Întărire
Versiunea actuală a paginii nu a fost încă examinată de colaboratori experimentați și poate diferi semnificativ de versiunea revizuită pe 25 mai 2021; verificările necesită 5 modificări .Călirea, sau călirea , este un tip de tratament termic al materialelor ( metale , aliaje metalice , sticlă ), care constă în încălzirea acestora peste un punct critic (temperatura modificării tipului rețelei cristaline, adică transformarea polimorfă , sau temperatura la care fazele care există la temperatură scăzută), urmată de răcire rapidă. Călirea unui metal pentru a obține un exces de goluri nu trebuie confundată cu călirea convențională, care necesită să existe posibile transformări de fază în aliaj. Cel mai adesea, răcirea se efectuează în apă sau ulei, dar există și alte moduri de răcire: într-un strat pseudofierbe al unui lichid de răcire solid, cu un jet de aer comprimat, ceață de apă, într-un mediu de stingere polimer lichid etc.
Materialul întărit devine mai dur , dar devine casant , mai puțin ductil și mai puțin ductil , dacă se fac mai multe repetiții de încălzire-răcire. Pentru a reduce fragilitatea și pentru a crește ductilitatea și duritatea după călire cu transformare polimorfă, se utilizează călirea . După stingere fără transformare polimorfă se aplică învechire . În timpul călirii, are loc o uşoară scădere a durităţii şi rezistenţei materialului [1] .
Tensiunile interne sunt îndepărtate prin călirea materialului. În unele produse, întărirea se efectuează parțial, de exemplu, la fabricarea katanei japoneze, numai tăișul sabiei este întărit.
O contribuție semnificativă la dezvoltarea metodelor de întărire a avut-o Cernov Dmitri Konstantinovici . El a fundamentat și a demonstrat experimental că pentru producția de oțel de înaltă calitate, factorul decisiv nu este forjarea, așa cum se presupunea anterior, ci tratamentul termic. El a determinat efectul tratamentului termic al oțelului asupra structurii și proprietăților acestuia. În 1868, Cernov a descoperit punctele critice ale transformărilor de fază de oțel, numite puncte Chernoff . În 1885, a descoperit că întărirea se poate face nu numai în apă și ulei, ci și în medii fierbinți. Această descoperire a fost începutul aplicării călirii treptate, iar apoi studiul transformării izoterme a austenitei [2] .
Tipuri de temperamente
Prin transformare polimorfă- Călire cu transformare polimorfă, pentru oțeluri
- Întărire fără transformare polimorfă, pentru majoritatea metalelor neferoase .
Complet - materialul este încălzit la 30 - 50 ° C deasupra liniei GS pentru oțel hipoeutectoid și eutectoid , linia hipereutectoid PSK, în acest caz, oțelul capătă structura de austenită și austenită + cementită . Incomplet - încălzirea se realizează deasupra liniei PSK a diagramei, ceea ce duce la formarea de faze în exces la sfârșitul întăririi. Călirea incompletă se aplică în general oțelurilor pentru scule .
Medii de stingere
În timpul călirii, suprarăcirea austenitei la temperatura de transformare martensitică necesită o răcire rapidă, dar nu în întregul interval de temperatură, ci numai în intervalul de 650-400 ° C, adică în intervalul de temperatură în care austenita este cel mai puțin stabilă și se transformă cel mai rapid în amestec feritic - ciment. Peste 650 °C, viteza de transformare a austenitei este scăzută și, prin urmare, amestecul în timpul călirii poate fi răcit lent în acest interval de temperatură, dar, desigur, nu atât de mult încât să înceapă precipitarea feritei sau transformarea austenitei în perlit .
Mecanismul de acțiune al mediilor de întărire (apă, ulei, mediu de întărire apă-polimer, precum și răcirea pieselor în soluții de sare) este următorul. În momentul în care produsul este scufundat în mediul de stingere, în jurul lui se formează o peliculă de abur supraîncălzit, răcirea are loc prin stratul acestei cămașe de abur, adică relativ lent. Când temperatura suprafeței atinge o anumită valoare (determinată de compoziția lichidului de stingere) la care se rupe mantaua de abur, lichidul începe să fiarbă pe suprafața piesei, iar răcirea are loc rapid.
Prima etapă de fierbere relativ lentă se numește etapa de fierbere a filmului, a doua etapă de răcire rapidă se numește etapa de fierbere nucleată. Când temperatura suprafeței metalice este sub punctul de fierbere al lichidului, lichidul nu mai poate fierbe, iar răcirea va încetini. Această etapă se numește transfer de căldură convectiv . [3]
Metode de întărire
- Călirea într-un singur răcitor - o parte încălzită la anumite temperaturi este scufundată într-un lichid de călire, unde rămâne până se răcește complet. Această metodă este utilizată pentru călirea pieselor simple din oțel carbon și aliat.
- Călire întreruptă în două medii - această metodă este utilizată pentru călirea oțelurilor cu conținut ridicat de carbon. Piesa este mai întâi răcită rapid într-un mediu de răcire rapidă (de exemplu apă) și apoi într-un mediu de răcire lent (ulei).
- Călirea prin pulverizare constă în pulverizarea unei piese cu un jet intens de apă și se folosește de obicei atunci când este necesară întărirea unei părți a unei piese. Această metodă nu formează o cămașă de abur, care oferă o întărire mai profundă decât simpla stingere în apă. O astfel de întărire se realizează de obicei în inductori la instalațiile HDTV.
- Călirea în trepte este o călire în care piesa este răcită într-un mediu de călire care are o temperatură peste punctul martensitic pentru un anumit oțel. În timpul răcirii și menținerii în acest mediu, piesa întărită trebuie să dobândească temperatura băii de întărire în toate punctele secțiunii. Urmează apoi răcirea finală, de obicei lentă, în timpul căreia are loc întărirea, adică transformarea austenitei în martensită .
- Întărire izotermă . Spre deosebire de călirea în trepte, în timpul călirii izoterme , este necesar să se păstreze oțelul în mediul de călire atât de mult încât transformarea izotermă a austenitei are timp să se termine.
- Întărire cu laser . Întărirea termică a metalelor și aliajelor prin radiație laser se bazează pe încălzirea locală a unei suprafețe sub influența radiației și răcirea ulterioară a acestei suprafețe la o rată supercritică, ca urmare a eliminării căldurii în straturile interioare ale metalului. Spre deosebire de alte procese binecunoscute de întărire termică (stingerea cu curenți de înaltă frecvență, încălzirea electrică, stingerea dintr-o topitură și alte metode), încălzirea în timpul călirii cu laser nu este un proces volumetric, ci un proces de suprafață.
- Călirea HDTV (inducție) - călirea cu curenți de înaltă frecvență - piesa este plasată într-un inductor și încălzită prin inducerea de curenți de înaltă frecvență în acesta.
Defecte
Defecte care apar în timpul călirii oțelului. [patru]
- Duritatea insuficientă a piesei întărite este o consecință a temperaturii scăzute de încălzire, a expunerii scurte la temperatura de funcționare sau a vitezei de răcire insuficiente. Corectarea defectelor : normalizare sau recoacere urmata de intarire; utilizarea unui mediu de stingere mai energetic.
- Supraîncălzirea este asociată cu încălzirea produsului la o temperatură semnificativ mai mare decât temperatura de încălzire necesară pentru călire. Supraîncălzirea este însoțită de formarea unei structuri cu granulație grosieră, rezultând o fragilitate crescută a oțelului. Corectarea defectelor : recoacere (normalizare) si intarire ulterioara la temperatura ceruta.
- Burnout apare atunci când oțelul este încălzit la temperaturi foarte ridicate, aproape de punctul de topire (1200-1300°C) într-o atmosferă oxidantă. Oxigenul pătrunde în oțel, iar oxizii se formează de-a lungul granițelor. Un astfel de oțel este fragil și nu poate fi reparat.
- Oxidarea și decarburarea oțelului se caracterizează prin formarea de calcar (oxizi) pe suprafața pieselor și arderea carbonului în straturile de suprafață. Acest tip de căsătorie prin tratament termic este ireparabil. Dacă adaosul de prelucrare permite, stratul oxidat și decarburat trebuie îndepărtat prin șlefuire. Pentru a preveni acest tip de căsătorie, se recomandă încălzirea pieselor în cuptoare cu atmosferă protectoare.
- Deformarea și fisurile sunt consecințele tensiunilor interne. În timpul încălzirii și răcirii oțelului se observă modificări volumetrice, în funcție de temperatură și transformări structurale (trecerea austenitei la martensită este însoțită de o creștere a volumului de până la 3%). Diferența de timp de transformare față de volumul piesei întărite datorită dimensiunilor și vitezelor de răcire diferite pe secțiune transversală duce la dezvoltarea unor tensiuni interne puternice, care provoacă fisuri și deformarea pieselor în timpul călirii.
Note
- ↑ Cuptoare pentru tratarea termică a oțelului . Data accesului: 10 iulie 2011. Arhivat din original pe 17 februarie 2012.
- ↑ Bolhovitinov N.F. Știința metalelor și tratamentul termic: Manual de inginerie mecanică. Vtuzov / N. F. Bolhovitinov, doctor în inginerie. Ştiinţe prof. - Ed. a II-a, revizuită. - M . : Mashgiz, 1952. - 426 p.
- ↑ V.N. Zaplatin, Yu.I. Sapozhnikov, A.V. Dubrov, U.M. Duhneev. Fundamentele științei materialelor (prelucrarea metalelor) / ed. V.N. Platină. - M. : Academia, 2017. - S. 141-142. — 272 p. - ISBN 978-5-4468-4122-6 . Arhivat pe 22 noiembrie 2021 la Wayback Machine
- ↑ Ostapenko N. N., Kropivnitsky N. N. Tehnologia metalelor. — Ediția a II-a. - Moscova: Şcoala superioară, 1970. - 344 p.
Literatură
- Călirea // Euclid - Ibsen. - M . : Enciclopedia Sovietică, 1972. - ( Marea Enciclopedie Sovietică : [în 30 de volume] / redactor-șef A. M. Prokhorov ; 1969-1978, v. 9).
- Gulyaev A.P. Metalurgia: un manual pentru instituțiile de învățământ superior. - Ed. a 5-a, revizuită. - M . : Metalurgie, 1977. - 647 p.
Link -uri
 Dicționare și enciclopedii |
|---|
| Tratarea termică a metalelor | ||
|---|---|---|
| Concepte generale știința metalelor Celulă de cristal diagramă de fază Diagrama de stare a aliajelor fier-carbon | ||
| Procesele de bază | ||
| Procese conexe | ||
| Proprietățile țintă ale metalelor | ||