The 4 Types of Heat Treatment Steel Undergoes

V našem posledním příspěvku na blogu jsme se zabývali třemi fázemi tepelného zpracování, které zahrnují zahřátí kovu na stanovenou teplotu (fáze zahřívání), udržování kovu při této teplotě po určitou dobu (fáze namáčení) a ochlazení na pokojovou teplotu metodou, která závisí na typu kovu a požadovaných vlastnostech (fáze ochlazování). V tomto příspěvku se budeme zabývat čtyřmi základními typy tepelného zpracování, kterým se dnes ocel podrobuje: žíhání, normalizace, kalení a popouštění.

Nechte nás uspokojit vaše potřeby v oblasti tepelného zpracování

Kloeckner spolupracuje s řadou partnerů v oblasti tepelného zpracování oceli, aby našim zákazníkům poskytl kvalitní díly odpovídající jejich specifikacím. Nabízíme tepelně zpracované výrobky na klíč z našich celostátních zásob desek, tyčí a plechů.

Požádejte o cenovou nabídku

Tepelně zpracovaná ocel: Žíhání

Účelem žíhání je opačný postup než kalení. Žíháním kovů zmírníte napětí, změkčíte kov, zvýšíte jeho tažnost a zlepšíte strukturu jeho zrn.

Bez vhodné fáze předehřevu může při svařování vzniknout kov s nerovnoměrnou teplotou, dokonce roztavené oblasti vedle oblastí, které mají pokojovou teplotu. Za těchto okolností může svařování kov oslabit: jak se svar ochlazuje, vedle tvrdých a křehkých míst vznikají vnitřní pnutí. Žíhání je jedním ze způsobů, jak tyto běžné problémy odstranit a zmírnit vnitřní pnutí.

Žíhání oceli

Chcete-li žíhat oceli a jiné železné kovy, abyste dosáhli co nejvyšší úrovně kujnosti, musíte kov pomalu zahřát na příslušnou teplotu, namočit ho a pak ho nechat pomalu vychladnout, a to tak, že ho buď zahrabete do nějakého izolačního materiálu, nebo prostě vypnete pec a necháte pec i díl společně pomalu vychladnout.

Doba, po kterou necháte kov namočený, závisí na jeho druhu i hmotnosti. Pokud se jedná o nízkouhlíkovou ocel, bude vyžadovat nejvyšší možnou žíhací teplotu a se zvyšujícím se obsahem uhlíku se bude její žíhací teplota snižovat. Více informací o žíhání naleznete v našem průvodci žíháním, kde najdete delší vysvětlení.

Tepelné zpracování oceli: Normalizace

Účelem normalizace je odstranit veškerá vnitřní pnutí vzniklá při tepelném zpracování, obrábění, kování, tváření, svařování nebo odlévání. Selhání kovu může být důsledkem nekontrolovaného napětí, takže normalizace oceli před jakýmkoli kalením může pomoci zajistit úspěch projektů.

Jaký je rozdíl mezi žíháním & a normalizací

Normalizace se týká pouze železných kovů, jako je ocel. V procesu tepelného zpracování je však ještě jeden zásadní rozdíl: při normalizaci se kov po zahřátí na vyšší teplotu po vyjmutí z pece ochladí vzduchem.

Normalizovaná ocel je pevnější než ocel žíhaná. Díky vysoké pevnosti i vysoké tažnosti je houževnatější než žíhaná ocel. Pokud má kovový díl odolávat nárazům nebo mít maximální houževnatost, aby odolal vnějšímu namáhání, obvykle se doporučuje, aby byl normalizovaný, nikoli žíhaný.

Protože normalizované kovy jsou chlazené vzduchem, je hmotnost kovu klíčovým faktorem určujícím rychlost chlazení a výslednou úroveň tvrdosti dílu. Při normalizaci se tenčí kusy ochlazují na vzduchu rychleji a stávají se tvrdšími než kusy silnější. Při žíhání a jeho ochlazování v peci však bude tvrdost tlustých i tenkých dílů srovnatelná.

Tepelné zpracování oceli: Kalení

Záměrem kalení není pouze zpevnit ocel, ale také ji zpevnit. Kalení bohužel nemá jen samé klady. Kalení sice zvyšuje pevnost, ale zároveň snižuje tažnost, takže kov je křehčí. Po kalení může být nutné kov popouštět, aby se odstranila část křehkosti.

K zakalení většiny ocelí byste použili první dva stupně tepelného zpracování (zahřátí na nízkou teplotu a následné namáčení po stanovenou dobu na jednotnou teplotu), třetí stupeň je jiný. Při kalení kovů je rychle ochladíte ponořením do vody, oleje nebo solanky. Většina ocelí vyžaduje k zakalení rychlé ochlazení, tzv. kalení, ale existuje několik ocelí, které lze úspěšně chladit vzduchem.

S přidáváním slitin do oceli se snižuje rychlost ochlazování, která je nutná k jejímu zakalení. To má i svou světlou stránku: pomalejší rychlost chlazení snižuje riziko vzniku trhlin nebo deformace. Tvrdost uhlíkové oceli závisí na obsahu uhlíku: až do 0,80 % uhlíku se spolu s obsahem uhlíku zvyšuje i schopnost kalení. Nad 0,80 % lze zvýšit odolnost proti opotřebení díky tvorbě tvrdého cementitu, ale nelze zvýšit tvrdost.

Když do oceli přidáváte slitiny, abyste zvýšili její tvrdost, zvyšujete také schopnost uhlíku tvrdnout a zpevňovat. To znamená, že obsah uhlíku potřebný k dosažení nejvyšší úrovně tvrdosti je u legovaných ocelí nižší než u ocelí s čistým uhlíkem. V důsledku toho legované oceli obvykle nabízejí lepší výkon než oceli s obyčejným uhlíkem. .

Při kalení uhlíkové oceli musí být ocel ochlazena na teplotu pod 1000 °C za méně než jednu sekundu. Jakmile však do oceli přidáte slitiny a zvýšíte účinnost uhlíku, prodloužíte tento časový limit nad jednu sekundu. To vám umožní zvolit pomalejší kalicí médium, abyste dosáhli stanovené tvrdosti.

Typicky se uhlíkové oceli kalí ve slané vodě nebo ve vodě, zatímco legované oceli se kalí v oleji. Kalení je bohužel proces, při kterém vzniká vysoké vnitřní napětí, a aby se ocel odlehčila, je jednou z možností její popouštění. Těsně před tím, než díl vychladne, jej vyjmete z kalicí lázně při teplotě 200 °C a necháte jej vychladnout na vzduchu. Rozsah teplot od pokojové teploty do 200 °F se nazývá „rozsah praskání“ a nechcete, aby jím ocel v kalicím prostředí prošla. Přečtěte si další informace o popouštění.

Tepelné zpracování oceli: Kalení

Po kalení kovu, ať už pouzdrem nebo plamenem, a zavedení vnitřních pnutí po rychlém ochlazení, které je tomuto procesu vlastní, je ocel často tvrdší, než je třeba, a zároveň příliš křehká. Řešením může být popouštění oceli, které tuto křehkost sníží a odstraní nebo zmírní vnitřní pnutí.

Při popouštění se:

• Ocel zahřejete na stanovenou teplotu, která je nižší než teplota kalení
• Ocel při této teplotě držíte po stanovenou dobu
• Ocel ochladíte, obvykle na bezvětří

Pokud vám to zní povědomě, máte pravdu! Kalení se skládá ze stejných tří fází jako tepelné zpracování. Hlavním rozdílem je teplota popouštění a její vliv na tvrdost, pevnost a samozřejmě tažnost.

Při popouštění ocelového dílu se snižuje tvrdost, která byla způsobena kalením, a rozvíjejí se určité fyzikální vlastnosti. Popouštění vždy následuje po kalení, a přestože snižuje křehkost, zároveň ocel změkčuje. Změkčení oceli při popouštění je bohužel nevyhnutelné. Množství tvrdosti, které ztratíte, však lze řídit na základě teploty při popouštění.

Zatímco ostatní procesy tepelného zpracování, tedy žíhání, normalizace a kalení, vždy zahrnují teploty nad horním kritickým bodem kovu, popouštění se vždy provádí při teplotách pod ním.

Při opětovném ohřevu kalené oceli začínáte s popouštěním při teplotě 212 °C a pokračujete, dokud se nepřiblížíte k dolnímu kritickému bodu. Chcete-li zvolit požadovanou tvrdost a pevnost, můžete přednastavit teplotu popouštění. Minimální doba popouštění by měla být jedna hodina, pokud je tloušťka součásti menší než jeden palec; pokud je tloušťka větší než jeden palec, můžete přidat další hodinu za každý další palec tloušťky.

Rychlost ochlazování od popouštění nemá u většiny ocelí žádný vliv. Po vyjmutí ocelové součásti z popouštěcí pece ji obvykle ochladíte na nehybném vzduchu stejně jako při normalizaci. Stejně jako u všech různých procesů tepelného zpracování však existují určité rozdíly, které přesahují rámec tohoto příspěvku na blogu.

Pokud se zajímáte o popouštění, vězte, že popouštění zmírňuje vnitřní pnutí způsobené kalením, snižuje křehkost a tvrdost a může skutečně zvýšit pevnost v tahu kalené oceli při popouštění až do teploty 450 °F; nad 450 °F pevnost v tahu klesá.

Společnost Kloeckner spolupracuje s řadou partnerů v oblasti tepelného zpracování oceli, aby svým zákazníkům poskytla kvalitní díly odpovídající jejich specifikacím. Nabízíme tepelně zpracované výrobky na klíč z našich celostátních zásob plechů, tyčí a plechů. V případě potřeby tepelného zpracování se obraťte na společnost Kloeckner Louisville nebo zavolejte na číslo (678) 259-8800.

Nechte nás splnit vaše potřeby v oblasti tepelného zpracování

Společnost Kloeckner spolupracuje s řadou partnerů v oblasti tepelného zpracování oceli, aby našim zákazníkům poskytla kvalitní díly odpovídající jejich specifikacím. Nabízíme tepelně zpracované výrobky na klíč z našich celostátních zásob plechů, tyčí a plechů.

Požádejte o cenovou nabídku

.