نحوه مونتاژ یک کوره القایی برای ذوب فلز در خانه با دستان خود. سخت شدن فلزات توسط جریان های فرکانس بالا

با توافق، عملیات حرارتی و سخت شدن قطعات فلزی و فولادی با ابعاد بزرگتر از این جدول امکان پذیر است.

عملیات حرارتی (عملیات حرارتی فولاد) فلزات و آلیاژها در مسکو خدماتی است که کارخانه ما به مشتریان خود ارائه می دهد. ما تمام تجهیزات لازم را داریم که متخصصان واجد شرایط پشت آن کار می کنند. ما تمام سفارشات را با کیفیت بالا و به موقع انجام می دهیم. ما همچنین سفارشات عملیات حرارتی فولادها و HDTV را که از سایر مناطق روسیه به ما می رسد، می پذیریم و انجام می دهیم.

انواع اصلی عملیات حرارتی فولاد

بازپخت از نوع اول:

بازپخت انتشار نوع اول (هموژنیزاسیون) - حرارت دادن سریع به t 1423 K، قرار گرفتن در معرض طولانی و متعاقبا خنک شدن آهسته. همراستایی ناهمگونی شیمیایی مواد در ریخته گری های بزرگ شکل از فولاد آلیاژی

بازپخت اولین نوع تبلور مجدد - حرارت دادن به دمای 873-973 کلوین، قرار گرفتن در معرض طولانی مدت و خنک کننده آهسته بعدی. کاهش سختی و افزایش شکل‌پذیری پس از تغییر شکل سرد وجود دارد (فرآوری بین عملیاتی است)

بازپخت از نوع اول کاهش دهنده تنش - حرارت دادن به دمای 473-673 کلوین و متعاقبا خنک شدن آهسته. پس از ریخته‌گری، جوشکاری، تغییر شکل پلاستیک یا ماشین‌کاری، تنش‌های پسماند حذف می‌شوند.

بازپخت از نوع دوم:

بازپخت نوع دوم کامل است - حرارت دادن به دمای بالاتر از نقطه Ac3 با 20-30 کلوین، نگه داشتن و خنک سازی بعدی. کاهش سختی، بهبود قابلیت ماشینکاری، حذف تنش های داخلی در فولادهای هیپویوتکتوئیدی و یوتکتوئیدی قبل از سخت شدن وجود دارد (به یادداشت جدول مراجعه کنید).

بازپخت از نوع II ناقص است - حرارت دادن به دمای بین نقاط Ac1 و Ac3، قرار گرفتن در معرض و خنک کننده بعدی. کاهش سختی، بهبود قابلیت ماشینکاری، حذف تنش های داخلی در فولاد هایپریوتکتوئید قبل از سخت شدن وجود دارد.

بازپخت نوع دوم همدما - حرارت دادن به دمای 30-50 کلوین بالاتر از نقطه Ac3 (برای فولاد هیپویوتکتوئیدی) یا بالاتر از نقطه Ac1 (برای فولاد هایپریوتکتوئید)، قرار گرفتن در معرض و متعاقب آن خنک‌سازی گام به گام. پردازش سریع محصولات نورد کوچک یا آهنگری ساخته شده از فولادهای آلیاژی و پر کربن به منظور کاهش سختی، بهبود ماشین کاری، کاهش تنش های داخلی

بازپخت از نوع دوم کروی - حرارت دادن به دمای بالاتر از نقطه Ac1 با 10-25 K، نگه داشتن و متعاقب آن خنک سازی مرحله ای. کاهش سختی، بهبود قابلیت ماشینکاری، حذف تنش های داخلی در فولاد ابزار قبل از سخت شدن، افزایش شکل پذیری فولادهای کم آلیاژ و کربن متوسط ​​قبل از تغییر شکل سرد وجود دارد.

بازپخت از نوع دوم روشن - گرمایش در یک محیط کنترل شده تا دمای بالاتر از نقطه Ac3 با 20-30 K، قرار گرفتن در معرض و خنک کننده بعدی در یک محیط کنترل شده. محافظت از سطح فولاد در برابر اکسیداسیون و کربن زدایی رخ می دهد

بازپخت از نوع دوم نرمالیزاسیون (نرمالیزاسیون آنیل) - حرارت دادن به دمای بالاتر از نقطه Ac3 با 30-50 کلوین، قرار گرفتن در معرض و متعاقب آن خنک شدن در هوای ساکن. اصلاح ساختار فولاد گرم شده، حذف تنش های داخلی در قطعات ساخته شده از فولاد ساختاری و بهبود ماشینکاری آنها، افزایش عمق سختی ابزار وجود دارد. فولاد قبل از سخت شدن

سخت شدن:

سخت شدن کامل مداوم - حرارت دادن تا دمای بالاتر از نقطه Ac3 به میزان 30-50 کلوین، نگهداری و متعاقباً خنک شدن سریع. بدست آوردن (در ترکیب با تمپر) سختی و مقاومت سایشی بالا قطعات از فولادهای هیپویوتکتوئید و یوتکتوئید

سخت شدن ناقص - حرارت دادن به دمای بین نقاط Ac1 و Ac3، قرار گرفتن در معرض و متعاقب آن خنک شدن سریع. به دست آوردن (در ترکیب با تمپر) سختی و مقاومت سایشی بالا قطعات از فولاد هایپریوتکتوئید

سخت شدن متناوب - حرارت دادن به t بالای نقطه Ac3 با 30-50 K (برای فولادهای هیپویوتکتوئیدی و یوتکتوئیدی) یا بین نقاط Ac1 و Ac3 (برای فولاد هایپریوتکتوئیدی)، قرار گرفتن در معرض و خنک شدن بعدی در آب و سپس در روغن. کاهش تنش های پسماند و تغییر شکل در قطعات ساخته شده از فولاد ابزار پر کربن وجود دارد

سخت شدن همدما - حرارت دادن به دمای بالاتر از نقطه Ac3 به میزان 30-50 کلوین، نگهداری و خنک شدن بعدی در نمک های مذاب و سپس در هوا. دستیابی به حداقل تغییر شکل (تاب خوردگی)، افزایش انعطاف پذیری، حد استقامت و مقاومت خمشی قطعات ساخته شده از فولاد ابزار آلیاژی

سخت شدن مرحله ای - یکسان است (با سخت شدن همدما با زمان کوتاه تری که در محیط خنک کننده سپری می شود متفاوت است). کاهش تنش ها، تغییر شکل ها و جلوگیری از ترک خوردگی در ابزارهای کوچک ساخته شده از فولاد ابزار کربنی و همچنین در ابزارهای بزرگتر ساخته شده از ابزار آلیاژی و فولاد پرسرعت

سخت شدن سطحی - حرارت دادن با جریان الکتریکی یا شعله گاز لایه سطحی محصول تا سخت شدن t و به دنبال آن خنک شدن سریع لایه گرم شده. افزایش سختی سطح تا یک عمق مشخص، مقاومت در برابر سایش و افزایش استقامت قطعات و ابزار ماشین آلات وجود دارد.

کوئنچ با خود تلطیف - حرارت دادن به دمای بالاتر از نقطه Ac3 به میزان 30-50 کلوین، نگهداری و متعاقب آن سرد شدن ناقص. گرمای نگهداشته شده در داخل قطعه باعث تلطیف لایه بیرونی سخت شده می شود

سخت شدن با عملیات سرد - خنک سازی عمیق پس از سخت شدن تا دمای 253-193 کلوین. افزایش سختی و به دست آوردن ابعاد پایدار قطعات فولادی با آلیاژ بالا رخ می دهد.

سخت شدن با خنک کننده - قبل از غوطه ور شدن در یک محیط خنک کننده، قطعات گرم شده برای مدتی در هوا خنک می شوند یا در یک ترموستات با t کاهش یافته نگهداری می شوند. کاهش در چرخه عملیات حرارتی فولاد وجود دارد (معمولاً پس از کربورسازی استفاده می شود).

سخت شدن نور - گرمایش در یک محیط کنترل شده تا دمای بالاتر از نقطه Ac3 به میزان 20-30 کلوین، قرار گرفتن در معرض و خنک شدن بعدی در یک محیط کنترل شده. محافظت در برابر اکسیداسیون و کربن زدایی قطعات پیچیده قالب ها، قالب ها و فیکسچرهایی که در معرض آسیاب نیستند.

تعطیلات کم - گرمایش در محدوده دمایی 423-523 کلوین و متعاقباً تسریع سرمایش. کاهش تنش های داخلی و کاهش شکنندگی ابزارهای برش و اندازه گیری پس از سخت شدن سطح وجود دارد. برای قطعات کربوره پس از سخت شدن

محیط تعطیلات - گرمایش در محدوده t = 623-773 K و متعاقبا خنک کننده آهسته یا تند. افزایش حد الاستیک فنرها، فنرها و سایر عناصر کشسان وجود دارد

روزهای تعطیل - گرمایش در محدوده دمایی 773-953 کلوین و متعاقباً خنک کننده آهسته یا سریع. ارائه شکل پذیری بالا قطعات ساخته شده از فولاد ساختاری، به عنوان یک قاعده، با بهبود حرارتی

بهبود حرارتی - کوئنچ و متعاقب آن تلطیف بالا. حذف کامل تنش های پسماند وجود دارد. ارائه ترکیبی از استحکام و شکل پذیری بالا در عملیات حرارتی نهایی قطعات فولادی سازه ای که تحت بارهای ضربه ای و ارتعاشی کار می کنند.

پردازش ترمومکانیکی - گرمایش، خنک‌سازی سریع تا 673-773 کلوین، تغییر شکل‌های پلاستیکی متعدد، سخت شدن و تمپر. برای محصولات نورد شده و قطعاتی با شکل ساده که در معرض جوش نیستند، استحکام بیشتری نسبت به استحکام حاصل از عملیات حرارتی معمولی وجود دارد.

پیری - گرم شدن و قرار گرفتن طولانی مدت در معرض دماهای بالا. قطعات و ابزار از نظر ابعادی تثبیت شده اند

کربوریزاسیون - اشباع لایه سطحی فولاد نرم با کربن (کربورسازی). همراه با کوئنچ بعدی با تمپر کم. عمق لایه سیمانی 0.5-2 میلی متر است. یک محصول با سختی سطح بالا با حفظ یک هسته چسبناک وجود دارد. کربن سازی روی فولادهای کربنی یا آلیاژی با محتوای کربن انجام می شود: برای محصولات کوچک و متوسط ​​0.08-0.15٪، برای بزرگتر 0.15-0.5٪. چرخ دنده ها، پین های پیستون و غیره کربوریزه می شوند.

سیانیدگی - عملیات ترموشیمیایی محصولات فولادی در محلول نمک های سیانید در دمای 820. لایه سطحی فولاد از کربن و نیتروژن اشباع شده است (لایه 0.15-0.3 میلی متر). چنین محصولاتی با مقاومت در برابر سایش بالا و مقاومت در برابر بارهای ضربه ای مشخص می شوند.

نیتریدینگ (نیتریدینگ) - اشباع لایه سطحی محصولات فولادی با نیتروژن تا عمق 0.2-0.3 میلی متر. ایجاد سختی سطح بالا، افزایش مقاومت در برابر سایش و خوردگی. گیج ها، چرخ دنده ها، ژورنال شفت و غیره تحت نیتریدینگ قرار می گیرند.

درمان سرد - خنک شدن پس از سخت شدن تا دمای زیر صفر. تغییر در ساختار داخلی فولادهای سخت شده وجود دارد. برای فولادهای ابزار، محصولات سخت شده، برخی از فولادهای آلیاژی بالا استفاده می شود.

عملیات حرارتی فلزات (Heat TREATMENT)، چرخه زمانی معینی از گرمایش و سرمایش است که فلزات در معرض تغییر خواص فیزیکی خود قرار می گیرند. عملیات حرارتی به معنای معمول این اصطلاح در دماهای زیر نقطه ذوب انجام می شود. فرآیندهای ذوب و ریخته گری که تأثیر قابل توجهی بر خواص فلز دارند در این مفهوم گنجانده نشده است. تغییرات در خواص فیزیکی ناشی از عملیات حرارتی به دلیل تغییرات در ساختار داخلی و روابط شیمیایی رخ داده در ماده جامد است. چرخه‌های عملیات حرارتی ترکیب‌های مختلفی از گرمایش هستند که در دمای معینی نگهداری می‌شوند و سرد شدن سریع یا آهسته، مربوط به تغییرات ساختاری و شیمیایی است که برای ایجاد آن لازم است.

ساختار دانه فلزات. هر فلزی معمولاً از کریستال های زیادی (به نام دانه ها) در تماس با یکدیگر تشکیل شده است که معمولاً اندازه میکروسکوپی دارند، اما گاهی اوقات با چشم غیر مسلح قابل مشاهده هستند. در داخل هر دانه، اتم ها به گونه ای قرار گرفته اند که یک شبکه هندسی سه بعدی منظم را تشکیل می دهند. نوع شبکه که ساختار کریستالی نامیده می شود، مشخصه یک ماده است و با تجزیه و تحلیل پراش اشعه ایکس قابل تعیین است. آرایش صحیح اتم ها در کل دانه حفظ می شود، به جز برای اختلالات کوچک، مانند مکان های شبکه های جداگانه که به طور تصادفی خالی می شوند. همه دانه ها ساختار کریستالی یکسانی دارند، اما، به عنوان یک قاعده، جهت گیری متفاوتی در فضا دارند. بنابراین، در مرز دو دانه، اتم ها همیشه کمتر از داخل آنها مرتب می شوند. این به ویژه این واقعیت را توضیح می دهد که مرزهای دانه ها با معرف های شیمیایی راحت تر حکاکی می شوند. روی یک سطح فلزی صاف صیقلی که با یک اچانت مناسب درمان شده است، معمولاً یک الگوی واضح از مرزهای دانه آشکار می شود. خواص فیزیکی یک ماده توسط خواص تک دانه ها، برهمکنش آنها با یکدیگر و خواص مرزهای دانه تعیین می شود. خواص مواد فلزی به شدت به اندازه، شکل و جهت دانه ها بستگی دارد و هدف از عملیات حرارتی کنترل این عوامل است.

فرآیندهای اتمی در طی عملیات حرارتی با افزایش دمای یک ماده کریستالی جامد، حرکت اتم های آن از یک محل شبکه کریستالی به محل دیگر آسان تر می شود. بر اساس این انتشار اتم ها است که عملیات حرارتی استوار است. کارآمدترین مکانیسم برای حرکت اتم ها در یک شبکه کریستالی را می توان به عنوان حرکت مکان های شبکه خالی تصور کرد که همیشه در هر بلوری وجود دارد. در دماهای بالا، به دلیل افزایش سرعت انتشار، روند تبدیل یک ساختار غیرتعادلی یک ماده به یک ساختار تعادلی تسریع می شود. دمایی که در آن سرعت انتشار به طور قابل توجهی افزایش می یابد برای فلزات مختلف یکسان نیست. معمولا برای فلزات با نقطه ذوب بالا بیشتر است. در تنگستن، با نقطه ذوب آن 3387 درجه سانتیگراد، تبلور مجدد حتی در حرارت قرمز رخ نمی دهد، در حالی که عملیات حرارتی آلیاژهای آلومینیوم ذوب شده در دماهای پایین در برخی موارد می تواند در دمای اتاق انجام شود.

در بسیاری از موارد، عملیات حرارتی شامل خنک سازی بسیار سریع است که به آن کوئنچ می گویند تا ساختار تشکیل شده در دمای بالا حفظ شود. اگرچه، به طور دقیق، چنین ساختاری را نمی توان از نظر ترمودینامیکی در دمای اتاق پایدار در نظر گرفت، اما در عمل به دلیل سرعت انتشار کم، کاملاً پایدار است. بسیاری از آلیاژهای مفید دارای ساختار "دروپایدار" مشابهی هستند.

تغییرات ناشی از عملیات حرارتی می تواند دو نوع اصلی باشد. اولا، هم در فلزات خالص و هم در آلیاژها، تغییراتی امکان پذیر است که فقط بر ساختار فیزیکی تأثیر می گذارد. اینها می تواند تغییر در وضعیت تنش ماده، تغییر در اندازه، شکل، ساختار بلوری و جهت گیری دانه های کریستالی آن باشد. در مرحله دوم، ساختار شیمیایی فلز نیز می تواند تغییر کند. این را می توان در صاف کردن ناهمگونی های ترکیبی و تشکیل رسوبات یک فاز دیگر، در تعامل با اتمسفر اطراف، ایجاد شده برای تمیز کردن فلز یا دادن خواص سطحی مطلوب به آن بیان کرد. تغییرات هر دو نوع می تواند به طور همزمان رخ دهد.

تسکین استرس. تغییر شکل سرد باعث افزایش سختی و شکنندگی بیشتر فلزات می شود. گاهی اوقات چنین "سخت کاری" مطلوب است. فلزات غیرآهنی و آلیاژهای آنها معمولاً با نورد سرد درجه سختی می گیرند. فولادهای ملایم نیز اغلب با شکل دهی سرد سخت می شوند. فولادهای پرکربن که با نورد سرد یا کشش سرد تا استحکام بیشتر مورد نیاز، به عنوان مثال برای ساخت فنرها، معمولاً تحت بازپخت استرس‌زا قرار می‌گیرند، تا دمای نسبتاً پایینی گرم می‌شوند و در آن مواد تقریباً به همان اندازه باقی می‌مانند. مانند قبل سخت است، اما در آن ناپدید می شود. ناهمگنی توزیع تنش های داخلی. این امر تمایل به ترک خوردن را به خصوص در محیط های خورنده کاهش می دهد. چنین کاهش تنش، به عنوان یک قاعده، به دلیل جریان پلاستیک محلی در مواد رخ می دهد، که منجر به تغییر در ساختار کلی نمی شود.

تبلور مجدد با روش های مختلف شکل دهی فلز، اغلب لازم است که شکل قطعه کار را تا حد زیادی تغییر دهیم. اگر شکل‌دهی باید در حالت سرد انجام شود (که اغلب توسط ملاحظات عملی دیکته می‌شود)، پس لازم است فرآیند را به چند مرحله تقسیم کنیم که در بین آنها تبلور مجدد انجام شود. پس از مرحله اول تغییر شکل، زمانی که ماده به حدی تقویت می‌شود که تغییر شکل بیشتر ممکن است منجر به شکستگی شود، قطعه کار تا دمایی بالاتر از دمای بازپخت تنش‌زدایی گرم می‌شود و اجازه می‌دهیم تا دوباره کریستال شود. به دلیل انتشار سریع در این دما، ساختار کاملاً جدیدی به دلیل بازآرایی اتمی تشکیل می شود. در داخل ساختار دانه مواد تغییر شکل یافته، دانه های جدیدی شروع به رشد می کنند که به مرور زمان کاملا جایگزین آن می شود. ابتدا دانه‌های کوچک جدید در مکان‌هایی که ساختار قدیمی بیشترین اختلال را دارد، یعنی در مرزهای دانه‌های قدیمی، تشکیل می‌شوند. پس از بازپخت بیشتر، اتم های ساختار تغییر شکل یافته خود را به گونه ای بازآرایی می کنند که آنها نیز بخشی از دانه های جدید می شوند که رشد می کنند و در نهایت کل ساختار قدیمی را جذب می کنند. قطعه کار شکل سابق خود را حفظ می کند، اما اکنون از یک ماده نرم و بدون تنش ساخته شده است که می تواند در معرض چرخه جدیدی از تغییر شکل قرار گیرد. چنین فرآیندی را می توان چندین بار تکرار کرد، در صورت نیاز به درجه معینی از تغییر شکل.

کار سرد تغییر شکل در دمای بسیار پایین برای تبلور مجدد است. برای اکثر فلزات، دمای اتاق با این تعریف مطابقت دارد. اگر تغییر شکل در دمای به اندازه کافی بالا انجام شود به طوری که تبلور مجدد زمان لازم برای دنبال کردن تغییر شکل ماده را داشته باشد، چنین پردازشی گرم نامیده می شود. تا زمانی که دما به اندازه کافی بالا بماند، می توان آن را خودسرانه تغییر شکل داد. حالت داغ یک فلز در درجه اول با نزدیک بودن دمای آن به نقطه ذوب تعیین می شود. چکش خواری بالای سرب به این معنی است که به راحتی تبلور مجدد می یابد، به این معنی که می توان آن را "گرم" در دمای اتاق کار کرد.

کنترل بافت خواص فیزیکی یک دانه، به طور کلی، در جهات مختلف یکسان نیست، زیرا هر دانه یک بلور واحد با ساختار کریستالی خاص خود است. خواص نمونه فلزی حاصل میانگین گیری روی همه دانه هاست. در مورد جهت گیری تصادفی دانه، خواص فیزیکی کلی در همه جهات یکسان است. از سوی دیگر، اگر برخی از صفحات کریستالی یا ردیف‌های اتمی بیشتر دانه‌ها موازی باشند، ویژگی‌های نمونه «ناهمسانگرد» می‌شوند، یعنی وابسته به جهت. در این صورت، فنجانی که با اکستروژن عمیق از یک صفحه گرد به دست می‌آید، در لبه بالایی «زبان‌ها» یا «اسکالوپ» خواهد داشت، زیرا در برخی جهات مواد راحت‌تر از سایر جهات تغییر شکل می‌دهند. در شکل دهی مکانیکی، ناهمسانگردی خواص فیزیکی، به عنوان یک قاعده، نامطلوب است. اما در ورقه های مواد مغناطیسی برای ترانسفورماتورها و سایر دستگاه ها، بسیار مطلوب است که جهت مغناطش آسان که در تک بلورها توسط ساختار بلوری تعیین می شود، در همه دانه ها با جهت داده شده شار مغناطیسی منطبق باشد. بنابراین، «جهت ترجیحی» (بافت) بسته به هدف ماده ممکن است مطلوب باشد یا نباشد. به طور کلی، با تبلور مجدد یک ماده، جهت ترجیحی آن تغییر می کند. ماهیت این جهت گیری به ترکیب و خلوص مواد، به نوع و درجه تغییر شکل سرد و همچنین به مدت و دمای آنیل بستگی دارد.

کنترل اندازه دانه خواص فیزیکی یک نمونه فلزی تا حد زیادی با اندازه متوسط ​​دانه تعیین می شود. بهترین خواص مکانیکی تقریباً همیشه مربوط به یک ساختار ریزدانه است. کاهش اندازه دانه اغلب یکی از اهداف عملیات حرارتی (و همچنین ذوب و ریخته گری) است. با افزایش دما، انتشار تسریع می‌شود و در نتیجه اندازه متوسط ​​دانه افزایش می‌یابد. مرزهای دانه تغییر می کند به طوری که دانه های بزرگتر به قیمت دانه های کوچکتر رشد می کنند که در نهایت ناپدید می شوند. بنابراین، فرآیندهای داغ نهایی معمولاً در کمترین دمای ممکن انجام می شود تا اندازه دانه ها تا حد امکان کوچک باشد. کار گرم در دمای پایین اغلب به طور عمدی ارائه می شود، عمدتاً برای کاهش اندازه دانه، اگرچه همان نتیجه را می توان با کار سرد و سپس تبلور مجدد به دست آورد.

یکسان سازی. فرآیندهای ذکر شده در بالا هم در فلزات خالص و هم در آلیاژها اتفاق می افتد. اما تعدادی فرآیند دیگر وجود دارد که فقط در مواد فلزی حاوی دو یا چند جزء امکان پذیر است. بنابراین، برای مثال، در ریخته‌گری یک آلیاژ، تقریباً به طور قطع ناهمگونی‌هایی در ترکیب شیمیایی وجود خواهد داشت که با فرآیند انجماد ناهموار تعیین می‌شود. در یک آلیاژ سخت‌کننده، ترکیب فاز جامد که در هر لحظه تشکیل می‌شود، مانند فاز مایع که با آن در تعادل است، نیست. در نتیجه، ترکیب جامدی که در لحظه اولیه انجماد ظاهر شده است با پایان انجماد متفاوت خواهد بود و این منجر به ناهمگنی فضایی ترکیب در مقیاس میکروسکوپی می شود. چنین ناهمگنی با گرمایش ساده، به ویژه در ترکیب با تغییر شکل مکانیکی، از بین می رود.

تمیز کردن. اگرچه خلوص فلز در درجه اول با شرایط ذوب و ریخته گری تعیین می شود، تصفیه فلز اغلب با عملیات حرارتی حالت جامد حاصل می شود. ناخالصی های موجود در فلز روی سطح آن با جوی که در آن گرم می شود واکنش نشان می دهد. بنابراین، یک اتمسفر از هیدروژن یا سایر عوامل کاهنده می تواند بخش قابل توجهی از اکسیدها را به یک فلز خالص تبدیل کند. عمق چنین تمیزکاری به توانایی ناخالصی ها برای انتشار از حجم به سطح بستگی دارد و بنابراین با طول مدت و دمای عملیات حرارتی تعیین می شود.

جداسازی فازهای ثانویه اکثر روش های عملیات حرارتی آلیاژها بر اساس یک اثر مهم است. با این واقعیت مرتبط است که حلالیت در حالت جامد اجزای آلیاژی به دما بستگی دارد. برخلاف فلز خالص، که در آن همه اتم ها یکسان هستند، در یک محلول دو جزئی، به عنوان مثال، جامد، اتم هایی از دو نوع مختلف وجود دارد که به طور تصادفی بر روی گره های شبکه کریستالی توزیع می شوند. اگر تعداد اتم های دسته دوم را افزایش دهید، می توانید به حالتی برسید که نتوانند به سادگی جایگزین اتم های دسته اول شوند. اگر مقدار جزء دوم از حد حلالیت در حالت جامد فراتر رود، آخال های فاز دوم در ساختار تعادلی آلیاژ ظاهر می شوند که از نظر ترکیب و ساختار با دانه های اولیه تفاوت دارند و معمولاً به شکل بین آنها پراکنده می شوند. از تک تک ذرات چنین ذرات فاز دوم بسته به اندازه، شکل و توزیع آنها می توانند تأثیر زیادی بر خواص فیزیکی مواد داشته باشند. این عوامل را می توان با عملیات حرارتی (عملیات حرارتی) تغییر داد.

عملیات حرارتی - فرآیند پردازش محصولات ساخته شده از فلزات و آلیاژها با قرار گرفتن در معرض حرارتی به منظور تغییر ساختار و خواص آنها در جهت معین. این اثر همچنین می تواند با مواد شیمیایی، تغییر شکل، مغناطیسی و غیره ترکیب شود.

پیشینه تاریخی در مورد عملیات حرارتی.
بشر از زمان های قدیم از عملیات حرارتی فلزات استفاده می کرده است. در دوران باستان سنگی با استفاده از آهنگری سرد طلای بومی و مس، انسان بدوی با پدیده سخت کاری مواجه شد که تولید محصولات با تیغه‌های نازک و نوک تیز را دشوار می‌کرد و آهنگر برای بازیابی انعطاف‌پذیری مجبور به گرم کردن می‌شد. مس سرد آهنگری در اجاق گاز. اولین شواهد استفاده از نرم کننده نرم کننده فلز سخت شده به پایان هزاره پنجم قبل از میلاد برمی گردد. ه. چنین بازپختی اولین عملیات عملیات حرارتی فلزات در زمان ظهور آن بود. آهنگر در ساخت سلاح و ابزار از آهن به دست آمده از فرآیند دمیدن پنیر، شمش آهن را برای آهنگری داغ در کوره زغال چوب گرم می کرد. در همان زمان، آهن کربوره شد، یعنی سیمان شدن، یکی از انواع عملیات شیمیایی- حرارتی رخ داد. آهنگر با خنک کردن یک محصول آهنگری ساخته شده از آهن کربوره در آب، متوجه افزایش شدید سختی آن و بهبود خواص دیگر شد. سخت شدن آهن کربوره در آب از اواخر هزاره دوم تا اوایل هزاره اول قبل از میلاد استفاده می شد. ه. در «اودیسه» هومر (قرن 7-8 قبل از میلاد) چنین جملاتی وجود دارد: «چگونه آهنگر تبر داغ یا تبر را در آب سرد فرو می‌برد و آهن با غرغر خش خش می‌کند، قوی‌تر از آهن، در آتش سخت می‌شود. و آب." در قرن پنجم قبل از میلاد مسیح ه. اتروسک‌ها آینه‌هایی را که از برنز با قلع بالا در آب ساخته شده بودند (به احتمال زیاد هنگام صیقل دادن، براقیت را بهبود می‌بخشند). سیمان کردن آهن در زغال چوب یا مواد آلی، سخت شدن و تلطیف فولاد در قرون وسطی به طور گسترده در ساخت چاقو، شمشیر، فایل ها و ابزارهای دیگر استفاده می شد. صنعتگران قرون وسطی با بی اطلاعی از ماهیت دگرگونی های درونی فلز، اغلب به دست آوردن خواص بالا در طی عملیات حرارتی فلزات را به تجلی نیروهای ماوراء طبیعی نسبت می دادند. تا اواسط قرن نوزدهم. دانش بشر در مورد عملیات حرارتی فلزات مجموعه ای از دستور العمل های تهیه شده بر اساس قرن ها تجربه بود. نیازهای توسعه فناوری، و در درجه اول توسعه تولید توپ فولادی، منجر به تبدیل عملیات حرارتی فلزات از هنر به علم شد. در اواسط قرن نوزدهم، زمانی که ارتش به دنبال جایگزینی توپ های برنزی و چدنی با توپ های فولادی قوی تر بود، مشکل ساخت لوله های تفنگ با استحکام بالا و تضمین شده بسیار حاد بود. علیرغم این واقعیت که متالوژیست ها دستور العمل های ذوب و ریخته گری فولاد را می دانستند، لوله های تفنگ اغلب بدون دلیل آشکار می ترکند. D.K. Chernov در کارخانه فولاد اوبوخوف در سن پترزبورگ، با مطالعه برش های اچ شده تهیه شده از لوله های تفنگ زیر میکروسکوپ و مشاهده ساختار شکستگی ها در نقطه پارگی زیر ذره بین، به این نتیجه رسید که فولاد هر چه قوی تر و ساختار آن ظریف تر است. در سال 1868، چرنوف دگرگونی های ساختاری داخلی در فولاد خنک کننده را کشف کرد که در دماهای خاص رخ می دهد. آنها را نقاط بحرانی a و b نامید. اگر فولاد تا دمای زیر نقطه a گرم شود، نمی توان آن را سخت کرد و برای به دست آوردن ساختاری ریزدانه، فولاد باید تا دمای بالاتر از نقطه b گرم شود. کشف نقاط بحرانی دگرگونی های ساختاری در فولاد توسط چرنوف امکان توجیه علمی انتخاب حالت عملیات حرارتی برای به دست آوردن خواص لازم محصولات فولادی را فراهم کرد.

در سال 1906، A. Wilm (آلمان)، با استفاده از دورالومینی که خود اختراع کرد، پیری پس از خاموش کردن را کشف کرد (به پیری فلزات مراجعه کنید)، مهم ترین روش برای سخت شدن آلیاژهای مبتنی بر پایه های مختلف (آلومینیوم، مس، نیکل، آهن و غیره). . در دهه 30. قرن 20 عملیات ترمومکانیکی آلیاژهای مس کهنه شده ظاهر شد و در دهه 1950 عملیات ترمومکانیکی فولادها ظاهر شد که امکان افزایش قابل توجه استحکام محصولات را فراهم کرد. انواع ترکیبی عملیات حرارتی شامل عملیات حرارتی مغناطیسی است که باعث می شود، در نتیجه خنک کردن محصولات در میدان مغناطیسی، برخی از خواص مغناطیسی آنها بهبود یابد.

مطالعات متعدد در مورد تغییرات در ساختار و خواص فلزات و آلیاژها تحت عمل حرارتی منجر به یک نظریه منسجم از عملیات حرارتی فلزات شده است.

طبقه بندی انواع عملیات حرارتی بر اساس نوع تغییرات ساختاری فلز در هنگام قرار گرفتن در معرض حرارت است. عملیات حرارتی فلزات به خود عملیات حرارتی تقسیم می شود که فقط شامل اثر حرارتی روی فلز است، عملیات شیمیایی - حرارتی که اثرات حرارتی و شیمیایی را با هم ترکیب می کند و حرارت مکانیکی که اثرات حرارتی و تغییر شکل پلاستیک را ترکیب می کند. عمليات حرارتي در واقع شامل انواع زير مي شود: بازپخت نوع اول، بازپخت نوع دوم، سخت شدن بدون دگرگوني چندشكلي و با تبديل چندشكلي، كهنگي و تمپر كردن.

نیتریدینگ عبارت است از اشباع سطح قطعات فلزی با نیتروژن به منظور افزایش سختی، مقاومت در برابر سایش، حد خستگی و مقاومت در برابر خوردگی. نیترید کردن برای فولاد، تیتانیوم، برخی از آلیاژها، اغلب فولادهای آلیاژی، به ویژه کروم-آلومینیوم، و همچنین فولادهای حاوی وانادیم و مولیبدن اعمال می شود.
نیتریدینگ فولاد در دمای 500650 درجه سانتیگراد در آمونیاک انجام می شود. در دمای بالای 400 درجه سانتیگراد، تفکیک آمونیاک بر اساس واکنش NH3 ’ 3H + N آغاز می شود. نیتروژن اتمی حاصل به داخل فلز پخش می شود و فازهای نیتروژنی را تشکیل می دهد. در دمای نیتروژن دهی زیر 591 درجه سانتیگراد، لایه نیترید شده از سه فاز تشکیل شده است (شکل.): نیترید μ Fe2N، ³ نیترید Fe4N، ± فریت نیتروژن دار حاوی حدود 0.01 درصد نیتروژن در دمای اتاق. در دمای نیتروژن 600 650 درجه سانتیگراد، بیشتر و فاز ³، که در نتیجه خنک شدن آهسته، در دمای 591 درجه سانتیگراد به یوتکتوئید ± + ³ 1 تجزیه می شود. حرارت دهی مکرر تا دمای 500 600 درجه سانتیگراد، که مقاومت سایش بالایی قطعات را در دماهای بالا تضمین می کند. فولادهای نیتروژن دار از نظر مقاومت در برابر سایش به طور قابل توجهی نسبت به فولادهای سخت شده و سخت شده برتری دارند. نیتراسیون یک فرآیند طولانی است، برای به دست آوردن یک لایه از 20 تا 50 ساعت طول می کشد. ضخامت 0.2-0.4 میلی متر. افزایش دما فرآیند را تسریع می کند، اما سختی لایه را کاهش می دهد. مشروط به نیتریدینگ، قلع کاری (برای فولادهای ساختاری) و آبکاری نیکل (برای فولادهای ضد زنگ و مقاوم در برابر حرارت) استفاده می شود. سفتی لایه نیتریدینگ فولادهای مقاوم در برابر حرارت گاهی اوقات در مخلوطی از آمونیاک و نیتروژن انجام می شود.
نیترید کردن آلیاژهای تیتانیوم در دمای 850 950 درجه سانتیگراد در نیتروژن با خلوص بالا انجام می شود (نیتریدینگ در آمونیاک به دلیل افزایش شکنندگی فلز استفاده نمی شود).

در طول نیترید کردن، یک لایه نازک نیترید بالایی و محلول جامد نیتروژن در تیتانیوم ± تشکیل می شود. عمق لایه برای 30 ساعت 0.08 میلی متر با سختی سطح HV = 800 850 (مطابق با 8 8.5 H/m2). ورود عناصر آلیاژی خاص (Al تا 3٪، Zr 3 5٪ و غیره) به آلیاژ باعث افزایش سرعت انتشار نیتروژن، افزایش عمق لایه نیترید شده و کروم سرعت انتشار را کاهش می دهد. نیترید کردن آلیاژهای تیتانیوم در نیتروژن کمیاب به دست آوردن یک لایه عمیق تر بدون ناحیه نیترید شکننده را ممکن می سازد.
نیتریدینگ به طور گسترده در صنعت استفاده می شود، از جمله برای قطعاتی که در دمای 500-600 درجه سانتیگراد کار می کنند ( آستر سیلندر، میل لنگ، چرخ دنده، جفت قرقره، قطعات تجهیزات سوخت و غیره).
مقاله: Minkevich A.N.، عملیات شیمیایی و حرارتی فلزات و آلیاژها، ویرایش دوم، M.، 1965: Gulyaev A.P. متالورژی، ویرایش 4، M.، 1966.

گرمایش القایی در نتیجه قرار دادن قطعه کار در نزدیکی هادی جریان الکتریکی متناوب که به آن سلف می گویند، رخ می دهد. هنگامی که یک جریان فرکانس بالا (HFC) از سلف عبور می کند، میدان الکترومغناطیسی ایجاد می شود و اگر یک محصول فلزی در این میدان قرار گیرد، نیروی الکتروموتور در آن تحریک می شود که باعث عبور جریان متناوب همان می شود. فرکانس به عنوان جریان سلف از طریق محصول.

بنابراین، یک اثر حرارتی ایجاد می شود که باعث گرم شدن محصول می شود. توان حرارتی P آزاد شده در قسمت گرم شده برابر با:

که در آن K ضریب بسته به پیکربندی محصول و اندازه شکاف ایجاد شده بین سطوح محصول و سلف است. Iin - قدرت فعلی. f فرکانس فعلی (Hz) است. r - مقاومت الکتریکی خاص (اهم سانتی متر)؛ m نفوذپذیری مغناطیسی (G/E) فولاد است.

فرآیند گرمایش القایی به طور قابل توجهی تحت تأثیر یک پدیده فیزیکی به نام اثر سطحی (پوست) است: جریان عمدتاً در لایه‌های سطحی القا می‌شود و در فرکانس‌های بالا چگالی جریان در هسته قطعه کم است. عمق لایه گرم شده با فرمول تخمین زده می شود:

افزایش فرکانس جریان به شما امکان می دهد مقدار قابل توجهی از توان را در حجم کمی از قسمت گرم شده متمرکز کنید. با توجه به این، گرمایش با سرعت بالا (تا 500 درجه سانتیگراد در ثانیه) تحقق می یابد.

پارامترهای گرمایش القایی

گرمایش القایی با سه پارامتر مشخص می شود: چگالی توان، مدت زمان گرمایش و فرکانس جریان. توان ویژه، توانی است که به ازای هر 1 سانتی متر مربع از سطح فلز گرم شده (کیلو وات / سانتی متر مربع) به گرما تبدیل می شود. نرخ گرمایش محصول به مقدار توان خاص بستگی دارد: هر چه بزرگتر باشد، گرمایش سریعتر انجام می شود.

مدت زمان گرمایش مقدار کل انرژی حرارتی منتقل شده و بر این اساس دمای بدست آمده را تعیین می کند. همچنین مهم است که فرکانس جریان را در نظر بگیرید، زیرا عمق لایه سخت شده به آن بستگی دارد. فرکانس جریان و عمق لایه گرم شده در وابستگی مخالف هستند (فرمول دوم). هر چه فرکانس بیشتر باشد، حجم گرم شده فلز کمتر است. با انتخاب مقدار توان ویژه، مدت زمان گرمایش و فرکانس جریان، می توان پارامترهای نهایی گرمایش القایی را در محدوده وسیعی تغییر داد - سختی و عمق لایه سخت شده در هنگام سخت شدن یا حجم گرم شده در هنگام گرم کردن. برای مهر زدن

در عمل، پارامترهای گرمایش کنترل شده، پارامترهای الکتریکی ژنراتور جریان (قدرت، جریان، ولتاژ) و مدت زمان گرمایش هستند. با کمک پیرومتر می توان دمای حرارت فلز را نیز ثبت کرد. اما اغلب نیازی به کنترل دمای ثابت نیست، زیرا حالت گرمایش بهینه انتخاب شده است که کیفیت ثابت سخت شدن یا گرمایش HDTV را تضمین می کند. حالت سخت شدن بهینه با تغییر پارامترهای الکتریکی انتخاب می شود. به این ترتیب چند قسمت سفت می شوند. علاوه بر این، قطعات تحت آنالیز آزمایشگاهی با تثبیت سختی، ریزساختار، توزیع لایه سخت شده در عمق و صفحه قرار می‌گیرند. با گرمایش فرعی، فریت باقیمانده در ساختار فولادهای هیپویوتکتوئیدی مشاهده می شود. گرمای بیش از حد مارتنزیت سوزنی درشت ایجاد می کند. علائم ازدواج در هنگام گرم کردن HFC مانند فن آوری های عملیات حرارتی کلاسیک است.

در طول سخت شدن سطح جریان با فرکانس بالا، گرمایش تا دمای بالاتری نسبت به سخت شدن فله معمولی انجام می شود. این به دو دلیل است. اولاً در سرعت گرمایش بسیار بالا دمای نقاط بحرانی که پرلیت در آنها تبدیل به آستنیت می شود افزایش می یابد و ثانیاً این تبدیل باید در زمان گرمایش و نگهداری بسیار کوتاه انجام شود.

علیرغم این واقعیت که حرارت در هنگام سخت شدن با فرکانس بالا تا دمای بالاتر از سخت شدن معمولی انجام می شود، گرمای بیش از حد فلز رخ نمی دهد. این به دلیل این واقعیت است که دانه در فولاد به سادگی زمان رشد در مدت زمان بسیار کوتاه را ندارد. در عین حال، باید توجه داشت که در مقایسه با سختی حجمی، سختی پس از سخت شدن با فرکانس بالا حدود 2-3 واحد HRC بیشتر است. این امر مقاومت سایش و سختی سطح بالاتر قطعه را فراهم می کند.

مزایای سخت شدن با جریان های فرکانس بالا

• عملکرد فرآیند بالا
• سهولت تنظیم ضخامت لایه سخت شده
• حداقل تاب
• عدم وجود تقریباً کامل مقیاس
• اتوماسیون کامل کل فرآیند
• امکان قرار دادن دستگاه سخت کننده در جریان ماشین کاری.

اغلب، سختی سطحی با فرکانس بالا برای قطعات ساخته شده از فولاد کربن با محتوای 0.4-0.5% C اعمال می شود. این فولادها پس از سخت شدن دارای سختی سطحی HRC 55-60 هستند. با محتوای کربن بالاتر، خطر ترک خوردن به دلیل خنک شدن ناگهانی وجود دارد. در کنار کربن، از فولادهای کروم کم آلیاژ، کروم نیکل، کروم سیلیسیم و سایر فولادها نیز استفاده می شود.

تجهیزات برای انجام سختی القایی (HDTV)

سخت شدن القایی به تجهیزات تکنولوژیکی خاصی نیاز دارد که شامل سه جزء اصلی است: یک منبع تغذیه - یک ژنراتور جریان با فرکانس بالا، یک سلف و یک دستگاه برای قطعات متحرک در دستگاه.

مولد جریان فرکانس بالا یک ماشین الکتریکی است که در اصول فیزیکی تولید جریان الکتریکی در آنها متفاوت است.

1. دستگاه های الکترونیکی که بر اساس اصل لوله های خلاء کار می کنند که جریان مستقیم را به جریان متناوب با فرکانس افزایش یافته تبدیل می کنند - ژنراتورهای لوله.
2. دستگاه های الکتریکی که بر اساس اصل القای جریان الکتریکی در یک هادی، حرکت در یک میدان مغناطیسی، تبدیل جریان سه فاز فرکانس صنعتی به جریان متناوب فرکانس افزایش یافته - ژنراتورهای ماشین کار می کنند.
3. دستگاه های نیمه هادی که بر اساس اصل دستگاه های تریستور کار می کنند که جریان مستقیم را به جریان متناوب با فرکانس افزایش یافته تبدیل می کنند - مبدل های تریستور (ژنراتورهای استاتیک).

ژنراتورهای همه نوع از نظر فرکانس و قدرت جریان تولید شده با هم متفاوت هستند

انواع ژنراتور قدرت، فرکانس کیلووات، راندمان کیلوهرتز

لامپ 10 - 160 70 - 400 0.5 - 0.7

ماشین 50 - 2500 2.5 - 10 0.7 - 0.8

تریستور 160 - 800 1 - 4 0.90 - 0.95

سخت شدن سطح قطعات کوچک (سوزن، کنتاکت، نوک فنر) با استفاده از ژنراتورهای میکروالقایی انجام می شود. فرکانس تولید شده توسط آنها به 50 مگاهرتز می رسد، زمان گرم شدن برای سخت شدن 0.01-0.001 ثانیه است.

روش های سخت شدن HDTV

با توجه به عملکرد گرمایش، سختی پیوسته القایی متوالی و سخت شدن همزمان متمایز می شوند.

سخت شدن متوالی مداومبرای بخش های طولانی بخش ثابت (شفت، محور، سطوح صاف محصولات بلند) استفاده می شود. قسمت گرم شده در سلف حرکت می کند. بخشی از قطعه که در یک لحظه خاص در منطقه نفوذ سلف قرار دارد، تا دمای سخت شدن گرم می شود. در خروجی از سلف، بخش وارد منطقه خنک کننده سمپاش می شود. نقطه ضعف این روش گرمایش بهره وری پایین فرآیند است. برای افزایش ضخامت لایه چسبانده شده باید با کاهش سرعت حرکت قطعه در سلف، مدت زمان گرمایش را افزایش داد. سخت شدن همزمانشامل گرمایش همزمان کل سطح سخت شده است.

اثر خود تلطیف پس از سخت شدن

پس از اتمام گرمایش، سطح با دوش یا جریان آب مستقیماً در سلف یا در یک دستگاه خنک کننده جداگانه خنک می شود. چنین خنک کننده ای اجازه می دهد تا هر پیکربندی سخت شود. با دوز سرد شدن و تغییر مدت زمان آن، می توان به اثر خود ترمدی در فولاد پی برد. این اثر شامل حذف گرمای انباشته شده در هنگام گرم شدن در هسته قطعه به سطح است. به عبارت دیگر، زمانی که لایه سطحی سرد شده و دچار دگرگونی مارتنزیتی شده است، مقدار معینی انرژی حرارتی همچنان در لایه زیرسطحی ذخیره می‌شود که دمای آن می‌تواند به دمای معتدل پایین برسد. پس از توقف خنک سازی، این انرژی به دلیل اختلاف دما به سطح منتقل می شود. بنابراین، نیازی به عملیات تمپر فولاد اضافی وجود ندارد.

طراحی و ساخت سلف های سخت کاری HDTV

سلف از لوله های مسی ساخته شده است که در طی فرآیند گرمایش آب از آن عبور می کند. این امر از گرم شدن بیش از حد و سوختن سلف ها در حین کار جلوگیری می کند. سلف هایی نیز ساخته می شوند که با دستگاه سخت کننده - سمپاش سازگار هستند: در سطح داخلی چنین سلف ها سوراخ هایی وجود دارد که از طریق آنها مایع خنک کننده وارد قسمت گرم شده می شود.

برای گرمایش یکنواخت باید سلف را به گونه ای ساخت که فاصله سلف تا تمام نقاط سطح محصول یکسان باشد. معمولا این فاصله 1.5-3 میلی متر است. هنگام سخت شدن محصولی با شکل ساده، این شرط به راحتی برآورده می شود. برای سخت شدن یکنواخت، قطعه باید حرکت داده شود و (یا) در سلف بچرخد. این با استفاده از دستگاه های ویژه - مراکز یا جداول سخت کننده به دست می آید.

توسعه طراحی سلف، اول از همه، شامل تعریف شکل آن است. در عین حال از شکل و ابعاد محصول سخت شده و روش سخت شدن دفع می شوند. علاوه بر این در ساخت سلف ها به ماهیت حرکت قطعه نسبت به سلف توجه می شود. عملکرد اقتصادی و گرمایشی نیز در نظر گرفته شده است.

خنک کننده قطعات را می توان در سه نسخه استفاده کرد: پاشش آب، جریان آب، غوطه وری قطعه در یک محیط کوئنچ. خنک کننده دوش را می توان هم در سلف های سمپاش و هم در محفظه های سخت کننده مخصوص انجام داد. خنک کننده جریان به شما امکان می دهد فشار بیش از حد 1 اتمسفر ایجاد کنید که به خنک شدن یکنواخت تر قطعه کمک می کند. برای اطمینان از سرمایش فشرده و یکنواخت، لازم است آب با سرعت 30-5 متر بر ثانیه روی سطح سرد شده حرکت کند.

در سیستم های هیدرومکانیکی، دستگاه ها و مجموعه ها، قطعاتی که بر روی اصطکاک، فشرده سازی، پیچش کار می کنند بیشتر استفاده می شود. به همین دلیل است که نیاز اصلی آنها سختی کافی سطح آنهاست. برای بدست آوردن مشخصات مورد نیاز قطعه، سطح توسط جریان فرکانس بالا (HF) سخت می شود.

در فرآیند کاربرد، سخت‌کاری HDTV ثابت کرده است که یک روش اقتصادی و بسیار کارآمد برای عملیات حرارتی سطح قطعات فلزی است که مقاومت در برابر سایش و کیفیت بالایی را به عناصر تیمار شده می‌دهد.

گرمایش توسط جریان های فرکانس بالا بر این پدیده استوار است که در آن به دلیل عبور جریان متناوب با فرکانس بالا از یک سلف (عنصر مارپیچی ساخته شده از لوله های مسی)، میدان مغناطیسی در اطراف آن ایجاد می شود و جریان های گردابی در آن ایجاد می شود. یک قطعه فلزی که باعث گرم شدن محصول سخت شده می شود. به طور انحصاری روی سطح قطعه قرار می گیرند، آنها به شما اجازه می دهند آن را تا عمق قابل تنظیم خاصی گرم کنید.

سخت شدن HDTV سطوح فلزی با سخت شدن کامل استاندارد که شامل افزایش دمای گرمایش است، متفاوت است. این به دو عامل مربوط می شود. اولین آنها این است که با سرعت گرمایش بالا (زمانی که پرلیت به آستنیت تبدیل می شود)، سطح دمای نقاط بحرانی افزایش می یابد. و دوم - هرچه انتقال دما سریعتر انجام شود، تبدیل سطح فلز سریعتر انجام می شود، زیرا باید در حداقل زمان رخ دهد.

شایان ذکر است که علیرغم این واقعیت که هنگام استفاده از سختی با فرکانس بالا، حرارت بیش از حد معمول ایجاد می شود، گرمای بیش از حد فلز اتفاق نمی افتد. این پدیده با این واقعیت توضیح داده می شود که دانه در قسمت فولادی به دلیل حداقل زمان گرمایش با فرکانس بالا زمان زیادی برای افزایش ندارد. علاوه بر این، با توجه به اینکه سطح گرمایش بیشتر و سرمایش شدیدتر است، سختی قطعه کار پس از سخت شدن توسط HDTV تقریباً 2-3 HRC افزایش می یابد. و این بالاترین استحکام و قابلیت اطمینان سطح قطعه را تضمین می کند.

در عین حال، یک عامل مهم اضافی وجود دارد که باعث افزایش مقاومت در برابر سایش قطعات در حین کار می شود. به دلیل ایجاد ساختار مارتنزیتی، تنش های فشاری در قسمت بالایی قطعه ایجاد می شود. عمل چنین تنش هایی در عمق کمی از لایه سخت شده به بیشترین میزان خود را نشان می دهد.

تاسیسات، مواد و وسایل کمکی مورد استفاده برای سخت شدن HDTV

یک مجتمع سخت کاری تمام اتوماتیک فرکانس بالا شامل یک دستگاه سختی گیر و تجهیزات فرکانس بالا (سیستم های بست مکانیکی، اجزای چرخاندن یک قطعه حول محور آن، حرکت سلف در جهت قطعه کار، پمپ های تامین کننده و پمپاژ می شود. مایع یا گاز برای خنک کننده، شیرهای الکترومغناطیسی برای تعویض مایعات یا گازهای در حال کار (آب/امولسیون/گاز)).

دستگاه HDTV به شما امکان می دهد سلف را در طول کل ارتفاع قطعه کار حرکت دهید و همچنین قطعه کار را در سطوح مختلف سرعت بچرخانید، جریان خروجی را روی سلف تنظیم کنید و این امکان انتخاب حالت صحیح فرآیند سخت شدن را فراهم می کند. و سطح سخت یکنواخت قطعه کار را بدست آورید.

یک نمودار شماتیک از نصب القایی HDTV برای خود مونتاژ ارائه شد.

سخت شدن القایی با فرکانس بالا را می توان با دو پارامتر اصلی مشخص کرد: درجه سختی و عمق سخت شدن سطح. پارامترهای فنی تاسیسات القایی تولید شده در تولید با قدرت و فرکانس عملیات تعیین می شود. برای ایجاد یک لایه سخت شده از دستگاه های گرمایش القایی با توان 40-300 کیلو ولت آمپر در فرکانس های 20-40 کیلوهرتز یا 40-70 کیلو هرتز استفاده می شود. اگر لازم است لایه هایی که عمیق تر هستند سفت شوند، ارزش دارد که از نشانگرهای فرکانس از 6 تا 20 کیلوهرتز استفاده کنید.

محدوده فرکانس بر اساس محدوده گریدهای فولادی و همچنین سطح عمق سطح سخت شده محصول انتخاب می شود. طیف گسترده ای از مجموعه های کامل نصب القایی وجود دارد که به انتخاب یک گزینه منطقی برای یک فرآیند تکنولوژیکی خاص کمک می کند.

پارامترهای فنی دستگاه های سختی گیر اتوماتیک بر اساس ابعاد کلی قطعات مورد استفاده برای سخت کاری در ارتفاع (از 50 تا 250 سانتی متر)، قطر (از 1 تا 50 سانتی متر) و وزن (تا 0.5 تن، تا 1 تن) تعیین می شود. ، حداکثر 2 تن). مجتمع های سخت کاری که ارتفاع آنها 1500 میلی متر یا بیشتر است، مجهز به سیستم الکترونیکی مکانیکی برای بستن قطعه با نیروی معین می باشد.

سخت شدن قطعات با فرکانس بالا در دو حالت انجام می شود. در اول، هر دستگاه به طور جداگانه توسط اپراتور متصل می شود، و در دوم، بدون دخالت او رخ می دهد. معمولاً آب، گازهای بی اثر یا ترکیبات پلیمری با خاصیت هدایت حرارتی نزدیک به نفت به عنوان محیط خاموش کننده انتخاب می شوند. بسته به پارامترهای مورد نیاز محصول نهایی، محیط سخت کننده انتخاب می شود.

تکنولوژی سخت شدن HDTV

برای قطعات یا سطوحی با شکل مسطح با قطر کم، از نوع ثابت از سختی فرکانس بالا استفاده می شود. برای عملکرد موفق، محل بخاری و قطعه تغییر نمی کند.

هنگام استفاده از سختی با فرکانس بالا متوالی، که اغلب در هنگام پردازش قطعات و سطوح مسطح یا استوانه ای استفاده می شود، یکی از اجزای سیستم باید حرکت کند. در چنین حالتی یا وسیله گرمایش به سمت قطعه کار حرکت می کند یا قطعه کار در زیر دستگاه گرمایش حرکت می کند.

برای گرم کردن انحصاری قطعات استوانه ای با اندازه کوچک، یک بار پیمایش، از سخت شدن با فرکانس بالا پیوسته و متوالی از نوع مماسی استفاده می شود.

ساختار فلز دندان دنده پس از سخت شدن به روش HDTV

پس از حرارت دهی فرکانس بالا محصول، تلطیف کم آن در دمای 200-160 درجه سانتی گراد انجام می شود. این اجازه می دهد تا مقاومت در برابر سایش سطح محصول را افزایش دهید. تعطیلات در کوره های الکتریکی ساخته می شود. گزینه دیگر استراحت است. برای انجام این کار، لازم است دستگاهی که آب را کمی زودتر تامین می کند خاموش کنید، که به خنک شدن ناقص کمک می کند. این قطعه دمای بالایی را حفظ می کند، که لایه سخت شده را تا دمای حرارت پایین گرم می کند.

پس از سخت شدن، از تمپر الکتریکی نیز استفاده می شود که در آن گرمایش با استفاده از نصب RF انجام می شود. برای دستیابی به نتیجه مطلوب، گرمایش با سرعت کمتر و عمیق تر از سخت شدن سطح انجام می شود. حالت گرمایش مورد نیاز را می توان با روش انتخاب تعیین کرد.

برای بهبود پارامترهای مکانیکی هسته و مقاومت کلی قطعه کار در برابر سایش، لازم است که نرمال سازی و سخت شدن حجمی با تمپر بالا بلافاصله قبل از سخت شدن سطحی HFC انجام شود.

محدوده سخت شدن HDTV

سخت شدن HDTV در تعدادی از فرآیندهای تکنولوژیکی برای ساخت قطعات زیر استفاده می شود:

• شفت، محور و پین؛
• چرخ دنده، چرخ دنده و رینگ؛
• دندان یا حفره؛
• ترک ها و قطعات داخلی قطعات؛
• چرخ و قرقره جرثقیل.

اغلب برای قطعاتی که از فولاد کربنی حاوی نیم درصد کربن تشکیل شده اند، سختی با فرکانس بالا استفاده می شود. چنین محصولاتی پس از سخت شدن سختی بالایی به دست می آورند. اگر وجود کربن کمتر از موارد فوق باشد، دیگر چنین سختی قابل دستیابی نیست و در درصد بالاتر، احتمال ایجاد ترک در هنگام خنک کردن با دوش آب وجود دارد.

در بیشتر شرایط، خاموش کردن با جریان های فرکانس بالا، جایگزینی فولادهای آلیاژی را با فولادهای کربنی ارزان تر امکان پذیر می کند. این را می توان با این واقعیت توضیح داد که چنین مزایای فولادهای دارای افزودنی های آلیاژی، مانند سخت شدن عمیق و اعوجاج کمتر لایه سطحی، اهمیت خود را برای برخی از محصولات از دست می دهد. با سخت شدن با فرکانس بالا، فلز قوی تر می شود و مقاومت به سایش آن افزایش می یابد. همانند فولادهای کربنی، از کروم، کروم نیکل، کروم سیلیسیم و بسیاری از انواع دیگر فولادها با درصد کم افزودنی های آلیاژی استفاده می شود.

مزایا و معایب روش

مزایای سخت شدن با جریان های فرکانس بالا:

• فرآیند کاملا اتوماتیک؛
• کار با محصولات از هر شکل؛
• کمبود دوده؛
• حداقل تغییر شکل؛
• تغییر سطح عمق سطح سخت شده؛
• پارامترهای لایه سخت شده به صورت جداگانه تعیین می شود.

از جمله معایب عبارتند از:

• نیاز به ایجاد یک سلف خاص برای اشکال مختلف قطعات؛
• مشکلات در پوشاندن سطوح گرمایش و سرمایش؛
• هزینه بالای تجهیزات

امکان استفاده از سخت شدن با جریان های فرکانس بالا در تولید انفرادی بعید است، اما در جریان انبوه، به عنوان مثال، در ساخت میل لنگ، چرخ دنده، بوشینگ، دوک، محور نورد سرد و غیره، سخت شدن جریان های فرکانس بالا. روز به روز بیشتر مورد استفاده قرار می گیرد.

استحکام عناصر در سازه های فولادی به ویژه بحرانی تا حد زیادی به وضعیت گره ها بستگی دارد. سطح قطعات نقش مهمی ایفا می کند. برای دادن سختی، مقاومت یا ویسکوزیته لازم، عملیات عملیات حرارتی انجام می شود. تقویت سطح قطعات با روش های مختلف. یکی از آنها سخت شدن با جریان های فرکانس بالا، یعنی HDTV است. این به متداول ترین و بسیار پربارترین راه در هنگام تولید در مقیاس بزرگ عناصر ساختاری مختلف تعلق دارد.

چنین عملیات حرارتی هم برای کل قطعات و هم برای بخش های جداگانه آنها اعمال می شود. در این حالت، هدف دستیابی به سطوح خاصی از قدرت و در نتیجه افزایش عمر و عملکرد است.

این فناوری برای تقویت واحدهای تجهیزات تکنولوژیکی و حمل و نقل و همچنین برای سخت کردن ابزارهای مختلف استفاده می شود.

ذات تکنولوژی

سخت شدن HDTV بهبود ویژگی های استحکام یک قطعه به دلیل توانایی جریان الکتریکی (با دامنه متغیر) برای نفوذ به سطح قطعه و در معرض حرارت قرار دادن آن است. عمق نفوذ به دلیل میدان مغناطیسی می تواند متفاوت باشد. همزمان با گرمایش و سخت شدن سطح، ممکن است هسته گره اصلاً گرم نشود یا فقط دمای آن را اندکی افزایش دهد. لایه سطحی قطعه کار ضخامت لازم را تشکیل می دهد که برای عبور جریان الکتریکی کافی است. این لایه نشان دهنده عمق نفوذ جریان الکتریکی است.

آزمایش ها این را ثابت کرده است افزایش فرکانس جریان به کاهش عمق نفوذ کمک می کند. این واقعیت فرصت هایی را برای تنظیم و تولید قطعات با حداقل لایه سخت شده باز می کند.

عملیات حرارتی HDTV در تاسیسات ویژه - ژنراتورها، ضرب کننده ها، مبدل های فرکانس انجام می شود که امکان تنظیم در محدوده مورد نیاز را فراهم می کند. علاوه بر ویژگی های فرکانس، سخت شدن نهایی تحت تأثیر ابعاد و شکل قطعه، ماده ساخت و سلف مورد استفاده قرار می گیرد.

الگوی زیر نیز آشکار شد - هر چه محصول کوچکتر و شکل آن ساده تر باشد، فرآیند سخت شدن بهتر انجام می شود. این همچنین مصرف انرژی کلی نصب را کاهش می دهد.

سلف مسی در سطح داخلی اغلب سوراخ های اضافی برای تامین آب در طول خنک سازی طراحی شده است. در این حالت، فرآیند با گرمایش اولیه و خنک‌سازی بعدی بدون تامین جریان همراه است. تنظیمات سلف متفاوت است. دستگاه انتخاب شده مستقیماً به قطعه کار در حال پردازش بستگی دارد. برخی از دستگاه ها سوراخ ندارند. در چنین شرایطی، قطعه در یک مخزن سخت کننده مخصوص خنک می شود.

نیاز اصلی برای فرآیند سخت شدن HD، حفظ یک شکاف ثابت بین سلف و قطعه کار است. با حفظ فاصله مشخص شده، کیفیت سخت شدن به بالاترین حد خود می رسد.

تقویت را می توان به یکی از روش ها انجام داد:

• سری پیوسته: قطعه ثابت است و سلف در امتداد محور خود حرکت می کند.
• همزمان: محصول در حال حرکت است و سلف برعکس است.
• ترتیبی: پردازش قسمت های مختلف یک به یک.

ویژگی های نصب القایی

نصب برای سخت کردن HDTV یک ژنراتور فرکانس بالا همراه با یک سلف است. قطعه کار هم در خود سلف و هم در کنار آن قرار دارد. سیم پیچی است که لوله مسی روی آن پیچیده شده است.

جریان الکتریکی متناوب هنگام عبور از سلف، میدان الکترومغناطیسی ایجاد می کند که به قطعه کار نفوذ می کند. باعث ایجاد جریان های گردابی (جریان های فوکو) می شود که به ساختار قطعه می گذرد و دمای آن را افزایش می دهد.

ویژگی اصلی فناوری- نفوذ جریان گردابی به ساختار سطحی فلز.

افزایش فرکانس امکان تمرکز گرما را در ناحیه کوچکی از قطعه باز می کند. این سرعت افزایش دما را افزایش می دهد و می تواند به 100 تا 200 درجه در ثانیه برسد. درجه سختی به 4 واحد افزایش می یابد که در هنگام سخت شدن فله از آن حذف می شود.

گرمایش القایی - ویژگی ها

درجه حرارت القایی به سه پارامتر بستگی دارد - توان ویژه، زمان گرمایش، فرکانس جریان الکتریکی. قدرت زمان صرف شده برای گرم کردن قطعه را تعیین می کند. بر این اساس، با ارزش زمان بیشتر، زمان کمتری صرف می شود.

زمان گرمایش با مقدار کل گرمای صرف شده و دمای توسعه یافته مشخص می شود. فرکانس، همانطور که در بالا ذکر شد، عمق نفوذ جریان ها و لایه قابل سخت شدن تشکیل شده را تعیین می کند. این ویژگی ها رابطه معکوس دارند. با افزایش فرکانس، جرم حجمی فلز گرم شده کاهش می یابد.

این 3 پارامتر است که تنظیم درجه سختی و عمق لایه و همچنین حجم گرمایش را در محدوده وسیعی امکان پذیر می کند.

تمرین نشان می دهد که ویژگی های مجموعه ژنراتور (مقادیر ولتاژ، توان و جریان) و همچنین زمان گرمایش کنترل می شود. درجه حرارت قطعه را می توان با استفاده از یک پیرومتر کنترل کرد. با این حال، به طور کلی، نظارت مداوم دما مورد نیاز نیست، زیرا حالت های گرمایش HDTV بهینه وجود دارد که کیفیت پایدار را تضمین می کند. حالت مناسب با در نظر گرفتن ویژگی های الکتریکی تغییر یافته انتخاب می شود.

پس از سخت شدن، محصول برای تجزیه و تحلیل به آزمایشگاه ارسال می شود. سختی، ساختار، عمق و صفحه لایه سخت شده توزیع شده مورد مطالعه قرار می گیرد.

HDTV سخت کننده سطح همراه با گرمای زیاددر مقایسه با فرآیند معمولی توضیحات به شرح ذیل می باشد. اول از همه، نرخ بالای افزایش دما به افزایش نقاط بحرانی کمک می کند. ثانیاً لازم است از تکمیل تبدیل پرلیت به آستنیت در مدت زمان کوتاهی اطمینان حاصل شود.

سخت شدن با فرکانس بالا، در مقایسه با فرآیند معمولی، با حرارت بیشتر همراه است. با این حال، فلز بیش از حد گرم نمی شود. این با این واقعیت توضیح داده می شود که عناصر دانه ای در سازه فولادی زمان لازم برای رشد در حداقل زمان را ندارند. علاوه بر این، سخت شدن فله دارای استحکام کمتری تا 2-3 واحد است. پس از سخت شدن HFC، قطعه دارای مقاومت سایش و سختی بیشتری است.

دما چگونه انتخاب می شود؟

انطباق با تکنولوژی باید با انتخاب صحیح محدوده دما همراه باشد. اساساً همه چیز به فلز در حال پردازش بستگی دارد.

فولاد به چند نوع طبقه بندی می شود:

• Hypoeutectoid - محتوای کربن تا 0.8٪؛
• Hypereutectoid - بیش از 0.8٪.

فولاد Hypoeutectoid تا مقدار کمی بالاتر از مقدار لازم برای تبدیل پرلیت و فریت به آستنیت گرم می شود. محدوده 800 تا 850 درجه پس از آن قطعه با سرعت بالا خنک می شود. پس از سرد شدن سریع، آستنیت به مارتنزیت تبدیل می شود که سختی و استحکام بالایی دارد. با زمان نگهداری کوتاه، آستنیت ریزدانه و همچنین مارتنزیت سوزنی ریز به دست می آید. فولاد سختی بالا و شکنندگی کمی دارد.

فولاد هایپروتکتوئید کمتر گرم می شود. محدوده 750 تا 800 درجه در این حالت سفت کاری ناقص انجام می شود. این با این واقعیت توضیح داده می شود که چنین دمایی امکان حفظ حجم معینی از سیمانیت را در ساختار می دهد که در مقایسه با مارتنزیت سختی بالاتری دارد. با سرد شدن سریع، آستنیت به مارتنزیت تبدیل می شود. سیمانیت توسط آخال های کوچک حفظ می شود. این منطقه همچنین کربن کاملاً محلول را حفظ می کند که به کاربید جامد تبدیل شده است.

مزایای تکنولوژی

• کنترل حالت؛
• جایگزینی فولاد آلیاژی با فولاد کربنی؛
• فرآیند گرمایش یکنواخت محصول؛
• امکان گرم نکردن کامل تمام قسمت. کاهش مصرف انرژی؛
• استحکام بالا در نتیجه قطعه کار پردازش شده؛
• هیچ فرآیند اکسیداسیونی وجود ندارد، کربن سوخته نمی شود.
• بدون ریزترک؛
• هیچ نقطه تابیده ای وجود ندارد.
• گرم کردن و سخت شدن بخش های خاصی از محصولات؛
• کاهش زمان صرف شده برای عمل؛
• پیاده سازی در ساخت قطعات برای نصب با فرکانس بالا در خطوط تولید.

ایرادات

نقطه ضعف اصلی فناوری مورد بررسی هزینه نصب قابل توجه است. به همین دلیل است که مصلحت استفاده فقط در تولید در مقیاس بزرگ توجیه می شود و امکان انجام کار را خودتان در خانه منتفی می کند.

در ویدیوهای ارائه شده در مورد عملکرد و اصل عملکرد نصب بیشتر بدانید.

سخت شدن بخشی جدایی ناپذیر از فرآیند تولید عملیات حرارتی محصولات فلزی است. سخت شدن جریان فرکانس بالا به منظور افزایش استحکام محصول و افزایش عمر مفید آن انجام می شود. قبلاً فلز در روغن داغ، در آتش باز یا در کوره های الکتریکی سخت می شد، اما اکنون تجهیزات القایی ظاهر شده است که امکان پردازش سریع و کارآمد فلز را فراهم می کند و مقاومت در برابر سایش و مقاومت آن را در برابر تأثیرات خارجی افزایش می دهد.

کارخانه سخت کننده HDTV

تولید کنندگان تجهیزات القایی خطوطی از تاسیسات را برای یک فرآیند عملیات حرارتی خاص فلز توسعه داده اند. کوره سختی با جریان فرکانس بالا یک ماشین سخت کننده یا یک مجتمع سخت کننده است. اگر یک شرکت حجم زیادی از محصولات تولید می کند که نیاز به عملیات حرارتی و سخت شدن دارند، بهتر است یک مجتمع سخت کننده خریداری کنید که تجهیزات آن شامل همه چیز لازم برای پردازش راحت فلز است.
مجتمع سختی گیر شامل: یک واحد القایی، یک دستگاه سختی گیر، یک ماژول خنک کننده، یک دستکاری کننده، یک صفحه کنترل و در صورت نیاز مشتری، مجموعه ای از سلف ها برای پردازش محصولات در اشکال و اندازه های مختلف است.
دستگاه سخت کننده می تواند دو نوع باشد: افقی و عمودی. دستگاه سخت کننده افقی برای پردازش محصولات با طول بیش از 3000 میلی متر مناسب ترین است و دستگاه عمودی کمتر از 3000 میلی متر طول دارد.

سخت شدن HDTV - مزایای کوره های القایی

واحد سخت شدن HDTV به خوبی با عملکردهای خود مقابله می کند ، به همین دلیل به سرعت شروع به اشغال یک موقعیت پیشرو در بین انواع گرمایش امروزی کرد.
کوره های القایی طراحی شده برای سخت شدن HDTV دارای مزایای زیادی هستند. مزایای اصلی سخت شدن HDTV:

1. سخت شدن HDTV از کیفیت بالایی برخوردار است، زیرا گرما مستقیماً در فلز تولید می شود و به طور مساوی در تمام سطح آن توزیع می شود.
2. تجهیزات سخت کاری جریان فرکانس بالا دارای اندازه جمع و جور هستند، بنابراین فضای زیادی را در کارگاه اشغال نمی کنند و می توانند در شرکت هایی با مساحت کوچک نصب شوند.
3. سخت شدن HDTV در مدت زمان کوتاهی اتفاق می افتد که امکان افزایش سطح محصولات را فراهم می کند.
4. گرمایش القایی به درستی به عنوان دوستدار محیط زیست شناخته می شود. برای کارمندان شرکت مستقر در کارگاه ضرری ندارد و ناراحتی ایجاد نمی کند.
5. مجموعه سخت‌کاری ELSIT دارای نرم‌افزار خودکاری است که امکان سخت‌سازی با دقت بالا را فراهم می‌کند.

سخت شدن HDTV روز به روز محبوب تر می شود، بنابراین اگر هنوز تجهیزات القایی خریداری نکرده اید، در مورد آن فکر کنید.