Как закалка укрепляет сталь в металлообработке

Закалка - это быстрый способ вернуть металл к комнатной температуре после термическая обработка чтобы предотвратить процесс охлаждения резко изменить микроструктуру металла. Металлисты делают это, помещая горячий металл в жидкость или иногда нагнетаемый воздух. Выбор жидкости или нагнетаемого воздуха называется средой.

Обычные среды для закалки включают полимеры специального назначения, принудительную конвекцию воздуха, пресную воду, соленую воду и нефть. Вода является эффективной средой, когда целью является достижение максимальной твердости стали. Однако использование воды может привести к растрескиванию или искажению металла.

Если чрезвычайная жесткость не требуется, вместо этого можно использовать минеральное масло, китовое масло или хлопковое масло. Процесс тушения может выглядеть драматично для тех, кто не знаком с ним. Когда металлисты переносят горячий металл в выбранную среду, пар поднимается из металла в большом объеме.

Более медленные скорости закалки дают термодинамическим силам большую возможность изменить микроструктуру, и это часто может быть плохо, если это изменение микроструктуры ослабляет металл. Иногда этот результат является предпочтительным, поэтому для выполнения закалки используются разные носители. Например, у нефти скорость закалки намного ниже, чем у воды. Гашение в жидкой среде требует перемешивания жидкости вокруг куска металла, чтобы уменьшить количество пара с поверхности. Карманы пара могут противодействовать процессу закалки, поэтому их следует избегать.

Часто используется для закалки сталей, закалки водой от температуры выше аустенитный температура приведет к тому, что углерод попадет внутрь аустенитной планки. Это приводит к твердой и хрупкой мартенситной стадии. Аустенит относится к железным сплавам на основе гамма-железа, а мартенсит представляет собой твердый тип кристаллической структуры стали.

Закаленный стальной мартенсит очень хрупкий и напряженный. В результате закаленная сталь обычно подвергается процессу отпуска. Это включает в себя разогрев металла до температуры ниже критической точки, а затем его охлаждение на воздухе.

Как правило, стали будет впоследствии закаляться в масляных, солевых, свинцовых ваннах или печах с воздухом, циркулирующим вентиляторами, чтобы восстановить некоторые из тягучесть (способность выдерживать растягивающее напряжение) и прочность потерян из-за превращения в мартенсит. После того как металл отпущен, он охлаждается быстро, медленно или вообще не охлаждается, в зависимости от обстоятельств, особенно от того, уязвим ли данный металл к хрупкости после отпуска.

Помимо температур мартенсита и аустенита, термическая обработка металла включает температуры феррита, перлита, цементита и бейнита. Превращение дельта-феррита происходит, когда железо нагревается до высокотемпературной формы железа. В соответствии с Институт сварки в Великобритании он образуется «при охлаждении низких концентраций углерода в железоуглеродистых сплавах из жидкого состояния до превращения в аустенит».

Перлит создается в процессе медленного охлаждения железных сплавов. Бейнит бывает двух видов: верхний и нижний бейнит. Он производится при скоростях охлаждения медленнее, чем образование мартенсита, но с более высокой скоростью охлаждения, чем феррит и перлит.

Закалка предотвращает разрушение стали от аустенита до феррита и цементита. Цель состоит в том, чтобы сталь достигла мартенситной фазы.

Каждый носитель, доступный для процесса закалки, имеет свои преимущества и недостатки, и слесари должны решить, что лучше всего, исходя из конкретной работы. Вот некоторые из вариантов:

К ним относятся вода, различные концентрации соленой воды и соды. Это самые быстрые способы охлаждения металлов в процессе закалки. Помимо возможного деформации металла, при использовании едкого натра необходимо также соблюдать меры предосторожности, поскольку они могут быть вредными для кожи или глаз.

Это, как правило, самый популярный метод, потому что некоторые масла по-прежнему могут быстро охлаждать металлы, но без такого же риска, как вода или другие едкие вещества. Однако масла сопряжены с риском, потому что они легко воспламеняются. Поэтому для металлистов важно знать пределы масел, с которыми они работают, с точки зрения температуры и веса груза, чтобы избежать пожаров.

В то время как принудительный воздух распространен, азот является еще одним популярным вариантом. Газы часто используются для готовых металлов, таких как инструменты. Регулируя давление и воздействие газов, можно контролировать скорость охлаждения.