Ar skirtingų metalų terminio apdorojimo procesas yra vienodas?

一, Proceso sąvokų diferencijavimo pagrindas
Pagrindinė metalo terminio apdorojimo idėja yra naudoti temperatūros laukus atomų judėjimui ir fazių kaitai reguliuoti. Tačiau įvairūs metalai turi gana skirtingus būdus, kaip išdėstyti savo atomus ir keisti fazes.
Geležies -lydiniai (plienas): pagal geležies-anglies fazės diagramą, tokie procesai kaip austenifikacija ir martensitinė transformacija daro medžiagą tvirtesnę. Pavyzdžiui, norint visiškai austenizuoti 45 # plieno struktūrą, ją reikia pašildyti iki 840–860 laipsnių ir greitai atvėsinti, kad susidarytų martensitas, kurio kietumas yra HRC50–55.
Aliuminio lydinys: priklauso nuo kieto tirpalo stiprinimo ir senėjimo stiprinimo mechanizmų. Pavyzdžiui, dirbant su 6061 aliuminio lydiniu, tirpalo apdorojimas reiškia, kad jis palaikomas 530–540 laipsnių temperatūroje 4–6 valandas, kad visiškai ištirptų Mg ₂ Si fazė. Tada jis gesinamas vandenyje, kad susidarytų persotintas kietas tirpalas, ir galiausiai jis brandinamas 175 laipsnių temperatūroje, kad susidarytų nanoskalės stiprinimo fazės. Galima padidinti tempimo stiprumą nuo 180 MPa iki 310 MPa.
Titano lydinių mikrostruktūrą kontroliuoja terminis apdorojimas beta fazės srityje. Oru aušinant TC4 titano lydinį po apdorojimo kietu tirpalu fazės srityje 980–1020 laipsnių temperatūroje, jis gali gauti sluoksniuotą + struktūrą, kurios tempiamasis stipris yra 1100 MPa. Jei izoterminis apdorojimas atliekamas 850 laipsnių kampu, gali susidaryti lygiašė alfa fazė, o pailgėjimo greitis gali būti padidintas iki 15%.
2, Įvairūs tipinių procesų atlikimo būdai
Skirtingi metalo tipai sukūrė savo terminio apdorojimo metodus, nes turi skirtingus našumo poreikius.
1. Įvairūs būdai dirbti su plieno medžiagomis
Grūdinimas ir grūdinimas: norint gauti didelį kietumą (HRC62-65) ir atsparumą dilimui, didelio anglies įrankių plienas (pvz., T10A) turi būti grūdintas 1000–1050 laipsnių temperatūroje ir grūdintas 200 laipsnių. Norint gauti grūdintą martensito struktūrą, 42CrMo grūdintas ir grūdintas plienas turi būti grūdintas 850 laipsnių ir grūdintas 550 laipsnių. Ši struktūra sujungia stiprumą (σ b Didesnis arba lygus 1080 MPa) ir tvirtumą (ak Didesnis arba lygus 39 J).
Unikalus procesas: Kriogeninis apdorojimas (-196 laipsnių aušinimas skystu azotu) likusį austenitą gali paversti martensitu, todėl 9Cr18Mo guolių plienas tampa 1-2HRC kietesnis; Indukcinis kaitinimo paviršiaus gesinimas gali sudaryti 5 mm storio sukietėjusį sluoksnį ant krumpliaračio paviršiaus, išlaikant šerdį kietą.
2. Procesai, skirti tik spalvotiesiems metalams-
T6 apdorojimas (kietas tirpalas + dirbtinis sendinimas) yra tipiškas būdas sustiprinti 6000 serijos aliuminio lydinius. Norint subalansuoti stiprumą ir atsparumą korozijai, 7075 aliuminio lydiniui reikia T74 dviejų -pakopų sendinimo (120 laipsnių / 24 val. → 160 laipsnių / 8 val.).
Vario lydinys: Berilio bronza (QBe2) formuoja fazę, kai ji sendinama 320–340 laipsnių kampu, o jos kietumas yra HRC38–42. Žalvaris (H62) pašalinamas įtempimas-300–350 laipsnių temperatūroje, kad būtų išvengta kietėjimo šalto darbo metu.
Magnio lydinys: apdorojamas tirpale 415 laipsnių temperatūroje, AZ91D magnio lydinys, sendamas 175 laipsnių temperatūroje, sudaro - Mg₁₇ Al₁₂ fazę. Dėl to takumo riba yra 30% stipresnė.
3. Unikalūs ugniai atsparių metalų poreikiai
Volframo lydinys: reikalingas rekristalizacinis atkaitinimas 1400–1600 laipsnių temperatūroje, kad būtų išvengta kietėjimo šaltuoju būdu, o grūdelių dydis turi būti mažesnis arba lygus 50 μm, kad būtų išlaikytas stiprumas aukštoje temperatūroje.
Molibdeno lydinys: Siekiant pašalinti radiacijos žalą ir atkurti branduolinio reaktoriaus konstrukcinių medžiagų veikimą, jis atkaitinamas aukštoje 1800–2000 laipsnių temperatūroje.
3, Įstatymai, kurie yra bendri proceso projektavimui
Net jei proceso parametrai yra labai įvairūs, įvairių tipų metalo medžiagų terminio apdorojimo dizainas atitinka šias pagrindines taisykles:
Fazių diagrama yra pagrindinė visų proceso planų idėja. Šildymo temperatūrai pasirinkti naudojama kritinė temperatūra (Ac ₁, Ac ∝, Ms ir kt.). Pavyzdžiui, norint visiškai ištirpinti karbidus 304 nerūdijančiame pliene, jį reikia pašildyti iki 1050–1100 laipsnių.
Aušinimo greičio valdymas: pasirinkite tinkamą terpę (vandenį, aliejų, polimerą ir kt.), kad valdytumėte aušinimo tempą ir audinys pasikeistų tam tikru būdu. Vandens gesinimas gali paversti daug-anglies plieną į martensitą, o gesinant aliejumi, mažai -legiruotas plienas gali nesulūžti.
Įtempių mažinimo atkaitinimas (pavyzdžiui, plienas 300–400 laipsnių ir aliuminio lydinys 150–200 laipsnių temperatūroje) naudojamas norint atsikratyti apdirbimo įtempių ir apsaugoti daiktus nuo lenkimo ar įtrūkimų. Vietoj terminio apdorojimo, vibracinis senėjimas (VSR) plačiai naudojamas siekiant sumažinti orlaivių aliuminio lydinio dalių įtempį.
Bendradarbiaujantis paviršiaus modifikavimas: naudojant cheminį terminį apdorojimą (karburizavimą, azotavimą) ir paviršiaus gesinimą kartu, kad būtų pasiektas skirtingas veikimo lygis. Pavyzdžiui, krumpliaračiai karbonizuojami 20CrMnTi (930 laipsnių × 8h), gesinami ir grūdinami žemoje temperatūroje. Tai suteikia jiems HRC58-62 paviršiaus kietumą ir išlaiko jų tvirtumą.
4, Pagrindinė proceso tobulinimo kryptis
Medžiagų mokslui tobulėjant, terminio apdorojimo metodai išryškino šias naujoviškas tendencijas:
Vietinis terminis apdorojimas lazeriu/elektronų pluoštu yra tikslus būdas kontroliuoti mažų audinių plotelių temperatūrą. Jis naudojamas, kad dujų plėvelės skylės aplink orlaivio variklio mentes būtų stipresnės.
Išmaniojo proceso sistema: ji gali numatyti, kaip pasikeis audiniai, ir pagerinti parametrus, remiantis skaitmeniniu dvigubo terminio apdorojimo proceso modeliavimu. Pavyzdžiui, GE naudoja ProCAST programinę įrangą, kad gesinimo metu turbinos diskas nedeformuotųsi daugiau nei 0,1 mm.
Ekologiško kūrimo technologija: žemo slėgio karbiuravimas (LPC) pakeičia tradicinį dujų karbiuravimą, kad sumažintų CO₂ emisiją. Gesinimo alyvos pakeitimo technologija (toks PAG polimeras) sumažina LOJ emisijas.