Za zagotovitev kovinskih obdelovancev z zahtevanimi mehanskimi, fizikalnimi in kemijskimi lastnostmi so poleg racionalne izbire materialov in različnih postopkov preoblikovanja pogosto nujni postopki toplotne obdelave. Jeklo je najbolj razširjen material v strojni industriji s kompleksno mikrostrukturo, ki jo je mogoče nadzorovati s toplotno obdelavo. Zato je toplotna obdelava jekla glavna vsebina toplotne obdelave kovin.
Poleg tega lahko aluminij, baker, magnezij, titan in njihove zlitine spremenijo svoje mehanske, fizikalne in kemijske lastnosti s toplotno obdelavo, da dobijo različne karakteristike delovanja.
Toplotna obdelava na splošno ne spremeni oblike in celotne kemijske sestave obdelovanca, temveč daje ali izboljša njegovo delovanje s spreminjanjem mikrostrukture znotraj obdelovanca ali spreminjanjem kemijske sestave na površini obdelovanca. Njegova značilnost je izboljšanje intrinzične kakovosti obdelovanca, ki na splošno ni vidna s prostim očesom.
Funkcija toplotne obdelave je izboljšati mehanske lastnosti materialov, odpraviti preostale napetosti in izboljšati obdelovalnost kovin. Glede na različne namene toplotne obdelave lahko postopke toplotne obdelave razdelimo v dve kategoriji: predhodno toplotno obdelavo in končno toplotno obdelavo.
1.Namen predhodne toplotne obdelave je izboljšati zmogljivost obdelave, odpraviti notranje napetosti in pripraviti dobro metalografsko strukturo za končno toplotno obdelavo. Postopek toplotne obdelave vključuje žarjenje, normalizacijo, staranje, kaljenje in popuščanje itd.
l Žarjenje in normalizacija se uporabljata za surovce, ki so bili termično obdelani. Ogljikovo jeklo in legirano jeklo z vsebnostjo ogljika nad 0,5 % se pogosto žarita, da se zmanjša njihova trdota in olajša rezanje; Ogljikovo jeklo in legirano jeklo z vsebnostjo ogljika manj kot 0,5 % sta obdelana z normaliziranjem, da preprečimo prijemanje orodja med rezanjem zaradi svoje nizke trdote. Žarjenje in normalizacija lahko izboljša velikost zrn in doseže enotno mikrostrukturo ter tako pripravi na prihodnjo toplotno obdelavo. Žarjenje in normalizacija sta pogosto urejena po grobi obdelavi in pred grobo obdelavo.
l Časovna obdelava se uporablja predvsem za odpravo notranjih napetosti, ki nastanejo pri izdelavi surovcev in mehanski obdelavi. Da bi se izognili pretirani transportni obremenitvi, je za dele s splošno natančnostjo mogoče urediti časovno obdelavo pred natančno obdelavo. Vendar pa je treba za dele z visokimi zahtevami glede natančnosti (kot so ohišja koordinatnih vrtalnih strojev) urediti dva ali več postopkov obdelave s staranjem. Preprosti deli na splošno ne zahtevajo staranja. Poleg ulitkov se za nekatere precizne dele s slabo togostjo (kot so precizni vijaki) pogosto izvaja večkratno staranje med grobo in delno natančno obdelavo, da se odpravijo notranje napetosti, ki nastanejo med obdelavo, in stabilizira natančnost obdelave delov. Nekateri deli gredi zahtevajo časovno obdelavo po postopku ravnanja.
l Kaljenje in popuščanje se nanaša na visokotemperaturno popuščanje po kaljenju, ki lahko pridobi enakomerno in fino kaljeno martenzitno strukturo, ki se pripravi na zmanjšanje deformacije med površinskim kaljenjem in obdelavo z nitriranjem v prihodnosti. Zato lahko kaljenje in popuščanje uporabimo tudi kot pripravljalno toplotno obdelavo. Zaradi dobrih celovitih mehanskih lastnosti kaljenih in popuščenih delov je mogoče nekatere dele z nizkimi zahtevami glede trdote in odpornosti proti obrabi uporabiti tudi kot končni postopek toplotne obdelave.
2.Namen končne toplotne obdelave je izboljšati mehanske lastnosti, kot so trdota, odpornost proti obrabi in trdnost.
l Kaljenje vključuje površinsko kaljenje in skupno kaljenje. Površinsko kaljenje se pogosto uporablja zaradi majhne deformacije, oksidacije in razogljičenja, ima pa tudi prednosti visoke zunanje trdnosti in dobre odpornosti proti obrabi, medtem ko ohranja dobro žilavost in močno notranjo odpornost na udarce. Za izboljšanje mehanskih lastnosti površinsko kaljenih delov je pogosto potrebna toplotna obdelava, kot sta kaljenje in popuščanje ali normalizacija kot predhodna toplotna obdelava. Splošna pot postopka je: rezanje – kovanje – normalizacija (žarjenje) – groba obdelava – kaljenje in popuščanje – polprecizna obdelava – površinsko kaljenje – precizna obdelava.
l Kaljenje z naogljičenjem je primerno za nizkoogljično in nizkolegirano jeklo. Najprej se poveča vsebnost ogljika v površinski plasti dela in po kaljenju površinska plast pridobi visoko trdoto, medtem ko jedro še vedno ohranja določeno trdnost, visoko žilavost in plastičnost. Karbonizacijo lahko razdelimo na splošno naogljičenje in lokalno naogljičenje. Pri delnem naogljičenju je treba za dele, ki ne naogljičijo, izvesti ukrepe proti pronicanju (pobakrenje ali materiali proti pronicanju). Zaradi velikih deformacij, ki jih povzročata naogljičenje in kaljenje, in globine naogljičenja, ki se na splošno giblje od 0,5 do 2 mm, je postopek naogljičenja na splošno razporejen med polprecizno obdelavo in natančno obdelavo. Splošna pot postopka je: rezanje, kovanje, normalizacija, groba in delno precizna obdelava, naogljičenje, kaljenje, natančna obdelava. Ko neogličen del lokalno naogljičenih delov sprejme načrt postopka za povečanje dodatka in odrezovanje odvečne naogljičene plasti, je treba postopek rezanja odvečne naogljičene plasti urediti po naogljičenju in pred kaljenjem.
l Obdelava z nitriranjem je metoda obdelave, ki omogoča, da atomi dušika prodrejo v kovinsko površino, da dobimo plast spojin, ki vsebujejo dušik. Plast za nitriranje lahko izboljša trdoto, odpornost proti obrabi, odpornost proti utrujenosti in odpornost proti koroziji površine delov. Zaradi nizke temperature obdelave nitriranja, majhne deformacije in tanke plasti nitriranja (običajno ne presega 0,6 ~ 0,7 mm), je treba postopek nitriranja urediti čim pozneje. Za zmanjšanje deformacije med nitriranjem je po rezanju na splošno potrebno popuščanje pri visoki temperaturi za razbremenitev.
Čas objave: 24. oktober 2024
