Οι τέσσερις πυλώνες της δύναμης: Κατανόηση της ανόπτησης, της ομαλοποίησης, της σκλήρυνσης και της σκλήρυνσης σε θερμική επεξεργασία

Ξεπύρωμα

Η ανόπτηση στοχεύει να μαλακώσει το μέταλλο, να βελτιώσει την ολκιμότητά του, να ανακουφίσει τις εσωτερικές τάσεις και να βελτιώσει τη δομή των κόκκων. Χρησιμοποιείται συχνά μετά από διαδικασίες όπως ψυχρή εργασία, κατεργασία ή συγκόλληση που αφήνουν το μέταλλο σκληρό και εύθραυστο. Η διαδικασία περιλαμβάνει τη θέρμανση του μετάλλου αργά σε μια συγκεκριμένη υψηλή θερμοκρασία, συνήθως μεταξύ 700 βαθμών Κελσίου και 900 βαθμών Κελσίου για χάλυβα. Το μέταλλο κρατιέται σε αυτή τη θερμοκρασία αρκετά μεγάλη για να γίνει ομοιόμορφα ζεστό και να επιτρέψει την εμφάνιση εσωτερικών αλλαγών. Βασικά, η ψύξη συμβαίνει πολύ αργά, συνήθως μέσα στον φούρνο ψύξης ή θάβεται σε μονωτικό υλικό όπως η άμμο. Αυτή η αργή ψύξη επιτρέπει στους νέους κόκκους χωρίς στέλεχος να σχηματίζονται και να αναπτύσσονται, εμποδίζοντας τον σχηματισμό σκληρών, εύθραυστων δομών. Το αποτέλεσμα είναι ένα σημαντικά μαλακότερο μέταλλο που είναι πιο εύκολο στη μηχανή ή τη μορφή, με αυξημένη ολκιμότητα και σκληρότητα, μειωμένη εσωτερική πίεση και μια πιο ομοιόμορφη δομή κόκκων. Οι συνήθεις εφαρμογές περιλαμβάνουν την παρασκευή ψυχρής επεξεργασίας μετάλλων για περαιτέρω επεξεργασία, εξαρτήματα μαλάκυνσης για κατεργασία, ανακούφιση από το στρες μετά τη συγκόλληση ή τη χύτευση και τη βελτίωση των ηλεκτρικών ή μαγνητικών ιδιοτήτων σε ορισμένα κράματα.

Ομαλοποίηση

Η ομαλοποίηση βελτιώνει το μέγεθος των κόκκων, βελτιώνει την ομοιομορφία της μηχανικής ιδιοκτησίας, εξαλείφει τις χονδροειδείς δομές από διεργασίες όπως η χύτευση ή η σφυρηλάτηση και παράγει ένα ελαφρώς σκληρότερο, ισχυρότερο μέταλλο από την πλήρη ανόπτηση. Μοιράζεται ομοιότητες με ανόπτηση στη φάση θέρμανσης. Το μέταλλο θερμαίνεται πάνω από την κρίσιμη θερμοκρασία του και εμποτιστεί καλά. Η καθοριστική διαφορά είναι η μέθοδος ψύξης. Αντί για αργή ψύξη του κλιβάνου, το μέταλλο αφαιρείται από τον κλίβανο και επιτρέπεται να κρυώσει ελεύθερα σε αέρα ακόμα. Αυτός ο ταχύτερος ρυθμός ψύξης αέρα, σε σύγκριση με την ανόπτηση, έχει ως αποτέλεσμα μια λεπτότερη, πιο ομοιόμορφη δομή κόκκων στους χάλυβες, που συνήθως σχηματίζουν λεπτό μαργαριτάρι. Τα αποτελέσματα περιλαμβάνουν ένα λεπτότερο και πιο σταθερό μέγεθος κόκκων, ελαφρώς υψηλότερη αντοχή και σκληρότητα από την ανόπτηση, τη βελτίωση της μηχανικής μηχανής σε σχέση με την κατάσταση ή τη σφυρήλατη κατάσταση, την καλή διαστασιακή σταθερότητα και τις προβλέψιμες ιδιότητες. Η κανονικοποίηση εφαρμόζεται συχνά για να βελτιωθεί η δομή των χυτοσίδηρων ή τα σφυρήλατα, να ομογενοποιήσει τις μικροδομές μετά από καυτή εργασία, να βελτιωθεί η δυνατότητα μηχανικής σε χάλυβες μεσαίου άνθρακα, να χρησιμεύσει ως τελική θεραπεία για δομικά συστατικά που χρειάζονται αντοχή και σκληρότητα ή παρασκευάζουν χάλυβα για επακόλουθες θεραπείες σκλήρυνσης.

Σκλήρυνση (σβέση)

Η σκλήρυνση, επίσης γνωστή ως σβέση, επικεντρώνεται αποκλειστικά στην επίτευξη μέγιστης σκληρότητας επιφάνειας και αντίστασης στη φθορά. Ωστόσο, αυτό έρχεται με το κόστος της ακραίας ευγένειας. Η διαδικασία περιλαμβάνει τη θέρμανση του μετάλλου στη θερμοκρασία του και το βύθισμά του. Το κρίσιμο βήμα είναι η ταχεία ψύξη ή η σβέση. Το κόκκινο καυτό μέταλλο βυθίζεται γρήγορα σε μέσο όπως το νερό, το λάδι, το διάλυμα πολυμερούς ή ο αέρας. Η επιλογή του μέσου εξαρτάται από την απαιτούμενη ταχύτητα ψύξης και τη σκληρότητα του μετάλλου. Αυτή η ταχεία ψύξη παγιδεύει άτομα άνθρακα, αναγκάζοντας έναν μετασχηματισμό σε μια πολύ σκληρή αλλά εξαιρετικά τεντωμένη και εύθραυστη δομή που ονομάζεται μαρτενσίτη στους χάλυβες. Οι ιδιότητες που προκύπτουν είναι πολύ υψηλή σκληρότητα και εξαιρετική αντοχή στη φθορά, αλλά και ακραία ευγένεια και υψηλές εσωτερικές τάσεις. Κατά συνέπεια, τα σκληρυμένα μέρη είναι σχεδόν πάντα πολύ εύθραυστα για πρακτική χρήση και πρέπει να υποβληθούν σε σκλήρυνση. Η σκλήρυνση είναι απαραίτητη για εφαρμογές που απαιτούν υψηλή αντοχή στην τριβή, όπως εργαλεία κοπής, εξαρτήματα εδράνου, ταχύτητες και πλάκες φθοράς.

Στριμώματος

Η σκλήρυνση είναι η ουσιαστική διαδικασία παρακολούθησης για σκλήρυνση. Σκοπός του είναι να μειώσει την ευγένεια που είναι εγγενής σε σκληρυμένο μέταλλο, να ανακουφίσει τις εσωτερικές τάσεις, να βελτιώσει την ανθεκτικότητα και την ολκιμότητα και να επιτύχει μια συγκεκριμένη ισορροπία μεταξύ δύναμης και ανθεκτικότητας. Αυτό περιλαμβάνει τη θυσία μερικών από τη μέγιστη σκληρότητα που αποκτήθηκε κατά τη διάρκεια της σβέσης. Το σκληρυμένο τμήμα επαναθερματίζεται σε θερμοκρασία σημαντικά κάτω από τη χαμηλότερη κρίσιμη θερμοκρασία, συνήθως μεταξύ 150 βαθμών Κελσίου και 650 βαθμών Κελσίου. Διατηρείται σε αυτή τη θερμοκρασία για συγκεκριμένο χρόνο και στη συνέχεια ψύχεται, συνήθως στον αέρα. Η θερμοκρασία σκλήρυνσης είναι ο πρωταρχικός παράγοντας που ελέγχει τις τελικές ιδιότητες. Η θέρμανση επιτρέπει στα άτομα του άνθρακα να διαχέονται ελαφρώς, σχηματίζοντας λεπτές καρβίδες μέσα σε μια μετρημένη μήτρα μαρτενσίτη, ανακουφίζοντας το στρες και μειώνοντας τη βαρύτητα. Οι υψηλότερες θερμοκρασίες σκλήρυνσης οδηγούν σε χαμηλότερη σκληρότητα, αλλά μεγαλύτερη σκληρότητα και ολκιμότητα. Οι μηχανικοί επιλέγουν τη θερμοκρασία σκλήρυνσης για να επιτύχουν το επιθυμητό υπόλοιπο ιδιοκτησίας για την εφαρμογή. Οι χαμηλές θερμοκρασίες διατηρούν υψηλή σκληρότητα για τα εργαλεία, οι μεσαίες θερμοκρασίες παρέχουν καλές ιδιότητες ελατηρίου και οι υψηλές θερμοκρασίες αποδίδουν υψηλή ανθεκτικότητα για δομικά μέρη όπως άξονες και ταχύτητες. Η σκλήρυνση είναι υποχρεωτική μετά από σκλήρυνση για σχεδόν όλα τα εξαρτήματα χάλυβα για να τα χρησιμοποιηθούν.