Η θερμική επεξεργασία είναι ένας δημοφιλής τρόπος αλλαγής των μηχανικών ιδιοτήτων ορισμένων μετάλλων. Ένας από τους καλύτερους τρόπους προσαρμογής ενός μετάλλου στις απαιτήσεις ενός δεδομένου περιβάλλοντος ή εφαρμογής είναι να μπορείτε να τροποποιήσετε την αντοχή, τη σκληρότητα και τη σκληρότητά του χωρίς να αλλάξετε σημαντικά τη χημική του σύνθεση. Το μέταλλο μπορεί να υποστεί θερμική επεξεργασία με διάφορους τρόπους, αλλά το σβήσιμο είναι μια από τις πιο ευρέως χρησιμοποιούμενες τεχνικές.
Τι είναι το Quenching;
Το σβήσιμο είναι ένα βήμα σε πολλές διαδικασίες θερμικής επεξεργασίας που περιλαμβάνει τη θέρμανση του εξαρτήματος στην απαιτούμενη θερμοκρασία και τη βύθισή του σε ένα μέσο σβέσης για γρήγορη ψύξη. Άλλες διαδικασίες θερμικής επεξεργασίας συχνά ακολουθούν το σβήσιμο, όπως η γήρανση, η σκλήρυνση ή η ανόπτηση για να επιτευχθούν τα επιθυμητά αποτελέσματα. Με την ταχεία ψύξη του μετάλλου, μπορείτε να αποτρέψετε ή να ενθαρρύνετε το σχηματισμό διαφορετικών μικροδομών εντός του χάλυβα για να επιτύχετε τις ιδιότητες που χρειάζεστε για την προβλεπόμενη εφαρμογή.
Οι διάφοροι τύποι κρυσταλλικών μικροδομών περιλαμβάνουν:
· Ωστενίτης: Ο ωστενίτης σχηματίζεται όταν ο σίδηρος θερμαίνεται κατά τη διάρκεια της μεταλλουργίας. Είναι μια σκληρή αλλά διαμορφώσιμη μικροδομή που είναι εξαιρετική για συγκόλληση. Ο ωστενιτικός χάλυβας έχει μια ποικιλία εφαρμογών, αλλά συχνά γίνεται περαιτέρω επεξεργασία για τη δημιουργία μαρτενσιτικού χάλυβα.
· Μαρτενσίτης: Ο μαρτενσιτικός μετασχηματισμός είναι αυτό που συμβαίνει όταν ψύχετε γρήγορα θερμαινόμενο μέταλλο. Αν και ο μαρτενσιτικός χάλυβας είναι σκληρός, είναι επίσης πολύ εύθραυστος. Η επεξεργασία του μετάλλου μετά το σβήσιμο βοηθά στην αποκατάσταση κάποιας ολκιμότητας σε αυτό και στην ανακούφιση από τις εσωτερικές καταπονήσεις.
· Φερρίτης: Ο φερρίτης είναι μια μαλακή, θερμοδυναμικά σταθερή μικροδομή που σχηματίζεται πριν μετατραπεί σε ωστενίτη. Εμφανίζεται κυρίως σε χάλυβα χαμηλής περιεκτικότητας σε άνθρακα.
· Τσιμεντίτης: Ο τσιμενίτης είναι μια θερμοδυναμικά ασταθής μικροδομή που περιέχει σίδηρο και άνθρακα. Η άκαμπτη μικροδομή του έχει ως αποτέλεσμα ένα πολύ σκληρό αλλά εύθραυστο μέταλλο.
· Περλίτης: Η αργή ψύξη έχει ως αποτέλεσμα μια μικροδομή περλίτη, η οποία αποτελείται από εναλλασσόμενα στρώματα φερρίτη και τσιμενίτη. Αυτή η δομή είναι ισχυρή και ελαφριά με υψηλή αντοχή στη φθορά.
· Μπαϊνίτης: Ο μπαϊνίτης είναι μια σκληρή, εύθραυστη μικροδομή που σχηματίζεται όταν ένα χαλύβδινο συστατικό ψύχεται ταχύτερα από τον ρυθμό ψύξης του περλίτη αλλά πιο αργά από τον μαρτενσίτη.
Τύπος μέσων απόσβεσης
Η διαδικασία σβέσης μπορεί να πραγματοποιηθεί χρησιμοποιώντας μια σειρά μέσων σβέσης. Κάθε μέσο έχει τις δικές του ειδικές ιδιότητες σβέσης. Η ταχύτητα σβέσης, τα περιβαλλοντικά προβλήματα απόσβεσης, η αντικατάσταση μέσων απόσβεσης και το κόστος των μέσων απόσβεσης είναι παράγοντες που πρέπει να ληφθούν υπόψη κατά τον προσδιορισμό του τύπου χρήσης μέσων. Ακολουθούν οι κύριοι τύποι μέσων σβέσης:
Αέρας
Ο αέρας είναι ένα δημοφιλές μέσο σβέσης που χρησιμοποιείται για την ψύξη μετάλλων για σβέση. Η προσιτή τιμή είναι ένα από τα κύρια οφέλη του αέρα. Η προσιτή τιμή του είναι αποτέλεσμα της αφθονίας του στη γη. Στην πραγματικότητα, οποιοδήποτε υλικό θερμαίνεται και στη συνέχεια αφήνεται να κρυώσει σε θερμοκρασία δωματίου απλώς με το να μείνει μόνο του θεωρείται ότι έχει σβήσει με τον αέρα. Η απόσβεση με αέρα εκτελείται επίσης πιο σκόπιμα όταν συμπιέζεται και πιέζεται γύρω από το μέταλλο που σβήνεται. Αυτό ψύχει το τμήμα πιο γρήγορα από τον ακίνητο αέρα, αν και ακόμη και ο πεπιεσμένος αέρας μπορεί να ψύχει πολλά μέταλλα πολύ αργά για να αλλάξει τις μηχανικές ιδιότητες.
Νερό
Το νερό μπορεί επίσης να σβήσει τα θερμαινόμενα μέταλλα γρήγορα. Ο χάλυβας μπορεί να ψύχεται γρήγορα σβήνοντάς τον σε νερό, κάτι που είναι εξαιρετικό για την επίτευξη της υψηλότερης δυνατής σκληρότητας σε ορισμένες εφαρμογές. Ωστόσο, λόγω της συσσώρευσης εσωτερικής τάσης, η ταχύτητα ψύξης του μπορεί επίσης να προκαλέσει παραμορφώσεις και ρωγμές. Κατά συνέπεια, απαιτούνται πρόσθετες μεταλλουργικές διαδικασίες για την ολοκλήρωση του εξαρτήματος.
Το νερό, όπως πολλά αέρια, λαμβάνεται εύκολα και δεν έχει καμία επίδραση στο περιβάλλον, καθιστώντας το ένα βιώσιμο μέσο σβέσης. Οι τσέπες ατμού μπορούν να εμποδίσουν τη διαδικασία σβέσης με νερό. Εάν συμβεί αυτό, ο smith πρέπει να στροβιλίσει το εξάρτημα στο μέσο για να εμποδίσει το σχηματισμό και την εισαγωγή ρύπων από θύλακες υγρού αέρα.
Λάδι
Το λάδι μπορεί να σβήσει τα θερμαινόμενα μέταλλα πολύ πιο γρήγορα από τον πεπιεσμένο αέρα. Ένα στοιχείο που έχει θερμανθεί πέφτει σε μια δεξαμενή γεμάτη λάδι για να σβήσει. Το εξάρτημα μπορεί επίσης να ξεπλυθεί με λάδι. Επειδή διαφορετικοί τύποι λαδιών έχουν διαφορετικές ταχύτητες ψύξης και σημεία ανάφλεξης, χρησιμοποιούνται συχνά σε διαφορετικές εφαρμογές.
Αλμη
Η άλμη, ή το αλμυρό νερό, είναι ένα εξαιρετικό μέσο σβέσης για γρήγορη ψύξη. Ψύχεται πιο γρήγορα από τον αέρα, το νερό και το λάδι. Αυτό συμβαίνει γιατί, όταν το μείγμα αλατιού και νερού έρχεται σε επαφή με ένα ζεστό μέταλλο, εμποδίζει τη δημιουργία σφαιριδίων αέρα. Ως αποτέλεσμα, το υγρό θα καλύψει μεγαλύτερο μέρος της επιφάνειας του μετάλλου από ότι οι φυσαλίδες αέρα.
Σβήσιμο σκλήρυνση χάλυβας
Ο χάλυβας αξίζει μια ειδική αναφορά όταν συζητείται η διαδικασία σβέσης, επειδή οι μηχανικές του ιδιότητες είναι πολύ ευαίσθητες στο σβήσιμο. Μέσω μιας διαδικασίας σβέσης γνωστής ως σκλήρυνσης απόσβεσης, ο χάλυβας ανυψώνεται σε θερμοκρασία πάνω από τη θερμοκρασία ανακρυστάλλωσης και ψύχεται γρήγορα μέσω της διαδικασίας σβέσης. Το γρήγορο σβήσιμο αλλάζει την κρυσταλλική δομή του χάλυβα, σε σύγκριση με μια αργή ψύξη. Ανάλογα με την περιεκτικότητα σε άνθρακα και τα στοιχεία κράματος του χάλυβα, μπορεί να μείνει με μια πιο σκληρή, πιο εύθραυστη μικροδομή, όπως μαρτενσίτης ή μπαινίτης, όταν υποβάλλεται στη διαδικασία σκλήρυνσης απόσβεσης. Αυτές οι μικροδομές έχουν ως αποτέλεσμα αυξημένη αντοχή και σκληρότητα για τον χάλυβα. Ωστόσο, αφήνουν τον χάλυβα ευάλωτο σε ρωγμές και με μεγάλη μείωση της ολκιμότητας. Για το λόγο αυτό, ορισμένοι χάλυβες ανόπτονται ή κανονικοποιούνται μετά τη διαδικασία σκλήρυνσης απόσβεσης.
