Yhteenveto metallin lämpökäsittelyn perustiedoista

Metallin lämpökäsittely on yksi tärkeimmistä mekaanisen valmistuksen prosesseista. Muihin prosessointiprosesseihin verrattuna lämpökäsittely ei yleensä muuta terästuotteen muotoa ja kemiallista kokonaiskoostumusta, vaan muuttaa tuotteen sisällä olevaa mikrorakennetta tai muuttaa pinnan kemiallista koostumusta, mikä antaa tai parantaa tuotteen suorituskykyä. Metallin lämpökäsittelyn tarkoituksena on parantaa metallin luontaista laatua siten, että sillä on vaaditut mekaaniset, fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet. Kohtuullisen materiaalivalinnan ja erilaisten muovausprosessien lisäksi lämpökäsittelyprosessit ovat usein tärkeitä. Teräs on eniten käytetty materiaali mekaanisessa teollisuudessa. Teräksen mikrorakenne on monimutkainen ja sitä voidaan hallita lämpökäsittelyllä. Siksi teräksen lämpökäsittely on metallin lämpökäsittelyn pääsisältö.

Lämpökäsittelyprosessi

Lämpökäsittelyprosessi sisältää yleensä kolme prosessia: lämmitys, eristys ja jäähdytys. Joskus on vain kaksi prosessia: lämmitys ja jäähdytys. Nämä prosessit ovat yhteydessä toisiinsa, eikä niitä voi keskeyttää. Lämmitys on yksi tärkeimmistä lämpökäsittelyprosesseista. Metallien lämpökäsittelyyn on olemassa monia lämmitysmenetelmiä. Lämmönlähteinä käytettiin ensin hiiltä ja hiljattain nestemäisiä ja kaasumaisia ​​polttoaineita. Sähkön käyttö tekee lämmityksestä helposti hallittavan, eikä se saastuta ympäristöä. Näitä lämmönlähteitä voidaan käyttää suoraan lämmitykseen tai epäsuoraan lämmitykseen sulan suolan tai metallin tai jopa kelluvien hiukkasten kautta.

Lämmityslämpötila on yksi lämpökäsittelyprosessin tärkeimmistä prosessiparametreista. Lämmityslämpötilan valinta ja säätö ovat tärkeimpiä kysymyksiä lämpökäsittelyn laadun varmistamiseksi. Kuumennuslämpötila vaihtelee riippuen käsiteltävästä metallimateriaalista ja lämpökäsittelyn tarkoituksesta, mutta yleensä se kuumennetaan faasimuutoslämpötilan yläpuolelle korkean lämpötilan rakenteen saamiseksi. Lisäksi muunnos vaatii tietyn ajan. Siksi, kun metallin pinta saavuttaa vaaditun kuumennuslämpötilan, sitä on pidettävä tässä lämpötilassa tietyn ajan, jotta sisäiset ja ulkoiset lämpötilat ovat yhdenmukaisia ​​ja mikrorakenteen muutos on täydellinen. Tätä ajanjaksoa kutsutaan eristykseksi. Korkean energiatiheyden lämmitystä ja pintalämpökäsittelyä käytettäessä lämmitysnopeus on nopea ja eristysaikaa ei yleensä ole, kun taas kemiallisen lämpökäsittelyn eristysaika on usein pidempi.

Jäähdytys on myös välttämätön vaihe lämpökäsittelyprosessissa. Jäähdytysmenetelmät vaihtelevat prosessin mukaan, pääasiassa säätämällä jäähdytysnopeutta. Yleensä hehkutuksessa on hitain jäähtymisnopeus, normalisoinnissa nopeampi jäähdytysnopeus ja sammutuksessa nopeampi jäähdytysnopeus kuin normalisoinnissa. Mutta eri terästyypeistä johtuvat vaatimukset ovat myös erilaisia.

Pintojen lämpökäsittely on metallin lämpökäsittelyprosessi, joka lämmittää vain metallin pintakerrosta muuttaakseen pintakerroksen mekaanisia ominaisuuksia. Jotta vain metallin pinta lämmittäisi siirtämättä liikaa lämpöä metallin sisäosaan, käytettävän lämmönlähteen tulee olla korkea energiatiheys, eli metalliin annetaan suuri määrä lämpöenergiaa pinta-alayksikköä kohden, jotta pinta tai metallin osa voi saavuttaa korkeita lämpötiloja lyhyessä ajassa. Pääasiallisia pintalämpökäsittelymenetelmiä ovat liekkisammutus ja induktiokuumennuslämpökäsittely. Yleisesti käytettyjä lämmönlähteitä ovat happiasetyleeni, happipropaani, indusoitu virta, laser ja elektronisäde.

Kemiallinen lämpökäsittely on metallin lämpökäsittelyprosessi, joka muuttaa metallin pinnan kemiallista koostumusta, rakennetta ja ominaisuuksia. Kemiallinen lämpökäsittely tarkoittaa metallin kuumentamista väliaineessa (kaasu, neste, kiinteä), joka sisältää hiiltä, ​​suolaväliainetta tai muita seosaineita, ja pitää sen lämpimänä pitkään, jotta metallin pinta pääsee läpäisemään alkuaineita, kuten hiiltä, ​​typpeä, booria ja kromia. Sen jälkeen kun elementit ovat tunkeutuneet, suoritetaan joskus muita lämpökäsittelyprosesseja, kuten karkaisu ja karkaisu. Kemiallisen lämpökäsittelyn päämenetelmiä ovat hiiletys, nitraus ja metallointi.

Kaiken kaikkiaan metallin lämpökäsittely on yksi tärkeimmistä prosesseista mekaanisten osien ja työkalujen sekä muottien valmistusprosessissa. Se voi varmistaa ja parantaa metallin erilaisia ​​ominaisuuksia, kuten kulutuskestävyyttä, korroosionkestävyyttä jne. Toisaalta se voi myös parantaa aihion rakennetta ja jännitystilaa erilaisten kylmä- ja kuumakäsittelyjen helpottamiseksi.