Çeliğin dört ısı işlemi nelerdir?

Isı işlemi, sertlik, tokluk, mukavemet ve süneklik gibi istenen mekanik özellikleri elde etmek için çeliğin mikro yapısını değiştirdiği için çelik üretim ve işlemede kritik bir işlemdir. Çeşitli ısıl işlem teknikleri arasında, dört temel işlem çelik kondisyonunun omurgasını oluşturur: tavlama, normalleştirme, söndürme ve temperleme ve yüzey sertleştirme. Her biri farklı bir amaca hizmet eder ve belirli uygulamalara göre uyarlanmıştır, bu da çeliğin amaçlanan kullanımında en iyi performans göstermesini sağlar.
1. Tavlama: Yumuşatma ve homojenleştirme
Tavlama, çeliği yumuşatmak, işlenebilirliğini artırmak ve iç gerilmeleri azaltmak için tasarlanmış bir ısıl işlem sürecidir. Üç anahtar adım içerir: çeliğin belirli bir sıcaklığa ısıtılması (tipik olarak kritik sıcaklığının üzerinde, burada mikroyapı austenite dönüşür), düzgün ısıtmayı sağlamak için yeterli bir süre boyunca bu sıcaklıkta tutar ve daha sonra genellikle fırında veya kontrollü bir ortamda yavaşça soğutulur.
Tavlamanın birincil amacı çeliğin mikro yapısını geliştirmektir. Örneğin, çelik çalışırsa - sertleşmişse (yuvarlanma veya dövme gibi soğuk çalışma ile güçlendirilmiş), tavlama tahılların yeniden yönlendirilmesine ve daha düzgün bir yapıya dönüşmesine izin vererek sünekliğini geri kazanır. Ayrıca, kaynak, döküm veya işlenmenin neden olduğu içsel stresleri ortadan kaldırır, bu da eklenmeden bırakılırsa çözgiye veya çatlamaya yol açabilir.
Her biri belirli uygulamalara sahip çeşitli tavlama türleri vardır:
• Tam tavlama: hipoeutektoid çelikler için kullanılır (% 0.8'den az karbonlu). Çeliği kritik sıcaklığın üzerinde 50-100 derece F (10-38 derece) ısıtır, tutar ve ferrit ve pearlitin yumuşak, sünek bir mikroyapısı oluşturmak için yavaşça soğur.
• Proses tavlama: Üretim sırasında iş sertleşmesini azaltmak için düşük - karbon çeliklerine uygulanır. Çeliği daha düşük bir sıcaklığa (kritik noktanın altında) ısıtır ve yavaşça soğur, genel mikroyapı değiştirmeden sünekliği geri yükler.
• Sferoidizasyon: İşlenebilirliği artırmak için yüksek - karbon çelikleri için kullanılır. Çeliği kritik sıcaklığın hemen altına ısıtır ve uzun bir süre boyunca tutar, bu da karbür parçacıklarının küresel şekillere dönüştürülmesine neden olur, bu da çeliği daha yumuşak ve daha kolay hale getirir.
Tavlanmış çelik, son sertleşmeden önce şekillendirilmesi veya delinmesi gereken otomotiv parçaları gibi işleme kolaylığı gerektiren uygulamalar için idealdir.
2. Normalleştirme: Rafine ve stabilize etme
Normalleştirme, tavlamaya benzer ancak daha hızlı bir soğutma hızına sahip bir ısıl işlem işlemidir. Çeliğin kritik sıcaklığından biraz daha yüksek bir sıcaklığa ısıtılmasını (tipik olarak 100-150 derece f/38-66 derece), muntazam austenitizasyon sağlamak ve daha sonra hareketsiz havada soğutmayı içerir. Bu daha hızlı soğutma oranı (tavlama ile karşılaştırıldığında) daha ince, daha düzgün bir mikroyapı ile sonuçlanır.
Normalleştirmenin temel faydaları şunları içerir:
• Tahıl yapısını rafine etme: Dökme, dövme veya yuvarlanma sırasında oluşan kaba tahılları ortadan kaldırır, bu da daha ince, daha tutarlı bir tane boyutuna neden olur. Bu, çeliğin gücünü ve tokluğunu geliştirir.
• İçsel streslerin azaltılması: Tavlama gibi, stresleri hafifletir, ancak aşırı yumuşama riski daha azdır.
• Standartlaştırma Özellikleri: Bir grup çelik boyunca düzgün mekanik özellikler sağlar ve sonraki işlemlerde performansı tahmin etmeyi kolaylaştırır.
Normalleştirme genellikle mukavemet ve süneklik dengesi gerektiren orta - karbon çelikler ve alaşım çelikler için kullanılır. Daha fazla işlemeden önce yapısal stabilitelerini iyileştirmek için dökümlere, dövüşlere ve kaynaklı parçalara yaygın olarak uygulanır. Örneğin, otomotiv krank mili ve endüstriyel dişliler, tutarlı bir güç sağlamak ve işleme sırasında bozulma riskini azaltmak için normalleştirmeye maruz kalabilir.
Tavlama ile karşılaştırıldığında, normalleştirilmiş çelik, daha ince mikro yapısı nedeniyle biraz daha sert ve daha güçlüdür, bu da tamamen sertleştirilmiş çeliğin kırılganlığı olmadan orta mukavemete ihtiyaç duyan parçalar için daha iyi bir seçimdir.
3. Söndürme ve Temperleme: Sertleştirme ve Sertleştirme
Söndürme ve temperleme, yüksek mukavemet ve sertliğe sahip çelik üretmek için tasarlanmış iki - adım işlemidir - Diğer tedavilerle elde edilmesi zor bir kombinasyon.
• Söndürme: İlk adım, çeliğin östenitik sıcaklığına (kritik noktanın üstünde) ısıtılmasını, düzgün bir östenit mikroyapı oluşturmak için tutmayı ve daha sonra su, yağ veya polimer çözeltileri kullanarak hızla soğutulmasını (söndürme) içerir. Bu hızlı soğutma, östenitteki karbon atomlarını yakalar ve mikro yapıyı martensite dönüştürür - 60-65 HRC sertlik seviyelerine ulaşabilen sert, kırılgan bir faz.
• Temperleme: Brittleness'i azaltmak için, söndürülmüş çelik daha düşük bir sıcaklığa (tipik olarak 300-1,300 derece f/149-704 derece) ısıtılır ve bir süre için tutulur ve ardından havada soğutulur. Temperleme, martensit içinde küçük karbür parçacıklarının oluşmasına neden olur, söndürme sırasında elde edilen sertliğin çoğunu korurken kırılganlığı azaltır. Temperleme sıcaklığı son özellikleri belirler: düşük sıcaklıklar (300-500 derece f) orta derecede sertlik ile yüksek sertliği korurken, daha yüksek sıcaklıklar (800-1,300 derece f) sertliği azaltır, ancak sertliği arttırır.
Sonuç, güce ve dayanıklılığı dengeleyen bir çeliktir ({0}} aşınmaya direnecek kadar sert, ancak etkiye dayanacak kadar sert. Bu, aşağıdakiler gibi yüksek - stres uygulamaları için ideal hale getirir:
• Takım çeliği: matkap bitleri, kesme aletleri ve kalıplar, sertlik ve yontulmaya karşı direnç için söndürülmüş ve temperli çeliğe dayanır.
• Yapısal Parçalar: Otomotiv aksları, inşaat cıvataları ve endüstriyel makineler bileşenleri bu tedaviyi ağır yüklere ve etkilere dayanmak için kullanır.
• Havacılık ve Uzay Bileşenleri: Uçak iniş dişlisi gibi - ağırlık oranlarına kadar yüksek mukavemetli -}} ağırlıkları gerektiren parçalar işlemden yararlanır.
Söndürme ortamının seçimi son sertliği etkiler: su söndürme daha hızlı soğur, daha yüksek sertlik üretir, ancak çatlama riskini arttırır; Petrol söndürme daha yavaş soğur, çatlama riskini azaltır, ancak biraz daha düşük sertliğe neden olur. Temperleme daha sonra özellikleri uygulamaya uyacak şekilde ayarlar, çeliğin aşınma direnci için yeterince sert olmasını sağlar, ancak stres altında kırılacak kadar kırılgan değildir.
4. Yüzey Sertleştirme: Yüzeyi Sertleştirmek, Çekirdeğin Korunması
Yüzey sertleştirme (kasa sertleşmesi olarak da adlandırılır), çekirdeği nispeten yumuşak ve sert bırakırken çeliğin sadece yüzeyini sertleştiren bir ısıl işlemdir. Bu, sürtünmeye veya aşınmaya dayanmak için - dirençli bir yüzeye ihtiyaç duyan parçalar için idealdir, sert çekirdek etkiye ve bükülmeye direnir.
Karbürleme ve nitriding en yaygın olanı ile yüzey sertleştirmenin çeşitli yöntemi vardır:
• Karbürizasyon: Bu işlem, düşük - karbon çeliğinin yüzey tabakasına karbon sokar. Çelik, bir karbonda ({8}} zengin ortamda (gaz, sıvı veya katı) yüksek bir sıcaklığa (1.600-1,800 derece f/871-982 derece) ısıtılır ve bu da karbonun yüzeye yayılmasına izin verir. Karbürizasyondan sonra çelik, yüksek - karbon yüzey tabakasını (kasa) sertleştirmek için söndürülürken, düşük - karbon çekirdeği yumuşak kalır. Vaka derinliği, uygulamaya bağlı olarak 0.005 ila 0.25 inç arasında değişebilir. Karbürize çelik, yüzeyin aşınmaya direnmesi gereken ancak çekirdeğin etkileri emmesi gereken dişliler, yataklar ve şaftlar gibi parçalar için kullanılır.
• Nitriding: Bu işlem azotu karbon yerine çeliğin yüzeyine yayar. Yüzeyde sert nitrür bileşikleri oluşturan bir azot - zengin atmosferde daha düşük bir sıcaklıkta (950-1,150 derece f/510-621 derece) gerçekleştirilir. Karbürizasyondan farklı olarak, söndürme gerektirmez, bozulma riskini azaltır. Nitrided çelik mükemmel aşınma direncine ve korozyon direncine sahiptir, bu da valf sapları, hidrolik silindirler ve takım tezgahı kılavuzları gibi parçalar için uygun hale getirir.
Diğer yüzey sertleştirme yöntemleri arasında alev sertleştirme (yüzeyi alev ve söndürme) ve indüksiyon sertleştirme (yüzeyi ısıtmak ve daha sonra söndürme elektromanyetik indüksiyon kullanılarak) bulunur. Bunlar, büyük viteslerin dişleri veya demiryolu raylarının aşınma yüzeyleri gibi sadece belirli alanların sertleşmeye ihtiyaç duyduğu büyük parçalar için kullanılan daha hızlı işlemlerdir.
Dört tedavi nasıl karşılaştırır?​
Her ısıl işlem işlemi çelik özellikleri farklı şekillerde değiştirir:
• Tavlama sünekliği ve işlenebilirliği en üst düzeye çıkarır, ancak gücü en aza indirir.
• Kuvvet ve sünekliği rafine mikro yapı ile normalleştirmek.
• Söndürme ve tavlama yüksek güç ve tokluk sağlar.
• Yüzey sertleştirme, sert bir çekirdeğe sahip sert, aşınma - dirençli bir yüzey oluşturur.
Tedavi seçimi çeliğin bileşimine, istenen özelliklere ve uygulamaya bağlıdır. Örneğin, bir anahtarın mukavemet ve tokluk için söndürülmüş ve temperli çeliğe ihtiyacı vardır, bir dişli dişlerinde aşınmaya direnmek için karbürlenmeyi gerektirebilir.
Sonuç
Çelik - tavlama, normalleştirme, söndürme ve tavlama ve yüzey sertleştirme - 'nin dört birincil ısı işlemi, çelik özelliklerinin belirli ihtiyaçlara göre uyarlanmasında hayati bir rol oynar. Tavlama yumuşatır ve homojenleştirir, normalleştirme, rafine olur ve stabilize eder, dengeyi ve dayanıklılığı dengeler ve yüzey sertleşmesi, çekirdek tokluğunu korurken aşınmaya karşı korur. Bu süreçleri anlayarak, üreticiler ve mühendisler, basit bağlantı elemanlarından karmaşık havacılık bileşenlerine kadar değişen uygulamalarda çeliğin güvenilir bir şekilde performanslarını sağlamak için doğru tedaviyi seçebilirler.