Tērauda normalizācijas princips

2024 Autors: Howard Calhoun | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2023-12-17 10:35

Tērauda normalizācija attiecas uz sacietēšanas procesu, kas tiek uzkarsēts līdz noteiktai temperatūrai un atdzesēts. Termiskajai apstrādei katram metāla veidam ir dažādi režīmi. Tehnoloģiju pielietošanas rezultātā materiāls kļūst stiprāks, pateicoties defektu novēršanai. Pēdējie neizbēgami parādās iepriekšējo tērauda izstrādājumu ražošanas posmu rezultātā.

Tehnoloģijas mērķis

Tērauda normalizāciju var veikt garāžas apstākļos ar atbilstošu aprīkojumu. Tehnoloģijas priekšrocība ir plānas eitektoīda izgatavošana. Šī slāņa struktūra tieši ietekmē metāla izturību un stingrību.

Tā kā tērauda normalizācija tiek veikta, lai uzlabotu produkta kvalitāti, attiecīgi palielinās arī tā izgatavošanas izmaksas. Tehnoloģiju izmanto tikai nepieciešamības gadījumā. Viegli noslogotām daļām tas nav nepieciešams. Bieži vien tas ir piemērojams šķērsgriezuma metāla ražošanai.

Tehnoloģijas var aizstāt tādas procedūras kā sacietēšana ar augstu rūdīšanu, klasiskā atkausēšana. Vidēja oglekļa tērauda normalizācija nedod augstu izturību, kas ir salīdzināma ar struktūru pēc sacietēšanas. Bet tas nenoved piespēcīga deformācija un palīdz atbrīvoties no iekšējām plaisām.

Tehnoloģijas būtība

Tērauda normalizācija attiecas uz termiskās apstrādes metodi. Ir vairākas metāla sildīšanas tehnoloģijas, kas atšķiras pēc apstākļiem:

• Metālu un sakausējumu sildīšanas temperatūra ir atšķirīga.
• Aizturiet aizturēšanas laiku.
• Dzesēšanas veids biežāk tiek pagarināts siltuma apmaiņas ar vidi dēļ.

Tā ir lēna dzesēšana, kas ļauj iegūt vienmērīgu tērauda sastāvu. Atlaidināšanas mērķis ir viendabīga metāla konstrukcija, vēlme noņemt čaulas un tukšumus, nelielas plaisas.

Lai samazinātu lokālo sabiezējumu pēc karstās un aukstās velmēšanas, parasti tiek izmantoti šādi atkausēšanas veidi:

• Difūzija - maina ķīmisko sastāvu.
• Pilna - ietekmē visu struktūru, palīdz panākt viendabīgumu.
• Pārkristalizācija - noņem tēraudu sacietējumu.
• Nepabeigts - padara tēraudu kaļamāku metālapstrādei.
• Izotermisks - labākais veids, kā samazināt tērauda stiprību.
• Sferoidizācija - pārvērš plakanus perlīta graudus sfēriskos.

Tērauda normalizācijas temperatūra tika izvēlēta empīriski katram sakausējuma veidam. Pēc liešanas vai aukstās velmēšanas nevienai sagatavei nav ideālas struktūras. Situāciju palīdz labot papildu termiskā apstrāde – atkausēšana.

Ķīmiskā sastāva korekcija

Normalizācija un sacietēšanatērauds ir nepieciešams, lai pēc liešanas labotu iekšējās neviendabības. Formas lējumi un lietņi tiek pakļauti termiskai apstrādei. Visbiežāk tas ir nepieciešams leģētā tērauda izstrādājumiem.

Lai labotu tērauda defektus, nepieciešams uzsildīt līdz ļoti augstai temperatūrai. Šajā stāvoklī sakausējuma elementu atomi sāk kustēties. Notiek vienota iekšējā tilpuma pārdale.

Pie 1100 grādiem ir optimālā tērauda termiskā apstrāde. Karsējot difūzijas normalizācija ilgst aptuveni 10-20 stundas, kam seko ļoti lēna dzesēšana.

Pilna atkausēšana

Hipoeutektoīda tērauda normalizācija un sacietēšana ir nepieciešama, lai labotu karsēšanas salauzto konstrukciju, ražojot lējumus un ar spiedienu apstrādātus kalumus. Apstrādes temperatūrai ir jāpārsniedz kritiskais punkts, kad perlīts sāk pārveidoties par austenītu.

Temperatūras kāpumam jābūt stingri par 30-50 grādiem virs kritiskā punkta Ac3. Šī vērtība leģētajiem tēraudiem ir ņemta no tabulām, bet oglekļa tēraudiem tā tiek noteikta no stāvokļa diagrammas. Normalizācijas process:

• Sākotnējā stadija uzsilst par 30-50 grādiem virs Ac3 kritiskās temperatūras. Veidojas austenīta graudi.
• Uzturēšanu augstā temperatūrā pavada austenīta graudu augšana.
• Ilgstoša vienmērīga dzesēšana - mazi austenīta kristāli sadalās vairākos perlīta graudos. notiekvienmērīgs ferīta perlīta slāņa struktūras aizpildījums.

Lai samazinātu metālu cietību, ir nepieciešama nepilnīga atkausēšana. Biežāk tas ir nepieciešams metāla griešanas apstākļos. Normalizācijas rezultātā tiek novērsts tērauda liekais spriegums. Atšķirībā no pilnīgas atkausēšanas, viss process notiek zemākā temperatūrā. Attiecīgi tiek pavadīts mazāk laika.

Sarežģītu leģētu tēraudu apstrāde

Izotermiskās normalizācijas procesā cietie metāli kļūst kaļamāki griešanai. Sildīšana notiek pie šādām temperatūrām:

• Strukturālie tēraudi - ne augstāk par 30-50 grādiem no kritiskā punkta Ac3.
• Instrumentu tēraudi - 5–100 grādi augstāki par punktu Ac1.

Atšķirībā no aplūkotajām metodēm izotermiskās atlaidināšanas laikā tiek veikta izkausētā sālī iegremdēta tērauda dzesēšana. Dabiskā dzesēšana tiek veikta pēc temperatūras pazemināšanās līdz 700 grādiem. Šajā brīdī austenīts pilnībā pārvēršas perlīta graudos.

Metālu un sakausējumu bojātas struktūras korekcija

Tēraudu divpakāpju dzesēšana ļauj pārveidot perlīta plāksnes graudos. Sildīšana notiek līdz temperatūrai virs Ac1 punkta. Pēc tam to samazina līdz 700 un uztur līdz 500 grādiem. Turklāt metāls ilgstoši atdziest gaisā. Šo normalizāciju sauc par sferoidizāciju. Rezultātā izstrādājumu var viegli sagriezt. Šādi tiek apstrādāti metāli, kas satur 0,65% oglekļa.

Klep ir izglītība vairākspēcīgas metāla vietas pēc aukstās štancēšanas vai zīmēšanas. Rekristalizācijas rūdīšana novērš šo defektu - tēraudu trauslumu novērš, karsējot līdz 700 grādiem (zem Ac1). Šajā brīdī tiek atjaunots metālu kristalizācijas režģis. Struktūra kļūst smalkgraudaina un viendabīga. Var veikt arī spilgto atlaidināšanu, atjaunojot tēraudu īpašības pēc lokšņu velmēšanas, lai saglabātu spīdīgu virsmu.