Šiame straipsnyje bus pateikta gana išsami informacija apie tai, kas yra atkaitinimas perkristalizuojant. Be to, susipažinimui bus svarstomi ir kitokie darbai su plienu, kurie pagerina jo struktūrą ir metalo apdirbamumą, mažina kietumą ir mažina vidinius įtempius. Visos pagrindinės lydinio savybės priklauso nuo lydinio struktūros, o struktūrą keičiantis metodas yra terminis apdorojimas. Rekristalizacinį atkaitinimą ir daugelį kitų terminio apdorojimo būdų sukūrė D. K. Černovas, toliau šią temą plėtojo G. V. Kurdyumovas, A. A. Bochvaras, A. P. Guliajevas.
Šiluminis apdorojimas
Tai įvairių šildymo operacijų, naudojant specialią įrangą ir specialią technologiją, su laikymu ir aušinimu derinys, kurios atliekamos griežtai tam tikra seka ir tiksliais režimais, siekiant pakeisti vidinę lydinio struktūrą. ir gauti norimas savybes. Terminis apdorojimas skirstomas į keletą tipų. Pirmojo atkaitinimasrūšis, kuri naudojama absoliučiai bet kokiems metalams ir lydiniams, nesukelia fazių transformacijų kietoje būsenoje. Rekristalizacinis atkaitinimas naudojamas šioms charakteristikoms pasiekti.
Kai kaitinamas pirmosios rūšies atkaitinimas, padidėja atomų judrumas, visiškai arba iš dalies pašalinamas cheminis nehomogeniškumas, sumažėja vidinis įtempis. Viskas priklauso nuo šildymo temperatūros ir laikymo trukmės. Čia būdingas lėtas aušinimas. Šio metodo variantai yra įtempių mažinimo atkaitinimas po liejimo, suvirinimo ar kalimo, difuzinis atkaitinimas ir atkaitinimas perkristalizuojant.
Antrasis atkaitinimas
Šis atkaitinimas taip pat skirtas metalams ir lydiniams, kurių fazinės transformacijos vyksta kietojo atkaitinimo metu – tiek kaitinant, tiek vėsinant. Čia tikslai yra šiek tiek platesni nei tie, kurių siekiama plieno atkaitinimo perkristalizaciniu būdu. Antrosios rūšies atkaitinimas suteikia labiau subalansuotą struktūrą tolesniam medžiagos apdorojimui. Išnyksta grūdėtumas, sutrinka, padidėja klampumas ir plastiškumas, žymiai sumažėja kietumas ir stiprumas. Tokį metalą jau galima pjauti. Kaitinama iki daug aukštesnės nei kritinės temperatūros, o vėsinimas vyksta kartu su krosnimi – labai lėtai.
Taip pat terminis apdorojimas apima lydinių grūdinimą stiprumui ir kietumui užtikrinti. Čia, priešingai, susidaro nepusiausvyra struktūra, kuri padidina šiuos parametrus dėl sorbito, troostito, martensito. Naudojamos temperatūros taip pat yra daug aukštesnės nei kritinės, tačiau vėsinimas vyksta labai dideliu greičiu. ketvirta rūšisterminis apdorojimas - grūdinimas, kuris sumažina vidinius įtempius, sumažina kietumą ir padidina grūdintų plienų kietumą ir lankstumą. Kaitinamas iki žemesnės nei kritinės temperatūros, aušinimo greitis gali būti bet koks. Transformacijos sumažina nepusiausvyros struktūrą. Taip vyksta plieno rekristalizacinis atkaitinimas.
Režimo pasirinkimas
Šiluminis apdorojimas gali būti preliminarus ir galutinis. Pirmasis naudojamas medžiagos ir jos struktūros savybių paruošimui tolimesnėms technologinėms operacijoms (apdirbamumo gerinimui, pjovimui, apdorojimui slėgiu). Galutinis terminis apdorojimas formuoja visas gatavo produkto savybes. Kaip pasirenkamas rekristalizacinio atkaitinimo režimas, priklauso nuo terminio apdorojimo proceso ir tikslų.
Reiškia lydinio arba metalo kaitinimą virš kristalizacijos temperatūros ir ne mažiau kaip šimtą ar du šimtus laipsnių. Po to reikiamą laiką palaikoma tokia temperatūra. Aušinimas yra paskutinis šio proceso etapas. Ši technologija skirstoma į pilną, dalinį ir tekstūrinį atkaitinimą, o pasirinkimas priklauso nuo to, koks yra rekristalizacinio atkaitinimo tikslas.
Visas atkaitinimas
Praktikoje dažniausiai naudojame pilną atkaitinimą, tačiau čia reikia atkreipti dėmesį į tai, kad plieno atkaitinimas ir grūdinimas yra skirtingi procesai. Rekristalizacinio atkaitinimo proceso metu atliekamos tam tikros procedūros, atliekamos prieš š altą metalo apdirbimą esant slėgiui, kad būtų lengviau su juo dirbti, arbaatkaitinimas yra terminio apdorojimo išėjimo tipas, kai gatavas produktas arba pusgaminis įgauna norimas charakteristikas. Arba tai yra tarpinė operacija, pvz., efektyviam kietėjimui šalinti.
Siekiant tolygiai ištirpinti legiruojančius elementus matricoje ir gauti vienalytę mikrostruktūrą su tomis pačiomis medžiagos savybėmis, atkaitinimas atliekamas specialiame tirpale. Juodiesiems metalams reikalingas rekristalizacinis atkaitinimas 950–1200 °C temperatūroje, naudojant Durferrit Glühkohle arba Durferrit GS 960 druskos tirpalą.
Tikslai
Dažniausiai rekristalizacinis plienų atkaitinimas atliekamas siekiant, kad medžiagos struktūra atitiktų norimus parametrus, būtinus tolesniam darbui. Jis naudojamas po apdorojimo slėgiu, jei lėta perkristalizacija nėra visiškai praėjusi ir tai neleidžia pašalinti sukietėjimo.
Tokia technologija dažniausiai naudojama karšto valcavimo lydinio ritiniams, kurių pagrindas yra aliuminis, taip pat po š altojo valcavimo lakštų, juostų, folijų iš įvairių lydinių ir spalvotųjų metalų (čia būtina paminėti nikelio rekristalizavimo atkaitinimas), strypai ir laidai, š altai formuotas plienas ir š altai tempti vamzdžiai. Atkaitinimas gaminant pusgaminius ir gaminius iš spalvotųjų metalų (įskaitant nikelį) yra atskira procedūra.
Temperatūros sąlygos
Skirtingoms medžiagoms reikalingi skirtingi terminio apdorojimo režimai. Paprastai visas procesas užtrunka ne ilgiau kaip vieną valandą, kad būtų užbaigtas rekristalizavimo atkaitinimas, tačiau kiekvieno lydinio temperatūros režimas yra individualus. Taigi lydiniai magnio pagrindu reikalingi nuo 300 iki 400 °С, nikelio lydiniai – nuo 800 iki 1150 °С, angliniai plienai – nuo 650 iki 710 °С, kuriems privalomas rekristalizacinis atkaitinimas. Lydymosi temperatūra natūraliai nepasiekiama.
Aliuminio lydiniams nereikia tiek daug, užtenka nuo 350 iki 430 °C, o grynas aliuminis perkristalizuojasi nuo 300 iki 500 °C temperatūroje. Perkristalizacijai reikalingas nuo 670 iki 690 °C titano, nuo 700 iki 850 °C vario ir nikelio kompozicijos, nuo 600 iki 700 °C bronzos ir žalvario, o dar mažiau gryno vario, perkristalizaciją pradeda nuo 500 °C.. Tokie rekristalizavimo atkaitinimo būdai reikalingi tam tikriems metalams ir lydiniams.
Metalų difuzinis apdorojimas
Šis atkaitinimo būdas kitaip vadinamas homogenizavimu ir atliekamas siekiant pašalinti dendritinės segregacijos pasekmes. Difuzinis atkaitinimas reikalingas legiruotiems plienams, kurių plastiškumo ir kietumo indeksas sumažėja dėl intrakristalinės segregacijos, dėl kurios lūžta plokštelės arba trapūs. Būtina pasiekti pusiausvyros struktūrą, todėl būtinas liejamo metalo difuzinis apdorojimas. Be to, tai pagerina mechanines charakteristikas ir padidina viso galutinio produkto savybių vienodumą.
Štai kas atsitinkaProcesas: perteklinės fazės ištirpsta, cheminė sudėtis išsilygina, atsiranda ir auga poros, didėja grūdelių dydis. Šio tipo terminis apdorojimas reikalauja ilgo metalo poveikio aukštesnėje nei kritinėje temperatūroje (čia galime kalbėti apie 1200 laipsnių Celsijaus).
Izoterminis terminis apdorojimas
Šis atkaitinimo būdas rekomenduojamas legiruotajam plienui, kur esant pastoviai temperatūrai austenitas mišinyje skyla į feritą ir cementitą. Toks skilimas gali atsirasti atliekant kitus atkaitinimo būdus, jei dėl nuolatinio ir nuoseklaus temperatūros mažėjimo vyksta laipsniškas aušinimas. Taip pasiekiamas struktūros vienodumas, sutrumpėja terminio apdorojimo laikas.
Izoterminio atkaitinimo schema yra tokia: pirma, kaitinimas iki indikatoriaus, kuris viršys viršutinį kritinį tašką 50-70 laipsnių, tada temperatūra sumažinama 150 laipsnių. Po to įkaitinta dalis perkeliama į krosnį arba vonią, kurioje palaikoma ne aukštesnė kaip 700 °C temperatūra. Procedūros trukmė priklausys nuo metalo sudėties ir detalės geometrinių matmenų. Lydinių junginiai gali užtrukti valandas, o karšto valcavimo anglinio plieno lakštai užtruks kelias minutes.
Skirtumai
Visiškai atkaitinus užtikrinama plieno rekristalizacija, atlaisvinant metalą nuo įvairių konstrukcinių defektų. Plienas įgyja svarbiausias ir būdingiausias savybes, suminkštėja vėlesniam pjovimui. Reikiapirmiausia pašildykite iki 30–50 laipsnių aukštesnės nei Ac3 temperatūros, pašildykite, tada lėtai atvėsinkite.
Dažniausiai ekspozicija trunka mažiausiai pusvalandį, bet ne ilgiau kaip valandą vienai tonai plieno, kai kaitinimo greitis yra 100 laipsnių Celsijaus per valandą. Aušinimo greitis skiriasi priklausomai nuo plieno sudėties ir austenito stabilumo. Jei greitai atšaldoma, ferito-cementito išsklaidyta struktūra gali būti per kieta.
Atvėsimas
Aušinimo greitis reguliuojamas aušinant orkaitę, ją laipsniškai išjungiant ir atidarant dureles. Visiškai atkaitinus, svarbiausia neperkaitinti lydinio. Dalinis atkaitinimas atliekamas žemesnėje nei Ac3 temperatūroje, bet šiek tiek aukštesnėje nei Ac1.
Tuomet plienas iš dalies persikristalizuosis, todėl jis neatsikratys defektų. Taip apdorojami plienai be feritinės juostos, jei prieš tolesnį apdirbimą ir pjovimą juos tiesiog reikia suminkštinti. Be pilno ir neišsamaus, taip pat taikomas tekstūrinis rekristalizavimo atkaitinimas.
Programa
Kartais atkaitinimas papildo karštąjį apdirbimą (karšto valcavimo ritės, pvz., aliuminio lydiniai, prieš š altąjį valcavimą atkaitinamos, kad būtų pašalintas sunkus darbas, kuris gali atsirasti dėl karštojo valcavimo).
Šio tipo atkaitinimas daug plačiau naudojamas gaminant gaminius ir pusgaminius iš lydinių ir grynųjų spalvotųjų metalų. Tai jau nepriklausoma terminio apdorojimo operacija. Palyginti su plienu, daugybė spalvotųjų metalų yra apdorojami š altuoju būdu, o po to būtinas rekristalizacinis atkaitinimas.
Pramonėje
Jei reikalinga granuliuota cementito forma, lydinio laikymas atkaitinimo metu iki visiško perkristalizavimo gali trukti ilgai – kelias valandas. Š altai deformacijai, kuri paprastai atliekama po atkaitinimo, palankiausia yra granuliuota cementito forma, kuri atsiranda perkristalizuojant branduolių susidarymo ir nedeformuotų grūdelių augimo procese, todėl reikia kaitinti iki tam tikros temperatūros.
Rekristalizacinis atkaitinimas pramonėje yra pradinė operacija, skirta lydiniui arba metalui suteikti plastiškumo prieš apdirbant š altuoju būdu. Jis ne mažiau dažnai būna tarp š altosios deformacijos operacijų, siekiant pašalinti sukietėjimą, taip pat kaip galutinio terminio apdorojimo procesas, kad produktas ar pusgaminis įgytų jam reikalingas savybes.
Kaip tai atsitinka
Kaidant deformuotas metalas padidina atomų judrumą. Seni grūdai išsitampo, tampa pažeidžiami, intensyviai gimsta ir auga nauji, jau subalansuoti ir neįtempti grūdai. Jie susiduria su senais, pailgais, absorbuodami juos į savo augimą iki visiško išnykimo. Plieno ir lydinių rekristalizacija yra pagrindinis rekristalizacinio atkaitinimo tikslas. Kaitinant pasiekus reikiamą temperatūrą, medžiagos takumo riba ir stipris gana smarkiai sumažėja.
Tačiau plastiškumas didėja, tai pagerina apdirbamumą. Temperatūra, nuo kurios prasideda rekristalizacija, vadinama slenksčiu.perkristalizacija. Jį pasiekus metalas suminkštėja. Temperatūra negali būti pastovi. Tam tikro lydinio ar metalo kaitinimo trukmė, išankstinės deformacijos laipsnis, pradinis grūdelių dydis ir daug daugiau vaidina vienodai svarbų vaidmenį.
