Inafasiriwa moja kwa moja kutoka kwa Wikipedia ya Kiingereza na Tafsiri ya Google

Kutibu joto

Joto la kutibu tanuru saa 1,800 ° F (980 ° C)

Kutibu joto (au tiba ya joto ) ni kundi la michakato ya viwanda na ujasiri wa chuma hutumiwa kubadilisha mali , na wakati mwingine kemikali ya mali. Maombi ya kawaida ni metallurgiska . Matibabu ya joto hutumiwa pia katika utengenezaji wa vifaa vingine vingi, kama vile kioo . Matibabu ya joto huhusisha matumizi ya joto au baridi, kwa kawaida kwa joto kali, ili kufikia matokeo yaliyotaka kama vile ugumu au kupunguza nyenzo. Mbinu za matibabu ya joto ni pamoja na annealing , ugumu wa kesi , uimarishaji wa mvua , ukali , normalizing na quenching . Ni muhimu kutambua kwamba wakati matibabu ya joto hutumika tu kwa michakato ambapo joto na baridi hufanyika kwa madhumuni maalum ya kubadili mali kwa makusudi, inapokanzwa na baridi mara nyingi hutokea kwa wakati mwingine wakati wa michakato mingine ya viwanda kama vile kutengeneza moto au kulehemu.

Yaliyomo

Michakato ya kimwili

Allotropes ya chuma, kuonyesha tofauti katika miundo ya miamba kati ya alpha chuma (joto la chini) na gamma chuma (joto la juu). Alama ya alpha hawana nafasi ya atomi za kaboni, wakati chuma cha gamma kina wazi kwa harakati za bure za atomi ndogo.

Vifaa vya chuma vinajumuisha microstructure ya fuwele ndogo inayoitwa "nafaka" au kioo . Aina ya nafaka (ukubwa wa nafaka na muundo) ni moja ya mambo yenye ufanisi zaidi ambayo yanaweza kuamua tabia ya jumla ya mitambo ya chuma. Matibabu ya joto hutoa njia bora ya kuendesha mali ya chuma kwa kudhibiti kiwango cha kupitishwa na kiwango cha baridi ndani ya microstructure. Kutibu joto mara nyingi hutumiwa kubadili mali ya mitambo ya aloi ya chuma, kutengeneza mali kama vile ugumu , nguvu , ugumu , [1] ductility , na elasticity .

Kuna njia mbili ambazo zinaweza kubadilisha mali ya alloy wakati wa matibabu ya joto: malezi ya martensite husababisha fuwele kuharibika ndani, na utaratibu wa kutawanyika husababisha mabadiliko katika homogeneity ya alloy . [2]

Mfumo wa kioo una atomi ambazo zimewekwa katika utaratibu maalum, unaoitwa tereta. Katika mambo mengi, utaratibu huu utajiandaa yenyewe, kulingana na hali kama joto na shinikizo. Rearrangement hii, inayoitwa allotropy au polymorphism, inaweza kutokea mara kadhaa, kwa joto nyingi tofauti kwa chuma fulani. Katika alloys, upyaji huu unaweza kusababisha kipengele ambacho hakiwezi kufutwa kwenye chuma cha msingi kwa ghafla kuwa mumunyifu , wakati urekebishaji wa allotropy utafanya vipengele ama sehemu au kabisa. [3]

Wakati wa hali ya mumunyifu, mchakato wa kutawanyika husababisha atomi za kipengele kilichovunjika kuenea nje, akijaribu kuunda usambazaji wa kawaida ndani ya fuwele za msingi wa chuma. Ikiwa alloy imefunuliwa kwa hali isiyoweza kutengenezwa, atomi za wilaya zilizovunjika (solutes) zinaweza kuhamia nje ya suluhisho. Aina hii ya ugawanyiko, inayoitwa mvua , inasababisha nucleation , ambapo kundi la atomi lihamia pamoja kwenye mipaka ya nafaka. Hii huunda microstructure kwa ujumla yenye awamu mbili au zaidi tofauti. [4] Steel ambayo imekuwa kilichopozwa polepole, kwa mfano, huunda muundo wa laminated yenye muundo mbadala wa ferrite na cementite , kuwa pearlite laini. [5] Baada ya kupokanzwa chuma kwa awamu ya austenite na kisha kuifuta ndani ya maji, microstructure itakuwa katika awamu ya martensiti. Hii ni kutokana na ukweli kwamba chuma kitabadilika kutoka awamu ya austenite hadi awamu ya martensite baada ya kufuta. Ikumbukwe kwamba baadhi ya pearlite au ferrite inaweza kuwapo kama kizuizi hakikuzidi haraka chuma vyote. [4]

Tofauti na aloi za chuma, alloys nyingi za matibabu hupata mabadiliko ya ferrite. Katika alloys haya, nucleation katika mipaka ya nafaka mara nyingi huimarisha muundo wa tumbo la kioo. Vyuma hivi vinajumuisha kwa mvua. Kwa kawaida mchakato wa polepole, kulingana na joto, hii mara nyingi hujulikana kama "ugumu wa umri". [6]

Metali nyingi na zisizo za metali zinaonyesha mabadiliko ya martensite wakati kilichopozwa haraka (pamoja na vyombo vya nje vya nje kama mafuta, polymer, maji nk). Wakati chuma kilichopozwa haraka sana, atomi zisizoweza kuweza haziwezi kuhamia nje ya suluhisho kwa wakati. Hii inaitwa " mabadiliko ya kutofautiana ." Wakati tumbo la kioo hubadilishana kwa mpangilio wake wa joto la chini, atomi za solute zimefungwa ndani ya latiti. Atomu zilizozuiliwa huzuia tumbo la kioo kutogeuka kabisa katika allotrope yake ya chini ya joto, na kusababisha mkazo wa kuzingatia ndani ya bandia. Wakati baadhi ya alloys yamekoshwa haraka, kama vile chuma, mabadiliko ya martensite huzidisha chuma, na kwa wengine, kama aluminium, alloy inakuwa nyepesi. [7] [8]

Athari za utungaji

Mchoro wa awamu ya mfumo wa alloying ya chuma. Mabadiliko ya awamu hutokea kwa joto tofauti (mhimili wa wima) kwa nyimbo tofauti (mhimili wa usawa). Mistari yenye vidole alama alama za eutectoid (A) na eutectic (B).

Utungaji maalum wa mfumo wa alloy utakuwa na athari kubwa juu ya matokeo ya kutibu joto. Ikiwa asilimia ya kila sehemu ni sawa, alloy itakuwa fomu moja, inayoendelea juu ya baridi. Mchanganyiko huo unasemekana kuwa eutectoid . Hata hivyo, Ikiwa asilimia ya solutes inatofautiana na mchanganyiko wa eutectoid, microstructures mbili au zaidi hutengeneza wakati huo huo. Suluhisho la hypoeutectoid lina chini ya solute kuliko mchanganyiko wa eutectoid, wakati suluhisho la hypereutectoid ina zaidi. [9]

Eutectoid alloys

Atiectoid ( eutectic -like) alloy ni sawa na tabia kwa alloy eutectic . Aloi ya eutectic ina sifa ya kuwa na kiwango kimoja cha kiwango . Kiwango hicho cha kuyeyuka ni cha chini kuliko ile ya jimbo lolote, na hakuna mabadiliko katika mchanganyiko itapunguza kiwango cha kuyeyuka zaidi. Wakati aloi ya eutectic iliyochanganyika imefumwa, wote wanaojenga wataweka kwenye vipimo vyao kwa joto sawa.

Aloi ya eutectoid ni sawa, lakini mabadiliko ya awamu hutokea, si kutokana na kioevu, lakini kutokana na suluhisho kali . Juu ya baridi ya alloy eutectoid kutoka joto la suluhisho, wilaya itakuwa tofauti katika tofauti tofauti kioo , na kujenga microstructure moja. Eutectoid chuma, kwa mfano, ina 0.77% kaboni . Baada ya kupungua kwa polepole, ufumbuzi wa chuma na kaboni (awamu moja inayoitwa austenite ) itatengana katika sahani za ferrite na cementite . Huu huunda microstructure iliyopambwa inayoitwa pearlite .

Kwa kuwa pearlite ni vigumu zaidi kuliko chuma, kiwango cha uchelevu kinachoweza kufanikiwa ni kawaida kidogo kwa yale yaliyozalishwa na pearlite. Vile vile, ugumu huo unafungwa na miundombinu inayoendelea ya martensiti iliyotengenezwa wakati imepozwa haraka sana. [10]

Alpoeutectoid alloys

Aloi ya hypoeutectic ina pointi mbili za kuyeyuka. Wote wawili ni juu ya kiwango cha eutectic kiwango cha mfumo, lakini ni chini ya pointi ya kiwango kwamba yoyote constituent kuunda mfumo. Kati ya pointi hizi mbili za kuyeyuka, alloy itakuwapo kama sehemu imara na sehemu ya kioevu. Kipengele kilicho na kiwango cha kiwango cha chini kitaimarisha kwanza. Wakati imara kabisa, aloi ya hypoeutectic mara nyingi huwa na suluhisho kali.

Vile vile, aloi ya hypoeutectoid ina joto mbili muhimu, inayoitwa "kukamatwa." Kati ya joto hizi mbili, alloy itakuwa sehemu kama suluhisho na sehemu kama awamu ya crystallizing tofauti, inayoitwa "awamu ya proeutectoid". Hizi joto mbili huitwa joto la juu (A 3 ) na chini (A 1 ). Kama suluhisho linapozidi kutoka kwenye hali ya juu ya mabadiliko ya mabadiliko kuelekea hali isiyokuwa na chuma, chuma cha msingi cha ziada mara nyingi kinalazimika "kuchimba nje," kuwa proeutectoid. Hii itatokea mpaka mkusanyiko wa solutes utakapofikia kiwango cha eutectoid, ambacho kitakuwa kikazi kama microstructure tofauti.

Steel hypoeutectoid ina chini ya 0.77% kaboni. Baada ya kuponya chuma cha hypoeutectoid kutoka joto la mabadiliko ya austenite, visiwa vidogo vya proeutectoid-ferrite vitapanga. Hizi zitaendelea kukua na kaboni itapungua mpaka mkusanyiko wa eutectoid katika sehemu nyingine ya chuma itafikia. Mchanganyiko huu wa eutectoid utaweza kuifanya kama microstructure ya pearlite. Kwa kuwa ferrite ni nyepesi kuliko pearlite, microstructures mbili huchanganya kuongeza ductility ya alloy. Kwa hiyo, ugumu wa alloy hupungua. [11]

Alpereutectoid alloys

Alloy hypereutectic pia ina pointi tofauti za kuyeyuka. Hata hivyo, kati ya pointi hizi, ni sehemu yenye kiwango cha kiwango cha juu ambacho kitakuwa imara. Vile vile, alloy hypereutectoid ina joto mbili muhimu. Wakati baridi ya alloy hypereutectoid kutoka joto la mabadiliko ya juu, mara nyingi huwa ni solutes ziada ambayo crystallize-nje kwanza, kutengeneza proeutectoid. Hii inaendelea mpaka mkusanyiko katika alloy iliyobaki inakuwa eutectoid, ambayo kisha inaunganisha katika microstructure tofauti.

Steel hypereutectoid ina zaidi ya 0.77% kaboni. Wakati polepole kunasafisha chuma cha tundu, cementite itaanza kufuta kwanza. Wakati chuma iliyobaki inakuwa eutectoid katika utungaji, itakuwa kioo katika pearlite. Kwa kuwa cementite ni ngumu sana kuliko pearlite, alloy ina ngumu zaidi kwa gharama katika ductility. [9] [11]

Athari za muda na joto

Mchoro wa mabadiliko ya muda (TTT) wa chuma. Curves nyekundu inawakilisha viwango tofauti vya baridi (kasi) wakati kilichopozwa kutoka joto la juu (A3). V1 hutoa martensite. V2 ina pearlite iliyochanganywa na martensite, V3 hutoa bainite, pamoja na pearlite na matensite.

Kutibiwa kwa joto sahihi inahitaji udhibiti sahihi juu ya joto, muda uliofanyika kwenye joto fulani na kiwango cha baridi. [12]

Ukiondoa mkazo, unyevu, na kuzeeka, matibabu ya joto huanza kwa kuchochea alloy zaidi ya mabadiliko ya juu (A 3 ). Joto hili linajulikana kama "kukamatwa" kwa sababu katika hali ya 3 ya joto ya uzoefu wa chuma kipindi cha hysteresis . Kwa hatua hii, nishati zote za joto hutumiwa kusababisha mabadiliko ya kioo, kwa hiyo joto huacha kupanda kwa muda mfupi (kukamatwa) na kisha inaendelea kupanda wakati mabadiliko yametimia. [13] Kwa hiyo, alloy lazima joto juu ya joto kali kwa ajili ya mabadiliko ya kutokea. Aloi kawaida hufanyika katika joto hili muda mrefu wa kutosha kwa joto liingie kabisa kwa alloy, na hivyo kuletwa katika suluhisho kamili imara.

Kwa sababu ukubwa mdogo wa nafaka kawaida huongeza mali za mitambo, kama vile ugumu , nguvu ya kichwa na nguvu ya kupumua , metali hizi mara nyingi zina joto kwa joto lililo juu ya joto la juu, ili kuzuia nafaka ya suluhisho kuongezeka kwa kubwa sana . Kwa mfano, wakati chuma kinapokanzwa juu ya joto la juu la joto, nafaka ndogo za aina ya austenite. Hizi zinakua kubwa kama joto linaongezeka. Ilipopozwa haraka sana, wakati wa mabadiliko ya martensite, ukubwa wa nafaka ya austenite huathiri moja kwa moja ukubwa wa nafaka ya martensiti. Mbegu kubwa zina mipaka kubwa ya nafaka, ambayo hutumika kama sehemu dhaifu katika muundo. Ukubwa wa nafaka kawaida hudhibitiwa ili kupunguza uwezekano wa kuvunjika. [14]

Mabadiliko ya kutenganishwa ni tegemezi sana wakati. Kuchochea chuma kwa kawaida huzuia mvua kwa joto la chini sana. Austenite, kwa mfano, kwa kawaida tu ipo juu ya joto la juu. Hata hivyo, kama austenite imeposha haraka, mabadiliko yanaweza kufutwa kwa mamia digrii chini ya joto la chini. Austenite hiyo haifai sana na, ikiwa inapewa muda wa kutosha, itaingia katika microstructures mbalimbali za ferrite na cementite. Kiwango cha baridi kinaweza kutumika kudhibiti kiwango cha ukuaji wa nafaka au inaweza kutumika hata kuzalisha miundombinu ya martensiti. [15] Hata hivyo, mabadiliko ya martensite ni kujitegemea wakati. Ikiwa alloy imefunuliwa kwenye joto la martensite (M s ) joto kabla ya miundombinu nyingine inaweza kuunda kikamilifu, mabadiliko yanaweza kutokea kwa kasi tu chini ya kasi ya sauti. [16]

Wakati austenite imekwisha kupungua kwa kutosha kuwa mabadiliko ya martensite hayatokea, ukubwa wa nafaka ya austenite itakuwa na athari kwa kiwango cha nucleation, lakini kwa kawaida joto na kiwango cha baridi ambacho kinadhibiti ukubwa wa nafaka na microstructure. Wakati austenite imechopwa sana polepole, itakuwa na fuwele kubwa za ferrite zinazojazwa na vipimo vya cementite. Microstructure hii inajulikana kama "sphereoidite." Ikiwa kilipopozwa kwa kasi kidogo, basi pearlite ya mshipa itaunda. Hata kasi, na pearlite nzuri itaunda. Ikiwa kilichopozwa hata kwa kasi, bainite itaunda. Vile vile, miundombinu hii pia itaunda ikiwa imepozwa kwenye joto fulani na kisha itafanyika pale kwa wakati fulani. [17]

Alloys wengi zisizo na feri pia huputiwa ili kuunda suluhisho. Mara nyingi, hizi ni basi kilichopozwa haraka sana kuzalisha martensite mabadiliko, kuweka ufumbuzi katika supersaturated serikali. Aloi, kuwa katika hali nyepesi sana, inaweza kuwa baridi kazi. Kazi hii ya baridi huongeza nguvu na ugumu wa alloy, na kasoro zinazosababishwa na deformation ya plastiki huwa na kasi ya mvua, kuongeza ugumu zaidi ya kile kilicho kawaida kwa alloy. Hata kama sio kazi ya baridi, kutumiwa kwa ufumbuzi katika alloys haya kwa kawaida hupungua, ingawa mchakato unaweza kuchukua muda mrefu. Wakati mwingine madini haya yanawaka joto kwa joto chini ya joto la chini (A 1 ) la joto, kuzuia recrystallization, ili kuharakisha mvua. [15] [18] [19]

Mbinu

Steel castings baada ya kupitiwa joto la joto la saa 1,200 ° C (2,190 ° F).

Kawaida ya ratiba ya kutibu joto, au "mzunguko," mara nyingi hupangwa na metallurgists ili kuongeza mali ya mitambo ya alloy. Katika sekta ya aerospace , superalloy inaweza kufanyiwa kazi tano au zaidi tofauti ya kutibu joto ili kuendeleza mali zinazohitajika. Hii inaweza kusababisha matatizo ya ubora kulingana na usahihi wa udhibiti wa joto la tanuri na timer. Kazi hizi zinaweza kugawanywa katika mbinu kadhaa za msingi.

Annealing

Annealing ni neno la kawaida zaidi. Annealing ina inapokanzwa chuma kwa joto maalum na kisha baridi kwa kiwango ambacho kitazalisha microstructure iliyosafishwa, ama kikamilifu au sehemu ya kutenganisha wilaya. Kiwango cha baridi hupungua. Annealing mara nyingi hutumiwa kupunguza laini kwa kufanya kazi baridi , kuboresha machinability, au kuimarisha mali kama conductivity ya umeme .

Katika aloi za feri, annealing kawaida hufanyika kwa kupokanzwa chuma zaidi ya hali ya juu ya joto kali na kisha kupungua pole polepole, na kusababisha malezi ya pearlite. Katika metali mbili safi na alloys nyingi ambazo haziwezi kupatiwa joto, annealing hutumiwa kuondoa ugumu unaosababishwa na kufanya kazi baridi. Ya chuma ni joto kwa joto ambapo recrystallization inaweza kutokea, na hivyo kurekebisha kasoro husababishwa na deformation plastiki. Katika metali hizi, kiwango cha baridi huwa na athari kidogo. Alloys wengi zisizo na feri ambazo zinaweza kupatiwa joto hutolewa pia ili kupunguza ugumu wa kufanya kazi baridi. Hizi zinaweza kupunguzwa polepole ili kuruhusu mvua kamili ya wilaya na kuzalisha microstructure iliyosafishwa.

Aloi za feri kawaida huwa "full annealed" au "mchakato annealed." Kuunganisha kamili kunahitaji viwango vya baridi vya kupungua kwa kasi, ili kuunda pearlite mno. Katika mchakato wa annealing, kiwango cha baridi kinaweza kuwa kasi; hadi, na ikiwa ni pamoja na normalizing. Lengo kuu la mchakato annealing ni kuzalisha microstructure sare. Allosi zisizo na feri mara nyingi zinakabiliwa na mbinu mbalimbali za kuunganisha, ikiwa ni pamoja na "recrystallization annealing," "sehemu ya kuunganisha," "kamili ya annealing," na "mwisho wa nyongeza." Sio mbinu zote za kukataa zinahusisha recrystallization, kama vile kupunguza msongo. [20]

normalizing

Kupotosha ni mbinu inayotumiwa kutoa ukubwa wa ukubwa wa nafaka na utungaji ( usawa wa usawa ) ndani ya alloy. Neno hilo hutumiwa mara nyingi kwa aloi za feri ambazo zimetengenezwa na kisha zikapozwa katika hewa ya wazi. [20] Kuweka uharibifu sio tu hutoa pearlite, lakini pia ni martensite na wakati mwingine wa bainite , ambayo hutoa chuma ngumu zaidi, lakini kwa ductility chini ya muundo sawa kuliko nyongeza kamili.

Stress kupunguza

Kusumbuliwa na shida ni njia ya kuondoa au kupunguza matatizo ya ndani yaliyoundwa katika chuma. Mkazo huu unaweza kusababisha kwa njia kadhaa, kuanzia baridi kufanya kazi kwa baridi isiyo ya kawaida. Ukandamizaji wa kupunguza stress mara nyingi unafanywa na kupokanzwa chuma chini ya joto la chini la chini na kisha kupumua kwa usawa. [20] Ukandamizaji wa shida hutumiwa kwa kawaida kwenye vitu kama vile mizinga ya hewa, boilers na vyombo vingine vya shinikizo , ili kuondoa matatizo yote yaliyoundwa wakati wa mchakato wa kulehemu. [21]

kuzeeka

Baadhi ya metali huwekwa kama mchanga wa mvua . Wakati alloy ugumu wa alloy imechomwa, vipengele vyake vya kuunganisha vitaingizwa katika suluhisho, na kusababisha chuma thabiti. Kuzaa chuma "cha ufumbuzi" itawawezesha vipengele vya kupatanisha kuenea kwa njia ya microstructure na fomu za vipindi vya kati. Vipande hivi vya intermetallic vitafaulu na kuanguka nje ya suluhisho na kutenda kama awamu ya kuimarisha, na hivyo kuongeza nguvu ya alloy. Alloys inaweza umri "kawaida" maana yake ni kwamba hupanda fomu kwa joto la kawaida, au wanaweza umri "wa upangaji" wakati unapokwisha fomu tu kwenye joto la juu. Katika baadhi ya maombi, aloi za kuzeeka asili zinaweza kuhifadhiwa kwenye friji ili kuzuia ugumu mpaka baada ya shughuli zaidi - mkutano wa rivets, kwa mfano, inaweza kuwa rahisi kwa sehemu nyepesi.

Mifano ya alloy ya ugumu wa mvua ni pamoja na mfululizo wa 2000, mfululizo wa 6000, na alumini ya alumini 7000 ya mfululizo, pamoja na vyumba vya juu na baadhi ya vyuma vya pua . Vito ambavyo vina ngumu kwa kuzeeka ni kawaida hujulikana kama vyumba vya maraging , kutokana na mchanganyiko wa neno "martensite kuzeeka." [20]

Ondoa

Kuzima ni mchakato wa kupenya chuma kwa kiwango cha haraka. Hii mara nyingi hufanyika kuzalisha mabadiliko ya martensite. Katika aloi za feri, hii mara nyingi huzalisha chuma ngumu, wakati alloys zisizo na feri huwa kawaida kuwa nyepesi kuliko kawaida.

Ili kuwa ngumu kwa kuzima, chuma (kawaida chuma au chuma cha kutupwa) kinatakiwa kuwa joto juu ya joto la juu la juu na kisha kilichopozwa haraka. Kulingana na alloy na masuala mengine (kama vile wasiwasi kwa ugumu wa kiwango cha juu dhidi ya kupoteza na kuvuruga), baridi inaweza kufanyika kwa hewa ya kulazimishwa au gesi nyingine, (kama vile nitrojeni ). Liquids inaweza kutumika, kwa sababu ya conductivity yao bora ya mafuta , kama mafuta , maji, polymer kufutwa katika maji, au brine . Baada ya kilichopozwa kwa haraka, sehemu ya austenite (inategemea muundo wa alloy) itabadilishwa kwa martensite , muundo mgumu, uliojaa fuwele. Ugumu uliozima wa chuma unategemea utaratibu wake wa kemikali na njia ya kutuliza. Kuchorea kasi, kutoka kwa haraka zaidi kwa polepole, kutoka kwa brine, polymer (yaani mchanganyiko wa maji + ya glycol), maji safi, mafuta, na hewa ya kulazimishwa. Hata hivyo, kuzimia chuma fulani haraka sana kunaweza kusababisha kupoteza, kwa nini ni kwa nini vyuma vya juu vya tete kama vile AISI 4140 vinapaswa kuzimishwa katika mafuta, chombo cha chombo kama vile ISO 1.2767 au H13 chuma chombo cha kazi ya moto kinachopaswa kuzimishwa katika hewa ya kulazimishwa, na Aloi ya chini au vyuma vya katikati kama vile XK1320 au AISI 1040 inapaswa kuzimishwa katika brine.

Hata hivyo, metali nyingi zisizo na feri, kama vile alloys ya shaba , alumini , au nickel , na vyuma vya juu vya alloy kama vile chuma cha pua cha austenitic (304, 316), huzalisha athari kinyume wakati hizi zimezimwa: hupunguza. Vito vya asilimia vya Austenitic lazima zizimishwe kuwa sugu kamili ya kutu, kama wanafanya kazi-ngumu sana. [20]

Kuharibu

Uharibifu wa chuma cha martensiti, wakati ngumu sana, ni brittle sana kuwa na manufaa kwa matumizi mengi. Njia ya kupunguza tatizo hili inaitwa kutisha. Maombi mengi yanahitaji kwamba vipengele vilivyozimwa vidonge. Kutafuta kuna joto la joto chini ya joto kali la chini, (mara nyingi kutoka 400 hadi 1105 ˚F au 205 hadi 595 ˚C, kulingana na matokeo yaliyotakiwa), ili kutoa ugumu fulani. Hali ya juu ya joto (inaweza kuwa hadi 1,300 ˚F au 700 ˚C, kulingana na alloy na matumizi) wakati mwingine hutumiwa kutoa ductility zaidi, ingawa baadhi ya nguvu za kutolewa zinapotea.

Kuchochea pia inaweza kufanywa kwenye vyuma vya kawaida. Njia nyingine za joto zinajumuisha kuzima kwa joto fulani, ambalo ni juu ya joto la kuanza martensite, na kisha kukiweka hapo mpaka bainite safi inaweza kuunda au matatizo ya ndani yanaweza kuondolewa. Hizi ni pamoja na austempering na martempering . [20]

Kupunguza rangi

Kupunguza rangi ya chuma

Chuma ambacho kimesababishwa chini au kinachochomwa kitatengeneza tabaka za oksidi wakati inapokanzwa. Kwa joto maalum sana, oksidi ya chuma itaunda safu na unene sana sana, na kusababisha kuingiliwa kwa filamu ndogo . Hii inasababisha rangi kuonekana juu ya uso wa chuma. Wakati joto linapoongezeka, safu ya chuma ya oksidi inakua kwa unene, kubadilisha rangi. [22] Hizi rangi, zinazoitwa rangi za rangi, zimekuwa kutumika kwa karne kupima joto la chuma. Karibu na 350˚F (176˚C) chuma itaanza kuchukua mwanga mwembamba, wa rangi ya njano. Katika 400˚F (204˚C), chuma kitaonekana kuwa rangi ya majani ya mwanga, na saa 440˚F (226˚C), rangi itakuwa tawi la giza. Katika 500˚F (260˚C), chuma kitageuka kahawia, wakati wa 540˚F (282˚C) itafungua zambarau. Katika 590˚F (310˚C) chuma hugeuka bluu sana, lakini saa 640˚F (337˚C) inakuwa bluu nyembamba. [23]

Rangi yenye joto hutumiwa kuhukumu mali ya mwisho ya chuma cha hasira. Vifaa ngumu sana mara nyingi husababishwa na mwanga wa majani ya giza, wakati chemchemi mara nyingi hupendezwa kwa bluu. Hata hivyo, ugumu wa mwisho wa chuma hasira utatofautiana, kulingana na muundo wa chuma. Chombo cha chuma kikubwa cha kaboni kitaendelea kuwa ngumu zaidi baada ya joto kuliko chuma cha spring (cha chini ya kaboni) wakati unapokuwa na joto kwa joto moja. Filamu ya oksidi pia itaongezeka kwa unene kwa muda. Kwa hivyo, chuma kilichofanyika saa 400˚F kwa muda mrefu sana kinaweza kugeuka kahawia au rangi ya zambarau, ingawa joto halikuzidi kuhitajika kuzalisha rangi ya majani ya mwanga. Sababu nyingine zinazoathiri matokeo ya mwisho ni filamu za mafuta kwenye uso na aina ya chanzo cha joto kinachotumiwa. [23]

Kuchagua joto kutibu

Mbinu nyingi za kutibu moto zimeandaliwa ili kubadilisha mali ya sehemu tu ya kitu. Hizi huwa na pamoja na baridi au maeneo ya tofauti ya alloy kwa viwango tofauti, kwa kupokanzwa kwa haraka eneo la eneo na kisha kuzimishwa, na kutenganishwa kwa thermochemical, au kwa kutengeneza maeneo mbalimbali ya kitu kwa joto tofauti, kama vile kwa joto tofauti .

Tofauti ugumu

Katana imara ngumu. Mstari mkali, wavy kufuatia hamon , inayoitwa nioi, hutenganisha makali ya martensiti kutoka nyuma ya pearlitic. Kipengele hiki kinaonyesha karibu-up ya nioi, ambayo inajumuisha nafaka za martensite binafsi (niye) iliyozungukwa na pearlite. Kuonekana kwa nafaka ya kuni hutoka kwa vipande vya utungaji tofauti.

Baadhi ya mbinu huruhusu maeneo tofauti ya kitu kimoja kupokea tiba tofauti za joto. Hii inaitwa ugumu wa kutofautiana . Ni kawaida katika visu za juu na panga . Jian ya Kichina ni moja ya mifano ya kwanza ya hii, na katana ya Kijapani inaweza kuwa inayojulikana zaidi. Khukuri ya Nepal ni mfano mwingine. Mbinu hii inatumia safu ya kuhami, kama tabaka za udongo, ili kufikia maeneo ambayo yatabaki laini. Maeneo ya kuwa ngumu yanaachwa wazi, na kuruhusu sehemu fulani za chuma kuwa ngumu wakati zimezimwa.

Moto unaosababisha

Ugumu wa moto hutumiwa kuwa ngumu tu sehemu ya chuma. Tofauti na ugumu wa kutofautiana, ambapo kipande nzima kina joto na kisha kilichopozwa kwa viwango tofauti, katika ugumu wa moto, sehemu tu ya chuma huwaka kabla ya kuzimwa. Hii ni rahisi zaidi kuliko ugumu wa kutofautiana, lakini mara nyingi huzalisha eneo kubwa sana la chuma kati ya chuma kilichochomwa na chuma cha unheated, kama baridi kwenye makali ya eneo hili la joto lililoathiriwa ni haraka sana.

Induction imesababisha

Ugumu wa kuvuta ni mbinu ya ugumu wa uso ambayo uso wa chuma huwaka kwa haraka sana, kwa kutumia njia isiyo ya kuwasiliana inapokanzwa . Aloi hiyo huzimishwa, huzalisha mabadiliko ya martensite kwenye uso huku kuacha chuma cha msingi kisichobadilishwa. Hii inajenga uso mgumu sana, kuvaa sugu huku kudumisha ugumu sahihi katika sehemu kubwa ya kitu. Majarida ya Crankshaft ni mfano mzuri wa uso ulio mgumu wa kuingizwa. [24]

Uchunguzi ugumu

Uchunguzi wa kesi ni mchakato wa kutafakari kwa thermochemical ambayo kipengele cha kuunganisha, kawaida kaboni au nitrojeni, hutengana katika uso wa chuma cha monolithic. Suluhisho linalojitokeza limekuwa ngumu zaidi kuliko nyenzo za msingi, ambayo inaboresha upinzani wa kuvaa bila ugumu wa dhabihu. [20]

Laser uso uhandisi ni matibabu ya uso na high versatility, selectivity na mali riwaya. Kwa kuwa kiwango cha baridi ni cha juu sana katika matibabu ya laser, kioo cha metastable hata cha metali kinaweza kupatikana kwa njia hii.

Kutibu baridi na cryogenic

Ingawa chuma cha kuzimia husababisha austenite kuwa martensite, kawaida ya austenite haibadilishwi. Baadhi ya fuwele za austenite zitaendelea kubadilika hata baada ya kufuta chini ya kumaliza martensite (M f ) joto. Mabadiliko zaidi ya austenite kwenye martensite yanaweza kuingizwa kwa kupunguza polepole ya chuma hadi joto la chini sana. Matibabu ya baridi yanajumuisha baridi ya chuma kwa karibu -115 ˚F (-81 ˚C), lakini haiondoi yote ya austenite. Kawaida ya kutibu cryogenic ina baridi kwa joto la chini sana, mara nyingi katika aina mbalimbali ya -315 ˚F (-192 ˚C), kubadilisha zaidi ya austenite kwenye martensite.

Matibabu baridi na cryogenic hufanyika mara moja baada ya kuzimwa, kabla ya kutosha, na kuongeza ugumu, kuvaa upinzani, na kupunguza matatizo ya ndani ndani ya chuma lakini, kwa sababu ni ugani wa mchakato wa kuzima, inaweza kuongeza nafasi ya kupoteza wakati wa utaratibu. Utaratibu huu hutumiwa mara kwa mara kwa zana, fani, au vitu vingine vinavyohitaji upinzani mzuri wa kuvaa. Hata hivyo, mara nyingi huwa na ufanisi tu katika viwango vya high-carbon au high-alloy ambazo zaidi ya 10% ya austenite huhifadhiwa baada ya kuzima. [25] [26]

decarburization

Wakati mwingine inapokanzwa chuma hutumika kama njia ya kubadilisha maudhui ya kaboni. Wakati chuma inapokanzwa katika mazingira ya oksidi, oksijeni huchanganya na chuma ili kuunda safu ya chuma-oksidi, ambayo inalinda chuma kutoka kwa uharibifu. Wakati chuma inarudi kwa austenite, hata hivyo, oksijeni huchanganya na chuma ili kuunda slag, ambayo haitoi ulinzi kutoka kwa uharibifu. Kuundwa kwa slag na kiwango cha juu kwa kweli huongeza uharibifu, kwa sababu oxide ya chuma inachukua oksijeni katika kuwasiliana na ukanda wa kuharibika hata baada ya chuma kuhamishwa kwenye mazingira yasiyo ya oksijeni, kama vile makaa ya mazao. Kwa hiyo, atomi za kaboni huanza kuchanganya na kiwango cha karibu na slag ili kuunda monoxide kaboni na dioksidi kaboni , ambayo hutolewa ndani ya hewa.

Steel ina asilimia ndogo ya kaboni, ambayo inaweza kuhamia kwa uhuru ndani ya chuma cha gamma. Wakati chuma cha austenized kinapatikana kwa hewa kwa muda mrefu, maudhui ya kaboni katika chuma yanaweza kupunguzwa. Hii ni kinyume na kile kinachotokea wakati chuma kinapokanzwa katika mazingira ya kupunguza , ambapo kaboni hupungua kwa kasi katika chuma. Katika mazingira ya vioksidishaji, kaboni inaweza kuenea kwa nje kwa nje, hivyo chuma cha austenized kinaathirika sana na kuharibika. Hii mara nyingi hutumiwa kwa chuma cha kutupwa, ambapo maudhui ya kaboni ya juu yanahitajika kwa kutupwa, lakini maudhui yaliyomo chini ya kaboni yanahitajika katika bidhaa ya kumaliza. Mara nyingi hutumiwa juu ya chuma cha kutupwa ili kuzalisha chuma cha kutupwa , katika mchakato unaoitwa "hasira nyeupe." Tabia hii ya kuharibu mara nyingi ni tatizo katika shughuli nyingine, kama vile blacksmithing, ambako inakuwa muhimu zaidi kuifanya chuma kwa muda mfupi iwezekanavyo ili kuzuia uharibifu mkubwa. [27]

Ufafanuzi

Kawaida suala la mwisho linaelezwa badala ya mchakato uliotumiwa katika matibabu ya joto. [28]

Uchunguzi ugumu

Mfumo wa kisasa, wa kikamilifu wa ngumu unasababisha tanuru.

Ugumu wa kesi ni maalum na ugumu na kina cha kesi . Uchunguzi wa kesi unaweza kuelezwa kwa njia mbili: kina jumla ya kesi au kina kesi kina . Upeo wa jumla wa kesi ni kina cha kweli cha kesi hiyo. Kwa alloys wengi, kina kina kesi ni kina cha kesi ambayo ina ugumu sawa na HRC50; hata hivyo, baadhi ya alloys hutaja ugumu tofauti (HR- 40-60) kwa kina cha kina cha kesi; hii inachunguliwa kwenye tester ya microhardness ya Tukon . Thamani hii inaweza kulinganishwa karibu na asilimia 65 ya jumla ya kesi; hata hivyo kemikali na ugumu inaweza kuathiri takriban hii. Ikiwa hakuna aina ya kina ya kesi inavyoelezea kina kina cha kesi kinafikiriwa. [28]

Kwa sehemu za ngumu zenye vipimo lazima iwe na uvumilivu wa angalau ± 0.005 katika (0.13 mm). Ikiwa sehemu inapaswa kuwa chini baada ya matibabu ya joto, kina cha kesi kinafikiriwa baada ya kusaga. [28]

Ukubwa wa ugumu wa Rockwell kutumika kwa ajili ya vipimo unategemea kina cha jumla ya kesi, kama inavyoonekana katika jedwali hapa chini. Kawaida ugumu hupimwa kwa kiwango cha Rockwell "C", lakini mzigo uliotumiwa kwenye kiwango utaingia kupitia kesi ikiwa kesi hiyo ni chini ya 0.030 katika (0.76 mm). Kutumia Rockwell "C" kwa kesi nyembamba itasababisha kusoma kwa uongo. [28]

Rockwell wadogo unahitajika kwa kina cha chini cha kesi [28]
Jumla ya kesi ya kina, min. [katika] Rockwell wadogo
0.030 C
0.024 A
0.021 45N
0.018 30N
0.015 15N
Chini ya 0.015 "Funga kwa bidii"

Kwa kesi ambazo ziko chini ya 0.015 katika (0.38 mm) wenefu kiwango cha Rockwell hawezi kutumika kwa uaminifu, hivyo funga kwa bidii badala yake. [28] Funga ngumu ni takribani sawa na 58 HRC. [29]

Unapofafanua ugumu au ama upeo lazima upewe au udumu uliowekwa chini. Ikiwa pana ni maalum angalau pointi 5 zinapaswa kupewa. [28]

Kwa njia ya ugumu

Ugumu tu umeorodheshwa kwa njia ya ugumu. Kwa kawaida ni kwa aina ya HRC na angalau hatua ya tano. [28]

Annealing

Ugumu kwa mchakato wa annealing kawaida huorodheshwa kwa kiwango cha HRB kama thamani ya juu. [28] Ni mchakato wa kuboresha ukubwa wa nafaka, kuboresha nguvu, kuondoa msumbu wa mabaki na kuathiri mali za umeme ...

Aina za tanuru

Vitu vinavyotumika kwa ajili ya matibabu ya joto vinaweza kugawanywa katika makundi mawili pana: tanuu za kundi na tanuri zinazoendelea. Vitu vya Batch kawaida hupakia na kupakuliwa kwa manufaa, wakati tanuri zinazoendelea zina mfumo wa kusafirisha kwa moja kwa moja ili kutoa mzigo mara kwa mara kwenye chumba cha tanuru. [30]

Vyombo vya Batch

Mifumo ya Batch kawaida hujumuisha chumba cha maboksi na shell ya chuma, mfumo wa joto , na mlango wa kufikia chumba. [30]

Box-aina tanuri

Vitu vingi vya msingi vya sanduku vimeboreshwa kwa tanuru ya kundi la kuendelea na kuongeza kwa mizinga ya kuzimisha na vyumba vya baridi. Vipande vilivyotengenezwa ni sehemu ya kawaida ya vifaa vya kutibu joto. [30]

Gari aina ya tanuri

Pia inajulikana kama "makao ya bogie", tanuru ya gari ni tanuru kubwa sana ya kundi. Ghorofa hujengwa kama gari linaloweza kuhamishwa ambalo linahamia ndani na nje ya tanuru kwa kupakia na kupakia. Kawaida gari hutiwa muhuri kwa kutumia mihuri ya mchanga au mihuri imara wakati wa nafasi. Kutokana na ugumu wa kupata muhuri wa kutosha, vifuniko vya gari hutumiwa kwa michakato isiyo ya anga.

Lifti aina tanuri

Kitanda cha matibabu cha joto cha kitanda cha fluidised

Sawa katika aina ya tanuru ya gari, isipokuwa kuwa gari na makao vimewekwa kwenye nafasi chini ya tanuru na kuinuliwa kwa njia ya utaratibu wa magari ya kuendesha gari, vifuniko vya lifti vinaweza kushughulikia mizigo nzito mno na mara nyingi huondoa haja ya cranes nje na njia za uhamisho . [30]

Bell-aina tanuri

Vile vya bomba vina vifuniko vinavyoweza kuondokana vinaitwa kengele , ambavyo vinapungua juu ya mzigo na masikio kwa gane. Kengele ya ndani imewekwa juu ya makao na kufungwa ili kutoa anga ya kinga. Kengele ya nje imepungua ili kutoa usambazaji wa joto. [30]

Vipu vya shimo

Vitu vinavyojengwa kwenye shimo na kupanua kwenye ngazi ya sakafu au kidogo hapo juu huitwa tanuri za shimo. Vifaa vya kazi vinaweza kusimamishwa kutoka kwenye vikao, vilivyowekwa katika vikapu au kuwekwa kwenye besi katika tanuru. Vifuni vya shimo vinafaa kupakia zilizopo za muda mrefu, shafts na viboko kwa kuziweka katika nafasi ya wima. Njia hii ya upakiaji hutoa kuvuruga ndogo. [30]

Salt kuoga furnaces

Bafu ya chumvi hutumiwa katika michakato mbalimbali ya matibabu ya joto ikiwa ni pamoja na ugumu wa neutral, carburising kioevu , nitriding kioevu , austempering , martempering na tempering .

Vipande vimewekwa ndani ya sufuria ya chumvi iliyochujwa ambapo hutengana na conduction , kutoa chanzo cha joto cha urahisi sana. Joto la msingi la sehemu huongezeka kwa joto karibu takriban sawa na uso wake katika umwagaji wa chumvi. [30]

Bafu ya chumvi hutumia aina nyingi za chumvi kwa ajili ya matibabu ya joto, na chumvi za cyanide zikiwa zinatumika sana. Wasiwasi kuhusu kazi zinazohusiana na afya na usalama, na usimamizi wa taka wa gharama nafuu kutokana na madhara yao ya mazingira imefanya matumizi ya chumvi kuogelea kidogo zaidi katika miaka ya hivi karibuni. Kwa hiyo, bafu nyingi za chumvi zinachukuliwa na vifuniko vya kitanda vyenye urafiki wa mazingira. [31]

Fluidised kitanda Tanuu

Kitanda fluidised lina cylindrical udaku alifanya kutoka alloy joto, kujazwa na mchanga-kama alumini oxide chembechembe. Gesi (hewa au nitrojeni) hupungua kwa njia ya oksidi na hatua ya mchanga kwa namna ambayo inaonyesha tabia kama maji, hivyo neno limeelezea . Mawasiliano ya imara ya oksidi hutoa conductivity ya juu sana ya mafuta na sare bora ya joto katika tanuru, ikilinganishwa na yale yaliyoonekana katika umwagaji wa chumvi. [30]

Angalia pia

  • Chuma cha chuma
  • Kukarabati
  • Ugumu wa kutenganisha
  • Kupunguza ugumu
  • Upungufu wa matibabu ya joto
  • Nitriding

Marejeleo

  1. ^ ZIA, Abdul Wasy; Zhou, Zhifeng; Po-wan, Shum.; Lawrence Li, Kwak Yan (24 January 2017). "The effect of two-step heat treatment on hardness, fracture toughness, and wear of different biased diamond-like carbon coatings". Surface and Coatings Technology . doi : 10.1016/j.surfcoat.2017.01.089 .
  2. ^ Shant P. Gupta (2002). Solid state phase transformations . Allied Publishers Private Limited. pp. 28–29.
  3. ^ Robert W. Cahn, Peter Haasen, eds. (1996). Physical Metallurgy . Volume 2. Elsevier Science. pp. 10–11.
  4. ^ a b Alvarenga, H. D.; Van de Putte, T.; Van Steenberge, N.; Sietsma, J.; Terryn, H. (8 October 2014). "Influence of Carbide Morphology and Microstructure on the Kinetics of Superficial Decarburization of C-Mn Steels". Metallurgical and Materials Transactions A . doi : 10.1007/s11661-014-2600-y .
  5. ^ Physical Metallurgy 1996 , pp. 136–198
  6. ^ Gupta 2002 , pp. 299–347
  7. ^ Physical Metallurgy 1996 , pp. 1508–1543
  8. ^ Gupta 2002 , pp. 501–518
  9. ^ a b B.B. Patra; Biswajit Samantray (2011). Engineering Chemistry I . Dorling Kindersley. pp. 75–77.
  10. ^ Dossett, Jon L.; Boyer, Howard E. (2006). Practical heat treating . ASM International. pp. 17–22.
  11. ^ a b Dossett & Boyer 2006 , pp. 17–22
  12. ^ Rajan, T. V.; Sharma, C. P.; Sharma, Ashok (1992). Heat Treatment: Principles and Techniques . Prentence Hall. p. 1.
  13. ^ New Edge of the Anvil: A Resource Book for the Blacksmith by Jack Andrews --Shipjack Press 1994 Page 93--96
  14. ^ Rajan & Sharma 1992 , pp. 62–67
  15. ^ a b Dossett & Boyer 2006 , pp. 23–25 Cite error: Invalid <ref> tag; name "Dossett.2C_2006" defined multiple times with different content (see the help page ).
  16. ^ The physics of phase transitions: concepts and applications By Pierre Papon, Jacques Leblond, Paul Herman Ernst Meijer - Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2006 Page 66
  17. ^ Rajan & Sharma 1992
  18. ^ Rajan & Sharma 1992 , pp. 187–190, 321
  19. ^ Manufacturing technology: foundry, forming and welding By Rao - Tata McGraw-Hill 1998 Page 55
  20. ^ a b c d e f g Dossett & Boyer 2006 , pp. 2–6
  21. ^ https://www.nationalboard.org/PrintPage.aspx?pageID=177
  22. ^ Light, its interaction with art and antiquities By Thomas B. Brill - Plenum Publishing 1980 Page 55
  23. ^ a b Andrews, Jack (1994). New Edge of the Anvil: a resource book for the blacksmith . pp. 98–99.
  24. ^ Surface hardening of steels: understanding the basics By Joseph R. Davis - ASM International 2002
  25. ^ Heat treater's guide: practices and procedures for irons and steels By ASM International - ASM International 2007 Page 12-13
  26. ^ Handbook of residual stress and deformation of steel by George E. Totten, Maurice A. H. Howes, Tatsuo Inoue - ASM International 2002 Page 331-337
  27. ^ Steel Heat Treatment: Metallurgy and Technologies By George E. Totten -- CRC press 2007 Page 306--308
  28. ^ a b c d e f g h i "PMPA's Designer's Guide: Heat treatment" . Retrieved 2009-06-19 .
  29. ^ Phone interview with the quality control inspector for FPM, Elk Grove Village, IL. 06-21-2010
  30. ^ a b c d e f g h ASM International Handbook Committee. (1991). ASM Handbook , Volume 04 - Heat Treating. ASM International.
  31. ^ "Made in the Midlands | Fluidised beds: A Green Alternative to Salt Baths" . claytonholdings.madeinthemidlands.com . Retrieved 2015-06-02 .

Kusoma zaidi

  • International Heat Treatment Magazine in English
  • Reed-Hill, Robert (1994). Principles of Physical Metallurgy (3rd ed.). Boston: PWS Publishing.