Da bi se metalnim obradcima osigurala potrebna mehanička, fizikalna i kemijska svojstva, osim racionalnog odabira materijala i različitih postupaka oblikovanja, često su bitni i postupci toplinske obrade. Čelik je najrašireniji materijal u strojarskoj industriji, sa složenom mikrostrukturom koja se može kontrolirati toplinskom obradom. Stoga je toplinska obrada čelika glavni sadržaj toplinske obrade metala.
Osim toga, aluminij, bakar, magnezij, titan i njihove legure također mogu mijenjati svoja mehanička, fizikalna i kemijska svojstva toplinskom obradom kako bi se dobila drugačija svojstva.
Toplinska obrada općenito ne mijenja oblik i ukupni kemijski sastav izratka, već daje ili poboljšava njegovu izvedbu mijenjanjem mikrostrukture unutar izratka ili promjenom kemijskog sastava na površini izratka. Njegova karakteristika je poboljšanje intrinzične kvalitete izratka, koja općenito nije vidljiva golim okom.
Funkcija toplinske obrade je poboljšati mehanička svojstva materijala, ukloniti zaostala naprezanja i poboljšati obradivost metala. Prema različitim svrhama toplinske obrade, procesi toplinske obrade mogu se podijeliti u dvije kategorije: prethodna toplinska obrada i završna toplinska obrada.
1.Svrha preliminarne toplinske obrade je poboljšati performanse obrade, eliminirati unutarnje naprezanje i pripremiti dobru metalografsku strukturu za konačnu toplinsku obradu. Proces toplinske obrade uključuje žarenje, normalizaciju, starenje, kaljenje i popuštanje itd.
l Žarenje i normaliziranje koriste se za proizvode koji su prošli toplinsku obradu. Ugljični čelik i legirani čelik s udjelom ugljika većim od 0,5% često se žare kako bi se smanjila njihova tvrdoća i olakšalo rezanje; Ugljični čelik i legirani čelik s udjelom ugljika manjim od 0,5% tretirani su normalizacijom kako bi se izbjeglo lijepljenje alata tijekom rezanja zbog njihove niske tvrdoće. Žarenje i normalizacija mogu poboljšati veličinu zrna i postići ujednačenu mikrostrukturu, pripremajući se za buduću toplinsku obradu. Žarenje i normalizacija često se dogovaraju nakon grube strojne obrade i prije grube strojne obrade.
l Vremenska obrada uglavnom se koristi za uklanjanje unutarnjih naprezanja koja nastaju u proizvodnji i mehaničkoj obradi. Kako bi se izbjeglo pretjerano opterećenje transporta, za dijelove s općom preciznošću može se dogovoriti vremenski tretman prije precizne strojne obrade. Međutim, za dijelove s visokim zahtjevima za preciznošću (kao što je kućište strojeva za koordinatno bušenje), potrebno je organizirati dva ili više procesa obrade starenjem. Jednostavni dijelovi općenito ne zahtijevaju tretman starenja. Osim odljevaka, za neke precizne dijelove slabe krutosti (kao što su precizni vijci), višestruki tretmani starenja često se dogovaraju između grube strojne i poluprecizne strojne obrade kako bi se eliminirale unutarnje napetosti nastale tijekom obrade i stabilizirala točnost strojne obrade dijelova. Neki dijelovi vratila zahtijevaju vremenski tretman nakon postupka ravnanja.
l Kaljenje i popuštanje odnosi se na tretman kaljenja na visokoj temperaturi nakon kaljenja, čime se može dobiti jednolika i fina kaljena martenzitna struktura, pripremajući se za smanjenje deformacija tijekom površinskog kaljenja i obrade nitriranjem u budućnosti. Stoga se kaljenje i temperiranje također mogu koristiti kao pripremna toplinska obrada. Zbog dobrih sveobuhvatnih mehaničkih svojstava kaljenih i poboljšanih dijelova, neki dijelovi s niskim zahtjevima za tvrdoću i otpornost na habanje također se mogu koristiti kao završni postupak toplinske obrade.
2.Svrha završne toplinske obrade je poboljšati mehanička svojstva kao što su tvrdoća, otpornost na trošenje i čvrstoća.
l Kaljenje uključuje površinsko kaljenje i masovno kaljenje. Površinsko kaljenje naširoko se koristi zbog male deformacije, oksidacije i dekarburizacije, a također ima prednosti visoke vanjske čvrstoće i dobre otpornosti na trošenje, dok unutarnje zadržava dobru žilavost i jaku otpornost na udarce. Kako bi se poboljšala mehanička svojstva površinski kaljenih dijelova, često je potrebno izvršiti toplinsku obradu kao što je kaljenje i popuštanje ili normaliziranje kao prethodnu toplinsku obradu. Opći procesni put je: rezanje – kovanje – normalizacija (žarenje) – gruba strojna obrada – kaljenje i popuštanje – poluprecizna obrada – površinsko kaljenje – precizna strojna obrada.
l Kaljenje pougljičenjem prikladno je za čelik s niskim udjelom ugljika i niskolegirani čelik. Prvo, sadržaj ugljika u površinskom sloju dijela se povećava, a nakon kaljenja površinski sloj dobiva visoku tvrdoću, dok jezgra još uvijek zadržava određenu čvrstoću, visoku žilavost i plastičnost. Karbonizacija se može podijeliti na opću karburizaciju i lokalnu karbonizaciju. Kod djelomičnog naugljičavanja potrebno je poduzeti mjere protiv curenja (bakrenje ili materijali protiv curenja) za dijelove koji ne naugljičuju. Zbog velike deformacije uzrokovane naugljičenjem i kaljenjem, a dubina naugljičavanja općenito se kreće od 0,5 do 2 mm, postupak naugljičavanja općenito je raspoređen između poluprecizne i precizne strojne obrade. Opći procesni put je: rezanje kovanje normalizacija gruba i poluprecizna obrada pougljičenje kaljenje precizna strojna obrada. Kada nepougljenični dio lokalno pougljičenih dijelova usvoji plan procesa povećanja dodatka i odsijecanja viška pougljičenog sloja, postupak odsijecanja viška pougljičenog sloja treba organizirati nakon pougljičenja i prije gašenja.
l Obrada nitriranjem je metoda obrade koja omogućuje atomima dušika da se infiltriraju u metalnu površinu kako bi se dobio sloj spojeva koji sadrže dušik. Sloj nitriranja može poboljšati tvrdoću, otpornost na trošenje, otpornost na zamor i otpornost na koroziju površine dijelova. Zbog niske temperature obrade nitriranja, male deformacije i tankog sloja nitriranja (općenito ne prelazi 0,6~0,7 mm), postupak nitriranja treba organizirati što je kasnije moguće. Kako bi se smanjila deformacija tijekom nitriranja, nakon rezanja općenito je potrebno kaljenje na visokoj temperaturi za ublažavanje naprezanja.
Vrijeme objave: 24. listopada 2024
