Что происходит при термической обработке металлов?

До того, как были изобретены современные методы обработки металлов, кузнецы использовали тепло для обработки металла. Как только металлу придана желаемая форма, нагретый металл быстро охлаждается. Быстрое охлаждение сделало металл более твердым и менее хрупким. Современная обработка металлов стала намного более сложной и точной, что позволяет использовать разные методы для разных целей.

Воздействие тепла на металл

Воздействие на металл сильного нагрева приводит к его расширению, помимо воздействия на его структуру, электрическое сопротивление и магнетизм. Термическое расширение говорит само за себя. Металлы расширяются при воздействии определенных температур, которые варьируются в зависимости от металла. Фактическая структура металла также изменяется с нагревом. Тепло, называемое аллотропным фазовым превращением , обычно делает металлы мягче, слабее и пластичнее. Пластичность — это способность растягивать металл в проволоку или что-то подобное.

Тепло также может влиять на электрическое сопротивление металла. Чем горячее становится металл, тем больше электронов рассеивается, в результате чего металл становится более устойчивым к электрическому току. Металлы, нагретые до определенных температур, также могут потерять свой магнетизм. При повышении температуры от 626 до 2012 градусов по Фаренгейту, в зависимости от металла, магнетизм исчезнет. Температура, при которой это происходит в конкретном металле, называется его температурой Кюри.

Термическая обработка

Термическая обработка — это процесс нагрева и охлаждения металлов с целью изменения их микроструктуры и выявления физических и механических характеристик, которые делают металлы более желанными. Температуры, до которых нагреваются металлы, и скорость охлаждения после термообработки может значительно изменить свойства металла.

Наиболее частыми причинами, по которым металлы подвергаются термообработке, являются: улучшить их прочность, твердость, ударную вязкость, пластичность и коррозионную стойкость. Общие методы термообработки включают следующее:

  • Отжиг — это форма термообработки, которая приносит металл ближе к своему равновесному состоянию. Он смягчает металл, делая его более работоспособным и обеспечивая большую пластичность. В этом процессе металл нагревается выше своей верхней критической температуры, чтобы изменить его микроструктуру. После этого металл медленно охлаждается.
  • Менее дорогостоящий, чем отжиг, закалка — это метод термообработки, который быстро возвращает металл до комнатной температуры после его нагрева выше его верхняя критическая температура. Процесс закалки предотвращает изменение микроструктуры металла в процессе охлаждения. Закалка, которую можно проводить в воде, масле и других средах, приводит к упрочнению стали при той же температуре, что и при полном отжиге.
  • Осадочное твердение также известно как старение . Он создает однородность в зернистой структуре металла, делая материал более прочным. Процесс включает нагревание раствора до высоких температур после быстрого охлаждения. Осадочная закалка обычно выполняется в инертной атмосфере при температуре от 900 градусов по Фаренгейту до 1150 градусов по Фаренгейту. На выполнение этого процесса может уйти от часа до четырех часов. Продолжительность времени обычно зависит от толщины металла и аналогичных факторов.
  • Обычно в сталеплавильном производстве сегодня отпуск представляет собой термообработку, используемую для повышения твердости и прочность стали, а также снижение хрупкости. В результате создается более пластичная и стабильная структура. Целью отпуска является достижение наилучшего сочетания механических свойств металлов.
  • Снятие напряжений — это процесс термообработки, который снижает напряжение в металлах после их обработки. закаленные, литые, нормализованные и т. д. Напряжение снимается путем нагрева металла до температуры ниже, чем требуется для превращения. После этого процесса металл медленно охлаждается.
  • Нормализация — это форма термообработки, которая удаляет примеси и улучшает прочность и твердость за счет изменения размера зерна до быть более однородным по всему металлу. Это достигается путем охлаждения металла воздухом после его нагрева до определенной температуры.
  • Когда металлическая деталь криогенно обрабатывается , она медленно охлаждается жидкий азот. Медленный процесс охлаждения помогает предотвратить термическое напряжение металла. Затем металлическую деталь выдерживают при температуре примерно минус 190 градусов Цельсия в течение примерно суток. При последующей термической закалке металлическая часть подвергается повышению температуры примерно до 149 градусов Цельсия. Это помогает снизить степень хрупкости, которая может быть вызвана образованием мартенсита во время криогенной обработки.
Оцените статью
recture.ru
Добавить комментарий