Тази статия ще предостави доста подробен отчет за това какво е рекристализационно отгряване. Освен това за запознаване ще бъдат разгледани други видове работа със стомана, които подобряват нейната структура и обработваемост на метала, намаляват твърдостта и облекчават вътрешните напрежения. Всички основни свойства на сплавта зависят от структурата на сплавта, а методът, който променя структурата, е топлинна обработка. Рекристализационното отгряване и много други видове термична обработка са разработени от Д. К. Чернов, по-нататък тази тема е разработена от Г. В. Курдюмов, А. А. Бочвар, А. П. Гуляев.
Термична обработка
Това е комбинация от различни операции на нагряване с помощта на специално оборудване и специална технология, със задържане и охлаждане, които се извършват стриктно в определена последователност и при точни режими с цел промяна на вътрешната структура на сплавта и да получите желаните свойства. Топлинната обработка е разделена на няколко вида. Отгряване на първиявид, който се използва за абсолютно всякакви метали и сплави, не носи фазови трансформации в твърдо състояние. Рекристализационното отгряване се използва за постигане на следните характеристики.
При нагряване на отгряване от първия вид подвижността на атомите се увеличава, химическата нехомогенност се елиминира напълно или частично и вътрешното напрежение намалява. Всичко зависи от температурата на нагряване и времето на задържане. Тук е характерно бавното охлаждане. Разновидности на този метод са отгряване за облекчаване на напрежението след леене, заваряване или коване, дифузионно отгряване и рекристализационно отгряване.
Второ отгряване
Това отгряване е предназначено също за метали и сплави, които претърпяват фазови трансформации по време на отгряване в твърдо състояние - както при нагряване, така и при охлаждане. Тук целите са малко по-широки от тези, преследвани от рекристализационно отгряване на стомана. Отгряване от втория вид води до по-балансирана структура за по-нататъшна обработка на материала. Зърнестостта изчезва, смачква се, вискозитетът и пластичността се увеличават, твърдостта и здравината са значително намалени. Такъв метал вече може да се реже. Отоплението се извършва до температури много по-високи от критичните, а охлаждането се извършва заедно с пещта - много бавно.
Също топлинната обработка включва втвърдяване на сплави за здравина и твърдост. Тук, напротив, се образува неравновесна структура, която увеличава тези параметри поради сорбит, троостит и мартензит. Използваните температури също са много по-високи от критичните, но охлаждането става с много високи скорости. четвърти видтермична обработка - закаляване, което облекчава вътрешните напрежения, намалява твърдостта и повишава якостта и пластичността на закалените стомани. Когато се нагрява до температури под критичните, скоростта на охлаждане може да бъде всяка. Трансформациите намаляват неравновесната структура. Ето как работи рекристализационното отгряване на стомана.
Избор на режим
Термичната обработка може да бъде предварителна и окончателна. Първият се използва за подготовка на свойствата на материала и неговата структура за по-нататъшни технологични операции (подобряване на обработваемостта, рязане, обработка под налягане). Крайната термична обработка формира всички свойства на крайния продукт. Как е избран режимът на рекристализационно отгряване зависи от процеса и целите на термичната обработка.
Означава нагряване на сплав или метал над температурата на кристализация и не по-малко от сто или двеста градуса. Това е последвано от излагане при тази температура за необходимото време. Охлаждането е последният етап от този процес. Тази технология е разделена на пълно, частично и текстуриращо отгряване, като изборът зависи от това каква е целта на рекристализационното отгряване.
Пълно отгряване
На практика най-често използваме пълно отгряване, но тук трябва да обърнете внимание на факта, че отгряването и закаляването на стоманата са различни процеси. По време на процеса на рекристализационно отгряване се извършват определени процедури, които предшестват студената обработка на метала под налягане, за да се улесни по-нататъшната работа с него, илиотгряване е изходният вид термична обработка, когато готовият продукт или полуготовият продукт получава желаните характеристики. Или това е междинна операция, например - за ефективно отстраняване на студено втвърдяване.
За равномерно разтваряне на легиращите елементи в матрицата и за получаване на хомогенна микроструктура със същите свойства на материала, отгряване се извършва в специален разтвор. Черните метали изискват рекристализационно отгряване при температури между 950 и 1200ºC с помощта на солен разтвор Durferrit Glühkohle или Durferrit GS 960..
Голове
Най-често се извършва рекристализационно отгряване на стомани, за да се приведе структурата на материала до желаните параметри, които са необходими за по-нататъшна работа. Използва се след обработка под налягане, ако бавната рекристализация не е преминала напълно и това не позволява да се отстрани втвърдяването.
Такава технология обикновено се използва за горещо валцувани рулони от сплав, където основата е алуминий, както и след студено валцуване на листове, ленти, фолиа от различни сплави и цветни метали (тук е необходимо да се спомене никел рекристализационно отгряване), пръти и жици, студено формовани стомани и студено изтеглени тръби. Отделна процедура е отгряване при производството на полуфабрикати и продукти от цветни метали (включително никел).
Температурни условия
Различните материали изискват различни режими на топлинна обработка. Обикновено целият процес отнема не повече от един час, за да завърши рекристализационното отгряване, но температурният режим за всяка сплав е собствен. Така че сплавите на магнезиева основа са необходими от 300 до 400 °С, никелови сплави са необходими от 800 до 1150 °С, въглеродните стомани са необходими от 650 до 710 °С, за които е задължително рекристализационно отгряване. Точката на топене естествено не е достигната.
Алуминиевите сплави не се нуждаят от толкова много, достатъчно е от 350 до 430 °C, а чистият алуминий прекристализира при температури от 300 до 500 °C. От 670 до 690 °C е необходим титан за рекристализация, от 700 до 850 °C са необходими състави от мед и никел, от 600 до 700 °C са необходими бронз и месинг и още по-малко чиста мед, започва прекристализация от 500 °C. Такива режими на рекристализационно отгряване са необходими за определени метали и сплави.
Дифузионна обработка на метали
Този тип отгряване по друг начин се нарича хомогенизиране и се извършва с цел елиминиране на последствията от дендритната сегрегация. Дифузионно отгряване е необходимо за легирани стомани, където индексът на пластичност и издръжливост е намален поради интракристална сегрегация, което води до ламеларни или крехки счупвания. Необходимо е да се постигне равновесна структура и следователно е необходима дифузионна обработка на отлят метал. В допълнение, той подобрява както механичните характеристики, така и увеличава еднородността на свойствата в крайния продукт.
Ето какво се случвапроцес: излишните фази се разтварят, химическият състав се изравнява, порите се появяват и растат, размерът на зърното се увеличава. Този вид термична обработка изисква дълго излагане на метала при температури над критичните (тук можем да говорим за 1200 градуса по Целзий).
Изотермична термична обработка
Този тип отгряване се препоръчва за легирани стомани, където при постоянна температура аустенитът се разлага на ферит и цементит в сместа. Такова разлагане може да се случи при други видове отгряване, ако има постепенно охлаждане поради постоянно и последователно намаляване на температурата. Така се постига еднородност на структурата, намалява се времето за топлинна обработка.
Схемата за изотермично отгряване е следната: първо, нагряване до индикатор, който ще надхвърли горната критична точка с 50-70 градуса, след това понижаване на температурата със 150 градуса. След това нагрятата част се прехвърля в пещ или баня, където температурата се поддържа не повече от 700 °C. Продължителността на процедурата ще зависи от състава на метала и геометричните размери на детайла. Легираните съединения могат да отнемат часове, докато горещо валцуваните листове от въглеродна стомана отнемат минути.
Разлики
С пълно отгряване се осигурява рекристализация на стоманата, освобождавайки метала от различни структурни дефекти. Стоманата получава своите най-важни и характерни свойства, омекотява за последващо рязане. Трябвапърво го загрейте до температура над Ac3 с 30-50 градуса, загрейте го, след това бавно го охладете.
Най-често експозицията продължава най-малко половин час, но не повече от час на тон стомана със скорост на нагряване от 100 градуса по Целзий на час. Скоростта на охлаждане варира в зависимост от състава на стоманата и от стабилността на аустенита. Ако се охлади бързо, феритно-цементитната дисперсна структура може да е твърде твърда.
Охлаждане
Скоростта на охлаждане се регулира чрез охлаждане на фурната с постепенното й изключване и отваряне на вратата. При пълно отгряване основното е да не се прегрява сплавта. Частичното отгряване се извършва при температури под Ac3, но малко над Ac1.
Тогава стоманата ще се прекристализира частично и следователно няма да се отърве от дефекти. Така се обработват стоманите без феритни ленти, ако просто трябва да се омекнат преди по-нататъшна обработка и рязане. В допълнение към пълно и непълно, има и текстуриращо рекристализационно отгряване.
Заявление
Понякога отгряването допълва горещата обработка (горещо валцувани рулони, като алуминиеви сплави, се отгряват преди студено валцуване, за да се отстрани тежката работа, която неизбежно ще възникне в резултат на горещо валцуване).
Отгряването от този тип е много по-широко използвано при производството на продукти и полуфабрикати от сплави и чисти цветни метали. Това вече е независима операция за термична обработка. В сравнение със стоманите, огромен брой цветни метали се подлагат на студена обработка, след което е необходимо рекристализационно отгряване.
В индустрията
Ако е необходима гранулирана форма на цементит, задържането на сплавта по време на отгряване до пълна рекристализация може да продължи дълго време - няколко часа. За студена деформация, която обикновено следва отгряване, най-благоприятна е гранулираната форма на цементит, която се получава по време на рекристализация в процеса на нуклеация и растеж на недеформирани зърна и това изисква нагряване до определена температура.
Рекристализационното отгряване в промишлеността е първоначалната операция за придаване на пластичност на сплав или метал преди студена обработка. Не по-рядко присъства в интервала между операциите на студена деформация за отстраняване на втвърдяването, а също и като изходен процес на крайна термична обработка, така че продуктът или полуготовият продукт да придобие свойствата, от които се нуждае.
Как става
При нагряване деформираният метал увеличава подвижността на атомите. Старите зърна се разтягат, стават уязвими, нови зърна, вече балансирани и освободени от напрежение, интензивно се раждат и растат. Те се сблъскват със стари, удължени, поглъщайки ги в растежа си до пълното им изчезване. Рекристализацията на стомана и сплави е основната цел на рекристализационното отгряване. При нагряване след достигане на необходимата температура границата на провлачване и якостта на материала намаляват доста рязко.
Но пластичността се увеличава, тя работи за подобряване на обработваемостта. Температурата, при която започва рекристализацията, се нарича праг.прекристализация. Когато се достигне, металът омеква. Температурата не може да бъде постоянна. За определена сплав или метал, продължителността на нагряване, степента на предварителна деформация, първоначалният размер на зърното и много други играят еднакво важна роля.
