See artikkel annab üsna üksikasjaliku ülevaate sellest, mis on ümberkristallimisega lõõmutamine. Lisaks võetakse tutvumiseks arvesse muud tüüpi tööd terasega, mis parandavad selle struktuuri ja metalli töödeldavust, vähendavad kõvadust ja leevendavad sisepingeid. Sulami kõik põhiomadused sõltuvad sulami struktuurist ning struktuuri muutvaks meetodiks on kuumtöötlus. Ümberkristalliseerimise lõõmutamise ja paljud muud kuumtöötluse tüübid töötas välja D. K. Tšernov, edasi arendasid seda teemat G. V. Kurdjumov, A. A. Bochvar, A. P. Guljajev.
Kuumtöötlus
See on kombinatsioon erinevatest kuumutamistoimingutest spetsiaalse varustuse ja spetsiaalse tehnoloogia abil koos hoidmise ja jahutamisega, mida teostatakse rangelt kindlas järjestuses ja täpsetes režiimides, et muuta sulami sisemist struktuuri ja saada soovitud omadused. Kuumtöötlus on jagatud mitmeks tüübiks. Esimese lõõmutaminetüüpi, mida kasutatakse absoluutselt kõigi metallide ja sulamite jaoks, ei too tahkes olekus faasimuutusi. Järgmiste omaduste saavutamiseks kasutatakse ümberkristallilist lõõmutamist.
Esimest tüüpi lõõmutamise kuumutamisel suureneb aatomite liikuvus, keemiline ebahomogeensus kaob täielikult või osaliselt ja sisemine pinge väheneb. Kõik oleneb küttetemperatuurist ja hoidmisajast. Siin on iseloomulik aeglane jahtumine. Selle meetodi variandid on pingevaba lõõmutamine pärast valamist, keevitamine või sepistamine, difusioonlõõmutamine ja rekristallisatsioonilõõmutamine.
Teine lõõmutamine
See lõõmutamine on mõeldud ka metallide ja sulamite jaoks, mis läbivad tahkes olekus lõõmutamise ajal faasimuutusi – nii kuumutamisel kui ka jahutamisel. Siin on eesmärgid mõnevõrra laiemad kui need, mida taotletakse terase ümberkristallimisega lõõmutamisel. Teist tüüpi lõõmutamine annab materjali edasiseks töötlemiseks tasakaalustatuma struktuuri. Terasus kaob, purustatakse, viskoossus ja plastilisus suurenevad, kõvadus ja tugevus vähenevad oluliselt. Sellist metalli saab juba lõigata. Kuumutatakse kriitilistest temperatuuridest palju kõrgematele temperatuuridele ja jahutamine toimub koos ahjuga – väga aeglaselt.
Samuti hõlmab kuumtöötlus sulamite kõvenemist tugevuse ja kõvaduse tagamiseks. Vastupidi, siin moodustub mittetasakaaluline struktuur, mis suurendab neid parameetreid sorbiidi, troostiidi ja martensiidi tõttu. Ka kasutatavad temperatuurid on kriitilistest tunduv alt kõrgemad, kuid jahutamine toimub väga suurtel kiirustel. neljas liikkuumtöötlus - karastamine, mis leevendab sisepingeid, vähendab kõvadust ning suurendab karastatud teraste sitkust ja elastsust. Kuumutamisel alla kriitilise temperatuuri võib jahutuskiirus olla mis tahes. Transformatsioonid vähendavad mittetasakaalu struktuuri. Nii toimib terase rekristallisatsioonilõõmutamine.
Režiimi valik
Kuumtöötlus võib olla esialgne ja lõplik. Esimest kasutatakse materjali ja selle struktuuri omaduste ettevalmistamiseks edasisteks tehnoloogilisteks toiminguteks (töödeldavuse parandamine, lõikamine, survetöötlus). Lõplik kuumtöötlus moodustab kõik valmistoote omadused. Rekristallisatsiooni lõõmutamise režiimi valimine sõltub kuumtöötluse protsessist ja eesmärkidest.
Tähendab sulami või metalli kuumutamist üle kristalliseerumistemperatuuri ja mitte vähem kui sada või kakssada kraadi. Sellele järgneb kokkupuude sellel temperatuuril vajaliku aja jooksul. Jahutamine on selle protsessi viimane etapp. See tehnoloogia jaguneb täielikuks, osaliseks ja tekstureerivaks lõõmutamiseks ning valik sõltub sellest, mis on ümberkristallimisega lõõmutamise eesmärk.
Täielik lõõmutamine
Praktikas kasutame kõige sagedamini täielikku lõõmutamist, kuid siin tuleb pöörata tähelepanu asjaolule, et terase lõõmutamine ja karastamine on erinevad protsessid. Ümberkristallimise lõõmutamise käigus tehakse teatud protseduurid, mis eelnevad metalli külmtöötlemisele surve all, et hõlbustada sellega edasist tööd võilõõmutamine on kuumtöötluse väljundtüüp, kui valmistoode või pooltoode saab soovitud omadused. Kas see on vahepealne toiming, näiteks külmkõvenemise tõhusaks eemaldamiseks.
Legeerelementide ühtlaseks lahustumiseks maatriksis ja samade materjaliomadustega homogeense mikrostruktuuri saamiseks viiakse lõõmutamine läbi spetsiaalses lahuses. Mustmetallid nõuavad rekristalliseerivat lõõmutamist temperatuuril 950–1200 °C, kasutades Durferrit Glühkohle või Durferrit GS 960 soolalahust.
Eesmärgid
Kõige sagedamini tehakse teraste ümberkristallilist lõõmutamist, et viia materjali struktuur soovitud parameetriteni, mis on vajalikud edasiseks tööks. Seda kasutatakse pärast survetöötlust, kui aeglane ümberkristallimine ei ole täielikult möödunud ja see ei võimalda kõvenemist eemaldada.
Sellist tehnoloogiat kasutatakse tavaliselt kuumv altsitud sulamirullide puhul, kus alus on alumiinium, samuti pärast lehtede, ribade, erinevatest sulamitest ja värvilistest metallidest valmistatud fooliumide külmv altsimist (siinkohal on vaja mainida nikli rekristallisatsiooni lõõmutamine), vardad ja traadid, külmvormitud terased ja külmtõmmatud torud. Eraldi protseduur on lõõmutamine pooltoodete ja värvilistest metallidest (sh niklist) valmistatud toodete valmistamisel.
Temperatuuritingimused
Erinevad materjalid nõuavad erinevaid kuumtöötlusrežiime. Tavaliselt ei kesta kogu protsess rekristallisatsiooni lõõmutamise lõpuleviimiseks rohkem kui üks tund, kuid iga sulami temperatuurirežiim on oma. Niisiis, magneesiumipõhised sulamid on vajalikud 300–400 °С, niklisulamid on vajalikud 800–1150 °С, süsinikterased on vajalikud 650–710 °С, mille jaoks on rekristallisatsioonilõõmutamine kohustuslik. Sulamistemperatuuri loomulikult ei saavutata.
Alumiiniumisulamid ei vaja nii palju, piisab temperatuurist 350–430 °C, ja puhas alumiinium rekristalliseerub temperatuuril 300–500 °C. Ümberkristalliseerimiseks on vaja 670–690 °C titaani, 700–850 °C vase ja nikli koostisi, 600–700 °C on vaja pronksi ja messingit ning veelgi vähem puhast vaske, see alustab ümberkristallimist 500 °C juurest.. Sellised ümberkristallimise lõõmutamise viisid on vajalikud teatud metallide ja sulamite puhul.
Metallide difusioontöötlus
Seda tüüpi lõõmutamist nimetatakse homogeniseerimiseks ja seda tehakse dendriitide segregatsiooni tagajärgede kõrvaldamiseks. Difusioonlõõmutamine on vajalik legeerteraste puhul, mille elastsuse ja sitkuse indeks on vähenenud kristallisisese segregatsiooni tõttu, mis põhjustab lamell- või hapraid purunemisi. Vajalik on saavutada tasakaalustruktuur ja seetõttu on valumetalli difusioontöötlus vajalik. Lisaks parandab see nii mehaanilisi omadusi kui ka omaduste ühtsust kogu valmistootes.
Toimub järgmiseltprotsess: liigsed faasid lahustuvad, keemiline koostis ühtlustub, poorid tekivad ja kasvavad, tera suurus suureneb. Seda tüüpi kuumtöötlus nõuab metalli pikka kokkupuudet kriitilisest kõrgemal temperatuuril (siin võib rääkida umbes 1200 kraadi Celsiuse järgi).
Isotermiline kuumtöötlus
Seda tüüpi lõõmutamist soovitatakse legeerteraste puhul, kus konstantsel temperatuuril laguneb austeniit segus ferriidiks ja tsementiidiks. Selline lagunemine võib toimuda teist tüüpi lõõmutamise korral, kui toimub järkjärguline jahtumine temperatuuri pideva ja järjestikuse languse tõttu. Seega saavutatakse struktuuri ühtlus, kuumtöötlemise aeg väheneb.
Isotermilise lõõmutamise skeem on järgmine: esiteks kuumutamine indikaatorini, mis ületab ülemise kriitilise punkti 50–70 kraadi võrra, seejärel temperatuuri alandamine 150 kraadi võrra. Pärast seda viiakse kuumutatud osa ahju või vanni, kus temperatuuri hoitakse mitte üle 700 °C. Protseduuri kestus sõltub metalli koostisest ja detaili geomeetrilistest mõõtmetest. Legeeritud ühendite valmistamine võib võtta tunde, kuumv altsitud süsinikterasest lehtedel aga minuteid.
Erinevused
Täieliku lõõmutamise korral on tagatud terase rekristallisatsioon, vabastades metalli erinevatest konstruktsioonivigadest. Teras saab kõige olulisemad ja iseloomulikumad omadused, pehmendab järgnevaks lõikamiseks. Vajaesm alt soojendage seda temperatuurini Ac3 30–50 kraadi võrra, soojendage see üles ja seejärel aeglaselt jahutage.
Enamasti kestab kokkupuude vähem alt pool tundi, kuid mitte rohkem kui tund ühe tonni terase kohta kuumutuskiirusega 100 kraadi Celsiuse järgi tunnis. Jahutuskiirus varieerub sõltuv alt terase koostisest ja austeniidi stabiilsusest. Kiirel jahutamisel võib ferriittsementiidiga hajutatud struktuur olla liiga kõva.
Jahutamine
Jahutuskiirust reguleeritakse ahju jahutamisega selle järkjärgulise väljalülitamise ja ukse avamisega. Täieliku lõõmutamise korral on peamine asi mitte sulamit üle kuumeneda. Osaline lõõmutamine toimub temperatuuril alla Ac3, kuid veidi üle Ac1.
Siis teras osaliselt ümberkristalliseerub ja seetõttu ei vabane see defektidest. Nii töödeldakse ferriitribadeta teraseid, kui neid tuleb enne edasist töötlemist ja lõikamist lihts alt pehmendada. Lisaks täielikule ja mittetäielikule on olemas ka tekstureeriv ümberkristallimise lõõmutamine.
Rakendus
Mõnikord täiendab lõõmutamine kuumtöötlemist (kuumv altsitud rullid, näiteks alumiiniumsulamid, lõõmutatakse enne külmv altsimist, et eemaldada raske töö, mis võib tekkida kuumv altsimise tagajärjel).
Seda tüüpi lõõmutamist kasutatakse palju laiem alt sulamitest ja puhastest värvilistest metallidest toodete ja pooltoodete valmistamisel. See on juba iseseisev kuumtöötlusoperatsioon. Võrreldes terastega töödeldakse tohutul hulgal värvilisi metalle külmtöötlemisel, misjärel on vajalik rekristallisatsioonilõõmutamine.
Tööstuses
Kui on vaja tsementiidi granuleeritud vormi, võib sulami hoidmine lõõmutamise ajal kuni täieliku ümberkristalliseerumiseni kesta kaua – mitu tundi. Külmdeformatsiooniks, mis tavaliselt järgneb lõõmutamisele, on kõige soodsam tsementiidi granuleeritud vorm, mis tekib ümberkristallimisel tuuma moodustumise ja deformeerimata terade kasvu protsessis ning see nõuab kuumutamist teatud temperatuurini.
Ümberkristallimisega lõõmutamine tööstuses on esialgne toiming sulamile või metallile plastilisuse andmiseks enne külmtöötlemist. Seda esineb mitte harvemini külmdeformatsioonioperatsioonide vahelises intervallis, et eemaldada kõvenemist, ja ka lõpp-kuumtöötlusprotsessina, et toode või pooltoode omandaks vajalikud omadused.
Kuidas see juhtub
Kuumutamisel suurendab deformeerunud metall aatomite liikuvust. Vanad terad venivad välja, muutuvad haavatavaks, uued, juba tasakaalus ja pingevabad terad sünnivad ja kasvavad intensiivselt. Nad põrkuvad kokku vanade, piklikega, neelavad need oma kasvu kuni täieliku kadumiseni. Terase ja sulamite rekristalliseerimine on rekristallisatsiooni lõõmutamise peamine eesmärk. Kuumutamisel pärast vajaliku temperatuuri saavutamist väheneb materjali voolavuspiir ja tugevus üsna järsult.
Kuid plastilisus suureneb, see parandab töödeldavust. Temperatuuri, mille juures rekristallisatsioon algab, nimetatakse läveks.ümberkristalliseerimine. Selle saavutamisel metall pehmeneb. Temperatuur ei saa olla konstantne. Konkreetse sulami või metalli puhul mängivad sama olulist rolli kuumutamise kestus, eeldeformatsiooni aste, esialgne tera suurus ja palju muud.
