Kas erinevate metallmaterjalide kuumtöötlusprotsess on sama?

一, Protsessi mõistete eristamise alus
Metalli kuumtöötluse põhiidee on temperatuuriväljade kasutamine aatomite liikumise ja faaside muutumise reguleerimiseks. Erinevatel metallidel on aga üsna mitmekesised viisid oma aatomite paigutamiseks ja faaside muutmiseks.
Raua-põhised sulamid (teras): raua-süsiniku faasidiagrammi kohaselt muudavad sellised protsessid nagu austenitiseerimine ja martensiitsene muundumine materjali tugevamaks. Näiteks 45 # terase struktuuri täielikuks austenitiseerimiseks tuleb seda kuumutada 840–860 kraadini ja seejärel kiiresti jahutada, et saada martensiit, mille kõvadus on HRC50–55.
Alumiiniumisulam: sõltub tahke lahuse tugevdamise ja vananemise tugevdamise mehhanismidest. Näiteks alumiiniumsulamiga 6061 töötades tähendab lahusega töötlemine selle hoidmist 530–540 kraadi juures 4–6 tundi, et Mg ₂ Si faas täielikult lahustuks. Seejärel kustutatakse see vees, et saada üleküllastunud tahke lahus, ja lõpuks vanandatakse 175 kraadi juures nanomõõtmeliste tugevdusfaaside saamiseks. Tõmbetugevust on võimalik tõsta 180MPa-lt 310MPa-le.
Titaanisulamite puhul kontrollib mikrostruktuuri termiline töötlemine beetafaasi piirkonnas. TC4 titaanisulami õhkjahutamisel pärast tahke lahusega töötlemist faasipiirkonnas temperatuuril 980–1020 kraadi saab see kihilise + struktuuri, mille tõmbetugevus on 1100 MPa. Kui isotermiline töötlemine toimub 850 kraadi juures, võib moodustuda samateljeline alfafaas ja pikenemiskiirust saab tõsta 15% -ni.
2, erinevad viisid tüüpiliste protsesside tegemiseks
Erinevat tüüpi metallid on välja töötanud oma kuumtöötlusprotsessi meetodid, kuna neil on erinevad jõudlusvajadused.
1. Erinevad viisid terasmaterjalidega töötamiseks
Karastus ja karastamine: Kõrge kõvaduse (HRC62-65) ja kulumiskindluse saavutamiseks tuleb kõrge süsinikusisaldusega tööriistateras (nagu T10A) karastada 1000–1050 kraadi juures ja karastada 200 kraadi juures. Karastatud martensiitstruktuuri saamiseks tuleb 42CrMo karastatud ja karastatud terast karastada 850 kraadi juures ja karastada 550 kraadi juures. See struktuur ühendab endas tugevuse (σ b 1080 MPa või suurem) ja sitkuse (ak 39 J või suurem).
Ainulaadne protsess: krüogeenne töötlemine (-196-kraadine vedela lämmastikuga jahutamine) võib muuta austeniidi jäägid martensiidiks, muutes 9Cr18Mo laagriterase 1-2HRC raskemaks; Induktsioonkuumutuspinna karastamine võib teha 5 mm paksuse kõvastunud kihi hammasratta pinnale, hoides südamiku sitkena.
2. Protsessid, mis on mõeldud ainult värviliste metallide jaoks
T6 töötlemine (tahke lahus + kunstlik vanandamine) on tüüpiline viis 6000-seeria alumiiniumisulamite tugevamaks muutmiseks. Tugevuse ja pingekorrosioonikindluse tasakaalustamiseks vajab alumiiniumsulam 7075 T74 kaheastmelist vanandamist (120 kraadi /24h → 160 kraadi /8h).
Vasesulam: Berülliumpronks (QBe2) moodustab faasi, kui see on vanandatud 320–340 kraadi juures ja selle kõvadus on HRC38–42. Messing (H62) leevendab pinget-300–350 kraadi juures, et vabaneda külmtöötlemisest.
Magneesiumisulam: AZ91D magneesiumisulam pärast 415 kraadise lahusega töötlemist moodustab 175 kraadi juures vananedes faasi - Mg1₇ Al12. See muudab voolavuspiiri 30% tugevamaks.
3. Unikaalsed vajadused tulekindlate metallide järele
Volframisulam: vajab külmtöötlemisest vabanemiseks ümberkristallilist lõõmutamist 1400–1600 kraadi juures ja tera suurust tuleb hoida kuni 50 μm, et hoida tugevust kõrgetel temperatuuridel.
Molübdeenisulam: Kiirguskahjustuste parandamiseks ja tuumareaktori konstruktsioonimaterjalide jõudluse taastamiseks lõõmutatakse seda kõrgel temperatuuril 1800–2000 kraadi.
3, seadused, mis on ühised projekteerimise protsessile
Isegi kui protsessi parameetrid on väga erinevad, järgib erinevat tüüpi metallmaterjalide kuumtöötlemise disain järgmisi põhireegleid:
Faasidiagramm on kõigi protsesside kavandite põhiidee. Küttetemperatuuri valimiseks kasutatakse kriitilist temperatuuri (Ac ₁, Ac ∝, Ms jne). Näiteks karbiidide täielikuks lahustamiseks roostevabas terases 304 tuleb seda kuumutada 1050–1100 kraadini.
Jahutuskiiruse juhtimine: valige õige keskkond (vesi, õli, polümeer jne), et kontrollida jahutustempot ja panna kude teatud viisil muutuma. Veega karastamine võib muuta kõrge süsinikusisaldusega-terase martensiidiks, samas kui õliga karastamine võib hoida madala-legeerterase purunemise eest.
Pinge leevendavat lõõmutamist (näiteks terast 300–400 kraadi ja alumiiniumisulamit 150–200 kraadi juures) kasutatakse töötlemispingetest vabanemiseks ning asjade paindumise ja pragunemise vältimiseks. Kuumtöötlemise asemel kasutatakse õhusõidukite alumiiniumsulamist osade pinge vähendamiseks laialdaselt vibratsioonivananemist (VSR).
Koostöös pinna modifitseerimine: erineva jõudluse saavutamiseks kasutatakse keemilist kuumtöötlust (karburiseerimine, nitrideerimine) ja pinna kustutamist. Näiteks käigud karburiseeritakse 20CrMnTi-ga (930 kraadi × 8 tundi), summutatakse ja karastatakse madalal temperatuuril. See annab neile pinna kõvaduse HRC58-62 ja hoiab need südamikus sitkena.
4, protsessi täiustamise juhtiv suund
Materjaliteaduse arenedes on kuumtöötlustehnikad näidanud järgmisi uuenduslikke suundumusi:
Laser-/elektronkiire lokaalne kuumtöötlus on täpne viis väikeste koepiirkondade temperatuuri reguleerimiseks. Seda kasutatakse õhusõiduki mootori labasid ümbritsevate gaasikile aukude tugevdamiseks.
Nutikas protsessisüsteem: see suudab digitaalse kaksikkuumtöötlusprotsessi simulatsiooni põhjal ennustada, kuidas kuded muutuvad, ja parameetreid parandada. Näiteks kasutab GE ProCAST tarkvara, et turbiini ketas ei deformeeruks kustutamise ajal rohkem kui 0,1 mm.
Tehnoloogia keskkonnasäästlikuks tegemiseks: madala rõhuga karburiseerimine (LPC) asendab traditsioonilist gaasikarburiseerimist, et vähendada CO₂ heitkoguseid. Jahutusõli asendamise tehnoloogia (selline PAG-polümeer) vähendab lenduvate orgaaniliste ühendite heitkoguseid.