Perlakuan panas pada paduan. Jenis perlakuan panas

2024 Pengarang: Howard Calhoun | [email protected]. Terakhir diubah: 2023-12-17 10:31

Perlakuan panas paduan merupakan bagian integral dari proses produksi metalurgi besi dan non-ferro. Sebagai hasil dari prosedur ini, logam dapat mengubah karakteristiknya ke nilai yang diperlukan. Pada artikel ini, kami akan mempertimbangkan jenis utama perlakuan panas yang digunakan dalam industri modern.

Esensi dari perlakuan panas

Selama produksi produk setengah jadi, bagian logam diberi perlakuan panas untuk memberikan sifat yang diinginkan (kekuatan, ketahanan terhadap korosi dan keausan, dll.). Perlakuan panas paduan adalah serangkaian proses yang dibuat secara artifisial di mana perubahan struktural dan fisik dan mekanis terjadi pada paduan di bawah pengaruh suhu tinggi, tetapi komposisi kimia zat dipertahankan.

Tujuan perlakuan panas

Produk logam yang digunakan sehari-hari di semua sektor perekonomian nasional harus memenuhi persyaratan ketahanan aus yang tinggi. Logam, sebagai bahan baku, perlu diperkuat dengan sifat-sifat kinerja yang diperlukan, yang dapat:terkena suhu tinggi. Perlakuan panas paduan dengan suhu tinggi mengubah struktur awal suatu zat, mendistribusikan kembali komponen penyusunnya, mengubah ukuran dan bentuk kristal. Semua ini mengarah pada minimalisasi tegangan internal logam dan dengan demikian meningkatkan sifat fisik dan mekaniknya.

Jenis perlakuan panas

Perlakuan panas paduan logam terjadi dalam tiga proses sederhana: memanaskan bahan mentah (produk setengah jadi) ke suhu yang diinginkan, menjaganya di bawah kondisi yang ditentukan untuk waktu yang diperlukan dan pendinginan yang cepat. Dalam produksi modern, beberapa jenis perlakuan panas digunakan, yang berbeda dalam beberapa fitur teknologi, tetapi algoritma proses secara umum tetap sama di mana-mana.

Menurut metode melakukan perlakuan panas, ada jenis berikut:

• Thermal (pengerasan, temper, anil, penuaan, perawatan kriogenik).
• Perlakuan termo-mekanis melibatkan perlakuan suhu tinggi yang dikombinasikan dengan aksi mekanis pada paduan.
• Chemico-thermal melibatkan perlakuan panas logam, diikuti dengan pengayaan permukaan produk dengan unsur-unsur kimia (karbon, nitrogen, kromium, dll.).

Anil

Annealing adalah proses manufaktur di mana logam dan paduan dipanaskan sampai suhu yang telah ditentukan, dan kemudian, bersama dengan tungku di mana prosedur berlangsung, dingin secara alami sangat lambat. Sebagai hasil dari anil, dimungkinkan untuk menghilangkan ketidakhomogenan komposisi kimiazat, menghilangkan stres internal, mencapai struktur granular dan memperbaikinya seperti itu, serta mengurangi kekerasan paduan untuk memfasilitasi pemrosesan lebih lanjut. Ada dua jenis anil: anil jenis pertama dan kedua.

Anil kelas satu menyiratkan perlakuan panas, sebagai akibatnya ada sedikit atau tidak ada perubahan dalam keadaan fasa paduan. Ini juga memiliki varietasnya sendiri: dihomogenisasi - suhu anil adalah 1100-1200, dalam kondisi seperti itu paduan disimpan selama 8-15 jam, rekristalisasi (pada t 100-200) anil digunakan untuk baja terpaku, yaitu, sudah berubah bentuk menjadi dingin.

Anil jenis kedua menyebabkan perubahan fasa yang signifikan dalam paduan. Ini juga memiliki beberapa varietas:

• Anil penuh - memanaskan paduan 30-50 di atas karakteristik tanda suhu kritis zat ini dan mendinginkan pada laju yang ditentukan (200 / jam - baja karbon, 100 / jam dan 50 / jam - paduan rendah dan tinggi -baja paduan, masing-masing).
• Tidak lengkap - pemanasan hingga titik kritis dan pendinginan lambat.
• Difusi - suhu anil 1100-1200.
• Isothermal - pemanasan terjadi dengan cara yang sama seperti dengan full annealing, namun, setelah itu, pendinginan cepat dilakukan pada suhu sedikit di bawah suhu kritis dan dibiarkan dingin di udara.
• Normalized - anil lengkap dengan pendinginan logam berikutnya di udara, dan bukan di tungku.

Pengerasan

Tempering adalah manipulasidengan paduan, yang tujuannya adalah untuk mencapai transformasi martensit logam, yang mengurangi keuletan produk dan meningkatkan kekuatannya. Quenching, serta annealing, melibatkan pemanasan logam dalam tungku di atas suhu kritis ke suhu pendinginan, perbedaannya terletak pada laju pendinginan yang lebih tinggi yang terjadi di penangas cair. Tergantung pada logam dan bahkan bentuknya, berbagai jenis pengerasan digunakan:

• Pengerasan di lingkungan yang sama, yaitu di bak yang sama dengan cairan (air untuk bagian besar, minyak untuk bagian kecil).
• Pengerasan intermiten - pendinginan berlangsung dalam dua tahap berturut-turut: pertama dalam cairan (pendingin yang lebih tajam) hingga suhu sekitar 300, kemudian di udara atau di penangas minyak lainnya.
• Melangkah - ketika produk mencapai suhu pengerasan, produk didinginkan selama beberapa waktu dalam garam cair, diikuti dengan pendinginan di udara.
• Isothermal - teknologinya sangat mirip dengan step hardening, hanya berbeda dalam waktu penahanan produk pada suhu transformasi martensit.
• Pengerasan self-tempering berbeda dari jenis lain karena logam yang dipanaskan tidak sepenuhnya didinginkan, meninggalkan area hangat di tengah bagian. Sebagai hasil dari manipulasi ini, produk memperoleh sifat peningkatan kekuatan di permukaan dan viskositas tinggi di tengah. Kombinasi ini penting untuk instrumen perkusi (palu, pahat, dll.)

Liburan

Tempering adalah tahap akhir dari perlakuan panas paduan, yang menentukanstruktur akhir logam. Tujuan utama dari tempering adalah untuk mengurangi kerapuhan produk logam. Prinsipnya adalah memanaskan bagian ke suhu di bawah suhu kritis dan mendinginkannya. Karena mode perlakuan panas dan laju pendinginan produk logam untuk berbagai tujuan mungkin berbeda, ada tiga jenis temper:

• Tinggi - suhu pemanasan berkisar antara 350-600 hingga nilai di bawah suhu kritis. Prosedur ini paling sering digunakan untuk struktur logam.
• Sedang - perlakuan panas pada t 350-500, umum untuk produk pegas dan pegas.
• Rendah - suhu pemanasan produk tidak lebih tinggi dari 250, yang memungkinkan untuk mencapai kekuatan tinggi dan ketahanan aus suku cadang.

Penuaan

Penuaan adalah perlakuan panas pada paduan, yang menyebabkan proses penguraian logam lewat jenuh setelah pendinginan. Hasil penuaan adalah peningkatan batas kekerasan, hasil dan kekuatan produk jadi. Tidak hanya besi tuang yang mengalami penuaan, tetapi juga logam non-ferrous, termasuk paduan aluminium yang mudah berubah bentuk. Jika produk logam yang mengalami pengerasan disimpan pada suhu normal, proses terjadi di dalamnya yang menyebabkan peningkatan kekuatan secara spontan dan penurunan keuletan. Ini disebut penuaan alami logam. Jika manipulasi yang sama dilakukan pada suhu tinggi, itu akan disebut penuaan buatan.

Perawatan kriogenik

Perubahan struktur paduan,yang berarti bahwa sifat-sifatnya dapat dicapai tidak hanya dengan suhu yang tinggi, tetapi juga dengan suhu yang sangat rendah. Perlakuan termal paduan pada t di bawah nol disebut kriogenik. Teknologi ini banyak digunakan di berbagai sektor ekonomi nasional sebagai suplemen untuk perlakuan panas suhu tinggi, karena secara signifikan dapat mengurangi biaya proses pengerasan termal.

Perlakuan kriogenik pada paduan dilakukan pada t -196 dalam prosesor kriogenik khusus. Teknologi ini dapat secara signifikan meningkatkan masa pakai komponen mesin dan sifat anti-korosi, serta menghilangkan kebutuhan untuk perawatan ulang.

Perawatan termo-mekanis

Metode baru pemrosesan paduan menggabungkan pemrosesan logam pada suhu tinggi dengan deformasi mekanis produk yang berada dalam keadaan plastis. Perawatan termomekanik (TMT) menurut metode penyelesaian dapat terdiri dari tiga jenis:

• TMT suhu rendah terdiri dari dua tahap: deformasi plastis diikuti dengan pendinginan dan tempering bagian tersebut. Perbedaan utama dari jenis TMT lainnya adalah suhu pemanasan hingga keadaan austenitik dari paduan.
• TMT suhu tinggi melibatkan pemanasan paduan ke keadaan martensit dalam kombinasi dengan deformasi plastis.
• Pendahuluan - deformasi dilakukan pada t 20, diikuti dengan pengerasan dan tempering logam.

Perawatan kimia-termal

Ubah struktur dan sifat paduanjuga dimungkinkan dengan bantuan perlakuan termal-kimia, yang menggabungkan efek termal dan kimia pada logam. Tujuan akhir dari prosedur ini, selain memberikan peningkatan kekuatan, kekerasan, dan ketahanan aus pada produk, juga untuk memberikan ketahanan asam dan ketahanan api pada bagian tersebut. Kelompok ini mencakup jenis perlakuan panas berikut:

• Sementasi dilakukan untuk memberikan kekuatan tambahan pada permukaan produk. Inti dari prosedur ini adalah untuk menjenuhkan logam dengan karbon. Karburasi dapat dilakukan dengan dua cara yaitu karburasi padat dan karburasi gas. Dalam kasus pertama, bahan yang diproses, bersama dengan batu bara dan penggeraknya, ditempatkan di tungku dan dipanaskan sampai suhu tertentu, diikuti dengan menahannya di lingkungan ini dan didinginkan. Dalam kasus karburasi gas, produk dipanaskan dalam oven hingga suhu 900 di bawah aliran gas karbon yang terus menerus.
• Nitriding adalah perlakuan termal-kimiawi dari produk logam dengan menjenuhkan permukaannya dalam lingkungan nitrogen. Hasil dari prosedur ini adalah peningkatan kekuatan tarik bagian dan peningkatan ketahanan korosi.
• Sianidasi adalah saturasi logam dengan nitrogen dan karbon secara bersamaan. Medianya bisa cair (garam cair yang mengandung karbon dan nitrogen) dan gas.
• Pelapisan difusi adalah metode modern untuk memberikan ketahanan panas, ketahanan asam, dan ketahanan aus pada produk logam. Permukaan paduan tersebut jenuh dengan berbagai logam (aluminium, kromium) dan metaloid (silikon, boron).

Fiturperlakuan panas besi cor

Paduan besi tuang mengalami perlakuan panas menggunakan teknologi yang sedikit berbeda dari paduan logam non-ferrous. Besi tuang (abu-abu, kekuatan tinggi, paduan) mengalami jenis perlakuan panas berikut: anil (pada t 500-650), normalisasi, pengerasan (kontinu, isotermal, permukaan), temper, nitriding (besi cor abu-abu), aluminisasi (besi cor pearlitic), pelapisan krom. Semua prosedur ini secara signifikan meningkatkan sifat produk besi cor akhir: meningkatkan masa pakai, menghilangkan kemungkinan retak selama penggunaan produk, meningkatkan kekuatan dan ketahanan panas besi cor.

Perlakuan panas paduan non-ferrous

Logam dan paduan non-ferrous memiliki sifat yang berbeda satu sama lain, oleh karena itu diproses dengan metode yang berbeda. Dengan demikian, paduan tembaga mengalami anil rekristalisasi untuk menyamakan komposisi kimia. Untuk kuningan, teknologi anil suhu rendah (200-300) disediakan, karena paduan ini rentan terhadap retak spontan di lingkungan yang lembab. Perunggu mengalami homogenisasi dan anil pada t hingga 550. Magnesium dianil, dipadamkan dan mengalami penuaan buatan (penuaan alami tidak terjadi untuk magnesium yang dipadamkan). Aluminium, seperti magnesium, mengalami tiga metode perlakuan panas: anil, pengerasan dan penuaan, setelah itu paduan aluminium tempa secara signifikan meningkatkan kekuatannya. Pengolahan paduan titanium meliputi: rekristalisasi anil, pengerasan, penuaan, nitriding dan karburasi.

CV

Perlakuan panas logam dan paduan adalah proses teknologi utama dalam metalurgi besi dan non-ferro. Teknologi modern memiliki berbagai metode perlakuan panas untuk mencapai sifat yang diinginkan dari setiap jenis paduan yang diproses. Setiap logam memiliki suhu kritisnya sendiri, yang berarti bahwa perlakuan panas harus dilakukan dengan mempertimbangkan karakteristik struktural dan fisiko-kimia zat tersebut. Pada akhirnya, ini tidak hanya akan mencapai hasil yang diinginkan, tetapi juga secara signifikan merampingkan proses produksi.