Aby zapewnić metalowym przedmiotom wymagane właściwości mechaniczne, fizyczne i chemiczne, oprócz racjonalnego doboru materiałów i różnorodnych procesów formowania, często niezbędne są procesy obróbki cieplnej. Stal jest najczęściej stosowanym materiałem w przemyśle mechanicznym, o złożonej mikrostrukturze, którą można kontrolować poprzez obróbkę cieplną. Dlatego obróbka cieplna stali jest główną częścią obróbki cieplnej metali.
Ponadto aluminium, miedź, magnez, tytan i ich stopy mogą również zmieniać swoje właściwości mechaniczne, fizyczne i chemiczne poprzez obróbkę cieplną w celu uzyskania różnych właściwości użytkowych.
Obróbka cieplna na ogół nie zmienia kształtu i ogólnego składu chemicznego przedmiotu obrabianego, ale raczej nadaje lub poprawia jego działanie poprzez zmianę mikrostruktury wewnątrz przedmiotu obrabianego lub zmianę składu chemicznego na powierzchni przedmiotu obrabianego. Jego cechą charakterystyczną jest poprawa wewnętrznej jakości przedmiotu obrabianego, która na ogół nie jest widoczna gołym okiem.
Zadaniem obróbki cieplnej jest poprawa właściwości mechanicznych materiałów, eliminacja naprężeń szczątkowych i zwiększenie obrabialności metali. Zgodnie z różnymi celami obróbki cieplnej, procesy obróbki cieplnej można podzielić na dwie kategorie: wstępną obróbkę cieplną i końcową obróbkę cieplną.
1.Celem wstępnej obróbki cieplnej jest poprawa wydajności przetwarzania, wyeliminowanie naprężeń wewnętrznych i przygotowanie dobrej struktury metalograficznej do końcowej obróbki cieplnej. Proces obróbki cieplnej obejmuje wyżarzanie, normalizowanie, starzenie, hartowanie i odpuszczanie itp.
l Wyżarzanie i normalizowanie stosuje się w przypadku półfabrykatów, które zostały poddane obróbce termicznej. Stal węglową i stal stopową o zawartości węgla większej niż 0,5% poddaje się często wyżarzaniu w celu zmniejszenia ich twardości i ułatwienia cięcia; Stale węglowe i stale stopowe o zawartości węgla poniżej 0,5% poddaje się normalizacji, aby uniknąć zakleszczania się narzędzia podczas skrawania ze względu na ich niską twardość. Wyżarzanie i normalizowanie mogą udoskonalić wielkość ziaren i uzyskać jednolitą mikrostrukturę, przygotowując do przyszłej obróbki cieplnej. Wyżarzanie i normalizowanie są często przeprowadzane po obróbce zgrubnej i przed obróbką zgrubną.
l Obróbkę czasową stosuje się głównie w celu wyeliminowania naprężeń wewnętrznych powstających podczas produkcji półwyrobów i obróbki mechanicznej. Aby uniknąć nadmiernego obciążenia transportem, w przypadku części o ogólnej precyzji, przed obróbką precyzyjną można zaplanować obróbkę czasową. Jednakże w przypadku części o wysokich wymaganiach dotyczących precyzji (takich jak obudowy wytaczarek współrzędnościowych) należy zastosować dwa lub więcej procesów obróbki starzeniowej. Proste części na ogół nie wymagają obróbki starzenia. Oprócz odlewów, w przypadku niektórych precyzyjnych części o słabej sztywności (takich jak śruby precyzyjne), często przeprowadza się wielokrotne procesy starzenia pomiędzy obróbką zgrubną a obróbką półprecyzyjną, aby wyeliminować naprężenia wewnętrzne powstające podczas przetwarzania i ustabilizować dokładność obróbki części. Niektóre części wału wymagają obróbki po procesie prostowania.
l Hartowanie i odpuszczanie oznacza obróbkę odpuszczającą w wysokiej temperaturze po hartowaniu, w wyniku której można uzyskać jednolitą i dobrze odpuszczoną strukturę martenzytu, przygotowując się do zmniejszenia odkształceń podczas hartowania powierzchniowego i azotowania w przyszłości. Dlatego hartowanie i odpuszczanie można również stosować jako przygotowawczą obróbkę cieplną. Ze względu na dobre, wszechstronne właściwości mechaniczne części hartowanych i odpuszczanych, niektóre części o niskich wymaganiach dotyczących twardości i odporności na zużycie można również zastosować jako końcowy proces obróbki cieplnej.
2.Celem końcowej obróbki cieplnej jest poprawa właściwości mechanicznych, takich jak twardość, odporność na zużycie i wytrzymałość.
l Hartowanie obejmuje hartowanie powierzchniowe i hartowanie w masie. Hartowanie powierzchniowe jest szeroko stosowane ze względu na niewielkie odkształcenia, utlenianie i odwęglenie, a także ma zalety w postaci wysokiej wytrzymałości zewnętrznej i dobrej odporności na zużycie, przy jednoczesnym zachowaniu dobrej wytrzymałości i dużej odporności na uderzenia wewnętrznie. Aby poprawić właściwości mechaniczne części hartowanych powierzchniowo, często konieczne jest wykonanie obróbki cieplnej, takiej jak hartowanie i odpuszczanie lub normalizowanie, jako wstępnej obróbki cieplnej. Ogólna trasa procesu to: cięcie – kucie – normalizowanie (wyżarzanie) – obróbka zgrubna – hartowanie i odpuszczanie – obróbka półprecyzyjna – hartowanie powierzchniowe – obróbka precyzyjna.
l Hartowanie nawęglaniem jest odpowiednie dla stali niskowęglowej i stali niskostopowej. Po pierwsze, zwiększa się zawartość węgla w warstwie wierzchniej części, a po hartowaniu warstwa wierzchnia uzyskuje wysoką twardość, przy czym rdzeń nadal zachowuje określoną wytrzymałość, wysoką ciągliwość i plastyczność. Karbonizację można podzielić na nawęglanie ogólne i nawęglanie lokalne. W przypadku częściowego nawęglania należy zastosować środki zapobiegające przesiąkaniu (miedziowanie lub platerowanie materiałami zapobiegającymi przesiąkaniu) w przypadku części nienawęglanych. Ze względu na duże odkształcenia spowodowane nawęglaniem i hartowaniem oraz głębokość nawęglania zazwyczaj mieszczącą się w zakresie od 0,5 do 2 mm, proces nawęglania zazwyczaj dzieli się na obróbkę półprecyzyjną i obróbkę precyzyjną. Ogólna trasa procesu to: cięcie, kucie, normalizacja, obróbka zgrubna i półprecyzyjna, nawęglanie, hartowanie, obróbka precyzyjna. Gdy nienawęglona część części lokalnie nawęglonych przyjmuje plan procesu polegający na zwiększeniu naddatku i odcięciu nadmiaru warstwy nawęglonej, proces odcięcia nadmiaru warstwy nawęglonej należy przeprowadzić po nawęglaniu i przed hartowaniem.
l Azotowanie to metoda obróbki, która umożliwia atomom azotu infiltrację powierzchni metalu w celu uzyskania warstwy związków zawierających azot. Warstwa azotowania może poprawić twardość, odporność na zużycie, wytrzymałość zmęczeniową i odporność na korozję powierzchni części. Ze względu na niską temperaturę azotowania, małe odkształcenia i cienką warstwę azotowania (zwykle nie przekraczającą 0,6 ~ 0,7 mm), proces azotowania należy przeprowadzić możliwie najpóźniej. Aby zmniejszyć odkształcenia podczas azotowania, po cięciu zwykle wymagane jest odpuszczanie w wysokiej temperaturze w celu zmniejszenia naprężeń.
Czas publikacji: 24 października 2024 r
