и дуплексные нержавеющие стали обычно поставляются в состоянии отжига на твердый раствор.

Термическая обработка для снятия стресса:

Снятие напряжения заключается в нагреве до относительно низкой температуры и выдержке в течение достаточно долгого времени, чтобы уменьшить остаточное напряжение в отливке. В процессе обычно используются контролируемые скорости нагрева и охлаждения, чтобы свести к минимуму развитие новых напряжений. Снятие напряжения часто выполняется после черновой обработки перед чистовой обработкой с жесткими допусками.

Другие термообработки:

Другие процессы термообработки, выполняемые MetalTek, включают термообработку после сварки, стабилизацию, водородный обжиг и имитацию термообработки «в процессе эксплуатации». В конце концов, конкретный используемый процесс термообработки определяется потребностями клиента. Клиенты иногда хотят, чтобы детали были «более мягкими», чтобы их было легче обрабатывать. Другие металлические отливки необходимо делать прочнее и долговечнее. Желаемая окончательная микроструктура также влияет на выбор используемого процесса термообработки.

Преимущество термообработки MetalTek:

Выполнение термической обработки позволяет MetalTek полностью соответствовать спецификациям клиентов, ограничивая при этом время выполнения заказа. Наши металлурги являются экспертами в сотрудничестве с клиентами для достижения точных свойств материала, которые им нужны.

Для металлических отливок может потребоваться несколько циклов термообработки, поэтому термообработка на месте может значительно сэкономить время. Наши клиенты могут быть уверены, что наши специалисты ответят на все вопросы и смогут завершить процесс быстро и правильно. От начала до конца любого литейного проекта все процессы и этапы можно выполнить в MetalTek. Подразделению центробежных установок MetalTek в Висконсине повезло, что у него есть резервуар для масла на 20,000 40,000 галлонов и резервуар для закалки водой на XNUMX XNUMX галлонов. Крупные детали не являются проблемой для процессов термообработки. MetalTek стоит за поговоркой: «Если мы можем отлить — мы можем и закалить!»

Для получения дополнительной информации о термообработке и других возможностях MetalTek свяжитесь с нами.

Об авторах

TAC Чедвик — менеджер по металлургии в Висконсинском подразделении центробежных установок MetalTek. Он присоединился к MetalTek в 2010 году и имеет более чем 25-летний опыт работы в металлургии. TAC имеет степень бакалавра в области машиностроения и степень магистра в области материаловедения и инженерии Вустерского политехнического института.

Гонсало Санчес (Gonzalo Sanchez) является менеджером по термообработке, обновлению продукции турбинных двигателей и обслуживанию штампов в Висконсинском подразделении центробежной промышленности MetalTek. Он имеет более чем 20-летний опыт работы в литейном производстве и присоединился к MetalTek в 2008 году. Гонсало получил степень бакалавра технических наук в Инженерной школе Милуоки.

Пол Эндерс — старший инженер-металлург Висконсинского центробежного подразделения компании MetalTek. Он присоединился к MetalTek в 1988 году и имеет более чем 37-летний опыт работы в металлургии. Пол имеет степень бакалавра в области металлургического машиностроения Висконсинского университета в Мэдисоне и степень магистра инженерного менеджмента в Инженерной школе Милуоки.