Четирите стълба на силата: разбиране на отгряване, нормализиране, втвърдяване и закаляване при обработка на топлината

Отгряване

Отгряването има за цел да смекчи метала, да подобри нейната пластичност, да облекчи вътрешните напрежения и да усъвършенства структурата на зърното му. Често се използва след процеси като студена работа, обработка или заваряване, които оставят метала твърд и чуплив. Процесът включва нагряване на метала бавно до специфична висока температура, обикновено между 700 градуса по Целзий и 900 градуса по Целзий за стомана. Металът се държи при тази температура достатъчно дълго, за да стане равномерно горещ и да позволи настъпване на вътрешни промени. Най -важното е, че охлаждането се случва много бавно, обикновено вътре в охлаждащата пещ или погребано в изолационен материал като пясък. Това бавно охлаждане позволява да се образуват и растат нови зърна без напрежение, предотвратявайки образуването на твърди, чупливи структури. Резултатът е значително по -мек метал, който е по -лесен за обработка или форма, с повишена пластичност и здравина, намален вътрешен стрес и по -равномерна структура на зърното. Общите приложения включват приготвяне на студени метали за по-нататъшна обработка, омекотяване на части за обработка, облекчаване на напрежението след заваряване или отливки и подобряване на електрическите или магнитните свойства в определени сплави.

Нормализиране

Нормализирането на усъвършенства размера на зърното, подобрява механичната равномерност на свойствата, елиминира грубите структури от процеси като леене или коване и произвежда малко по -твърд, по -силен метал, отколкото пълно отгряване. Той споделя прилики с отгряването във фазата на отопление. Металът се нагрява над критичната му температура и се накисва старателно. Определящата разлика е методът на охлаждане. Вместо бавно охлаждане на пещта, металът се отстранява от пещта и се оставя да се охлажда свободно на неподвижен въздух. Тази по -бърза скорост на охлаждане на въздуха, в сравнение с отгряването, води до по -фина, по -равномерна структура на зърното в стомани, обикновено образуваща фин перлит. Резултатите включват по-фин и по-последователен размер на зърното, малко по-висока якост и твърдост от отгряването, подобрена обхват на обхвата над AS-CAST или ковано състояние, добра стабилност на размерите и предвидими свойства. Нормализирането често се прилага за усъвършенстване на зърнената структура на отливките или изворите, хомогенизирането на микроструктурите след гореща работа, подобряване на обработваемостта в средновъглеродните стомани, служи като окончателно обработка на структурни компоненти, които се нуждаят от здравина и здравина или приготвят стомана за последващи лечения за втвърдяване.

Втвърдяване (гасене)

Втвърдяването, известно още като гасене, се фокусира единствено върху постигането на максимална повърхностна твърдост и устойчивост на износване. Това обаче идва с цената на екстремната британост. Процесът включва нагряване на метала до неговата аустенизираща температура и накисване. Критичната стъпка е бързото охлаждане или гасенето. Червеният метал бързо се потапя в среда като вода, масло, полимерен разтвор или въздух. Изборът на среда зависи от необходимата скорост на охлаждане и втвърдимостта на метала. Това бързо охлаждане улавя въглеродните атоми, принуждавайки трансформация в много твърда, но силно напрегната и чуплива структура, наречена мартензит в стомани. Получените свойства са много висока твърдост и отлична устойчивост на износване, но също така и изключителна бритота и високи вътрешни натоварвания. Следователно втвърдените части са почти винаги чупливи за практическа употреба и трябва да претърпят темпериране. Втвърдяването е от съществено значение за приложенията, изискващи висока устойчивост на абразия, като инструменти за рязане, носещи компоненти, зъбни колела и плочи за износване.

Темпериране

Темпорането е основният процес на проследяване до втвърдяване. Целта му е да намали мрачността, присъща на втвърдения метал, да облекчи вътрешните натоварвания, да подобри здравината и пластичността и да постигне специфичен баланс между сила и здравина. Това включва жертва на част от максималната твърдост, придобита по време на гасенето. Втвърдената част е прегрята до температура значително под по -ниската критична температура, обикновено между 150 градуса по Целзий и 650 градуса по Целзий. Той се държи при тази температура за определено време и след това се охлажда, обикновено на въздух. Температурата на закаляване е основният фактор, контролиращ крайните свойства. Отоплението позволява на въглеродните атоми да се дифундират леко, образувайки фини карбиди в рамките на закалена матрица на мартензит, облекчаване на стреса и намаляване на бритотата. По -високите температури на темпериране водят до по -ниска твърдост, но по -голяма здравина и пластичност. Инженерите избират температурата на темпериране, за да постигнат желания баланс на свойството за приложението. Ниските температури запазват висока твърдост за инструментите, средните температури осигуряват добри пролетни свойства, а високите температури дават висока якост за структурни части като валове и зъбни колела. Темпорането е задължително след втвърдяване на практика всички стоманени компоненти, за да ги направят използваеми.