Cztery rodzaje obróbki cieplnej, której poddawana jest stal

W naszym ostatnim wpisie na blogu omówiliśmy trzy etapy obróbki cieplnej, które obejmują ogrzewanie metalu do ustalonej temperatury (etap ogrzewania), utrzymywanie go w tej temperaturze przez określony czas (etap moczenia) oraz schładzanie go do temperatury pokojowej metodą, która zależy od rodzaju metalu i pożądanych właściwości (etap chłodzenia). W tym poście omówimy cztery podstawowe rodzaje obróbki cieplnej, jakim poddawana jest obecnie stal: wyżarzanie, normalizowanie, hartowanie i odpuszczanie.

Pozwól nam spełnić Twoje potrzeby w zakresie obróbki cieplnej

Kloeckner współpracuje z wieloma partnerami w zakresie obróbki cieplnej stali, aby zapewnić naszym klientom wysokiej jakości części, które odpowiadają ich specyfikacjom. Oferujemy gotowe produkty poddane obróbce cieplnej z naszych ogólnokrajowych zapasów płyt, prętów i blach.

Zapytaj o ofertę

Obróbka cieplna stali: Wyżarzanie

Celem wyżarzania jest zrobienie czegoś przeciwnego do hartowania. Wyżarzanie metali ma na celu zmniejszenie naprężeń, zmiękczenie metalu, zwiększenie plastyczności i poprawę struktury ziarna.

Bez odpowiedniego etapu podgrzewania, spawanie może prowadzić do powstania metalu o nierównej temperaturze, nawet stopionych obszarów obok obszarów, które mają temperaturę pokojową. W takich okolicznościach spawanie może spowodować osłabienie metalu: w miarę stygnięcia spoiny powstają naprężenia wewnętrzne oraz twarde i kruche miejsca. Wyżarzanie jest jednym ze sposobów rozwiązywania takich problemów i usuwania naprężeń wewnętrznych.

Wywyższanie stali

Aby wyżarzać stale i inne metale żelazne w celu uzyskania najwyższego poziomu plastyczności, musisz powoli podgrzać metal do odpowiedniej temperatury, namoczyć go, a następnie pozwolić mu powoli ostygnąć poprzez zakopanie go w jakimś materiale izolacyjnym lub po prostu wyłączając piec i pozwalając zarówno piecowi, jak i części powoli ostygnąć razem.

Ilość czasu, w którym pozwalasz metalowi nasiąknąć zależy zarówno od jego rodzaju, jak i masy. Jeśli jest to stal niskowęglowa, będzie wymagać najwyższej możliwej temperatury wyżarzania, a wraz ze wzrostem zawartości węgla, temperatura wyżarzania będzie maleć. Aby uzyskać więcej informacji na temat wyżarzania, możesz przejrzeć nasz przewodnik po wyżarzaniu, aby uzyskać dłuższe wyjaśnienie.

Obróbka cieplna stali: Normalizacja

Celem normalizacji jest usunięcie wszelkich naprężeń wewnętrznych powstałych w wyniku obróbki cieplnej, obróbki skrawaniem, kucia, formowania, spawania lub odlewania. Awaria metalu może wynikać z niekontrolowanego stresu, więc normalizacja stali przed hartowaniem może pomóc w zapewnieniu powodzenia projektów.

What’s The Difference Between Annealing & Normalizing?

Normalizacja dotyczy tylko metali żelaznych, takich jak stal. Ale jest jeszcze jedna kluczowa różnica w procesie obróbki cieplnej: podczas normalizacji, po podgrzaniu metalu do wyższej temperatury, jest on chłodzony powietrzem po wyjęciu z pieca.

Normalizowana stal jest mocniejsza niż stal wyżarzona. Z obu wysokiej wytrzymałości i wysokiej plastyczności, to jest twardszy niż wyżarzonej stali. Jeśli część metalowa musi wytrzymać uderzenia lub mieć maksymalną ciągliwość, aby oprzeć się naprężeniom zewnętrznym, zwykle zaleca się jej normalizację, a nie wyżarzanie.

Ponieważ normalizowane metale są chłodzone powietrzem, masa metalu jest kluczowym czynnikiem determinującym szybkość chłodzenia i poziom twardości części wynikowej. Podczas normalizacji, cieńsze kawałki będą chłodzić szybciej w powietrzu i stają się twardsze niż grubsze kawałki. Ale podczas wyżarzania i chłodzenia w piecu, twardość zarówno grubych, jak i cienkich części będzie porównywalna.

Obróbka cieplna stali: Hartowanie

Zamiarem hartowania jest nie tylko utwardzenie stali, ale także uczynienie jej mocniejszą. Niestety, hartowanie nie ma samych plusów. Hartowanie zwiększa wytrzymałość, ale również zmniejsza plastyczność, przez co metal staje się bardziej kruchy. Po hartowaniu może być konieczne odpuszczanie metalu, aby usunąć część kruchości.

Aby zahartować większość stali, należy użyć dwóch pierwszych etapów obróbki cieplnej (ogrzewanie w niskiej temperaturze, a następnie moczenie przez określony czas do jednolitej temperatury), trzeci etap jest inny. Kiedy hartujesz metale, gwałtownie je chłodzisz, zanurzając w wodzie, oleju lub solance. Większość stali wymaga szybkiego chłodzenia, zwanego hartowaniem, aby mogła zostać zahartowana, ale jest kilka takich, które mogą być z powodzeniem chłodzone powietrzem.

W miarę dodawania stopów do stali, szybkość chłodzenia wymagana do jej zahartowania maleje. Jest w tym pewna zaleta: wolniejsze tempo chłodzenia zmniejsza ryzyko pęknięć lub odkształceń. Twardość stali węglowej zależy od zawartości węgla: do poziomu .80% węgla, zdolność do hartowania rośnie wraz z zawartością węgla. Powyżej .80% można zwiększyć odporność na ścieranie dzięki tworzeniu się twardego cementytu, ale nie można zwiększyć twardości.

Gdy dodajesz stopy do stali, aby zwiększyć jej twardość, zwiększasz również zdolność węgla do hartowania i wzmacniania. Oznacza to, że zawartość węgla potrzebna do wytworzenia najwyższego poziomu twardości jest niższa w stalach stopowych w porównaniu z czystymi stalami węglowymi. W rezultacie, stale stopowe zazwyczaj oferują lepsze osiągi niż zwykłe stale węglowe. .

Gdy stal węglowa jest hartowana, musi zostać schłodzona do temperatury poniżej 1000°F w czasie krótszym niż jedna sekunda. Ale po dodaniu stopów do stali i zwiększeniu efektywności węgla, zwiększasz ten limit czasu poza jedną sekundę. To pozwala wybrać wolniejsze medium do hartowania, aby uzyskać określoną twardość.

Typowo, stale węglowe są hartowane w solance lub wodzie, podczas gdy stale stopowe są hartowane w oleju. Niestety, hartowanie jest procesem, który wytwarza duże naprężenia wewnętrzne, a w celu odciążenia stali, jedną z opcji jest jej odpuszczanie. Tuż przed tym, jak część stanie się zimna, wyjmuje się ją z kąpieli hartowniczej o temperaturze 200°F i pozwala jej ostygnąć na powietrzu. Zakres temperatur od temperatury pokojowej do 200°F nazywany jest „zakresem pękania” i nie chcemy, aby stal w medium hartowniczym przez niego przechodziła. Czytaj dalej, aby dowiedzieć się więcej o odpuszczaniu.

Obróbka cieplna stali: Odpuszczanie

Po hartowaniu metalu, czy to przez przypadek czy płomień, i wprowadzeniu naprężeń wewnętrznych po szybkim chłodzeniu nieodłącznym w tym procesie, stal jest często zarówno twardsza niż potrzeba, jak i zbyt krucha. Rozwiązaniem może być odpuszczanie stali, aby zmniejszyć kruchość i usunąć lub złagodzić naprężenia wewnętrzne.

Podczas odpuszczania, ty:

• Podgrzanie stali do ustalonej temperatury poniżej jej temperatury hartowania
• Utrzymanie stali w tej temperaturze przez określony czas
• Chłodzenie stali, zwykle w nieruchomym powietrzu

Jeśli brzmi to znajomo, masz rację! Odpuszczanie składa się z tych samych trzech etapów co obróbka cieplna. Główną różnicą jest temperatura odpuszczania i jej wpływ na twardość, wytrzymałość i, oczywiście, ciągliwość.

Gdy odpuszczasz stalową część, zmniejszasz twardość, która została spowodowana przez hartowanie i rozwijasz pewne właściwości fizyczne. Odpuszczanie zawsze następuje po hartowaniu i choć zmniejsza kruchość, to jednocześnie zmiękcza stal. Niestety, zmiękczenie stali podczas odpuszczania jest nieuniknione. Ale, ilość twardości, którą stracisz może być kontrolowana na podstawie temperatury podczas odpuszczania.

Podczas gdy inne procesy obróbki cieplnej, takie jak wyżarzanie, normalizowanie i hartowanie, zawsze zawierają temperatury powyżej górnego punktu krytycznego metalu, odpuszczanie jest zawsze wykonywane w temperaturach poniżej tego punktu.

Podczas ponownego podgrzewania stali, która została zahartowana, rozpoczynamy odpuszczanie w temperaturze 212°F i kontynuujemy je do momentu zbliżenia się do niskiego punktu krytycznego. Aby wybrać twardość i wytrzymałość, którą chcesz, możesz wstępnie ustawić temperaturę odpuszczania. Minimalny czas odpuszczania powinien wynosić jedną godzinę, jeśli część ma mniej niż jeden cal grubości; jeśli ma więcej niż jeden cal grubości, można dodać kolejną godzinę na każdy dodatkowy cal grubości.

Szybkość chłodzenia z odpuszczania nie ma wpływu na większość stali. Po wyjęciu stalowej części z pieca do odpuszczania, zwykle chłodzi się ją w spokojnym powietrzu, tak jak w procesie normalizacji. Ale, jak w przypadku wszystkich różnych procesów obróbki cieplnej, istnieją pewne różnice, które są poza zakresem tego wpisu na blogu.

Jeśli jesteś zainteresowany odpuszczaniem, wystarczy wiedzieć, że odpuszczanie łagodzi naprężenia wewnętrzne od hartowania, zmniejsza kruchość i twardość, i może faktycznie zwiększyć wytrzymałość na rozciąganie stali hartowanej, jak to jest odpuszczane do temperatury 450 ° F; powyżej 450 ° F, wytrzymałość na rozciąganie spada.

Kloeckner współpracuje z wieloma partnerami w zakresie obróbki cieplnej stali, aby zapewnić naszym klientom wysokiej jakości części, które odpowiadają ich specyfikacjom. Oferujemy produkty poddane obróbce cieplnej pod klucz z naszych ogólnokrajowych zapasów płyt, prętów i arkuszy. Prosimy o kontakt z Kloeckner Louisville lub telefonicznie (678) 259-8800 w sprawie Państwa potrzeb związanych z obróbką cieplną.

Pozwól nam spełnić Twoje potrzeby w zakresie obróbki cieplnej

Kloeckner współpracuje z wieloma partnerami w zakresie obróbki cieplnej stali, aby zapewnić naszym klientom wysokiej jakości części, które odpowiadają ich specyfikacjom. Oferujemy gotowe produkty poddane obróbce cieplnej z naszych ogólnokrajowych zapasów płyt, prętów i blach.

Zapytaj o ofertę

.