Termik ishlov berish usullari: Global sanoat uchun keng qamrovli qoʻllanma

Termik ishlov berish butun dunyo bo'ylab turli sohalarda, aerokosmik va avtomobilsozlikdan tortib ishlab chiqarish va qurilishgacha bo'lgan muhim jarayondir. U jismoniy va mexanik xususiyatlarini o'zgartirish uchun materiallarni, asosan metallar va qotishmalarni nazorat ostida qizdirish va sovutishni o'z ichiga oladi. Ushbu qo'llanmada turli xil termik ishlov berish usullari, ularning qo'llanilishi va optimal natijalarga erishish uchun e'tiborga olinadigan jihatlar haqida keng qamrovli ma'lumot berilgan.

Termik ishlov berish asoslarini tushunish

Aslini olganda, termik ishlov berish materialning mikrotuzilishini boshqarish uchun metallurgiya tamoyillaridan foydalanadi. Harorat, ushlab turish vaqti va sovutish tezligini sinchkovlik bilan nazorat qilish orqali biz material ichidagi fazalarning o'lchami, shakli va taqsimlanishiga ta'sir qilamiz va shu bilan uning qattiqligi, mustahkamligi, egiluvchanligi, qovushqoqligi va yeyilishga chidamliligini o'zgartiramiz. Termik ishlov berishning aniq maqsadlari kerakli xususiyatlarga va materialning mo'ljallangan qo'llanilishiga qarab farq qiladi.

Termik ishlov berish natijalariga ta'sir qiluvchi asosiy omillar

Harorat: Material qizdiriladigan harorat juda muhim. U kerakli mikrotuzilmaviy o'zgarishlarni keltirib chiqarish uchun yetarlicha yuqori, ammo donalarning o'sishi yoki erish kabi istalmagan ta'sirlardan qochish uchun yetarlicha past bo'lishi kerak.
Ushlab turish vaqti (Toblash vaqti): Materialning belgilangan haroratda ushlab turiladigan vaqti bir tekis qizdirish va kerakli faza o'zgarishlarining yakunlanishiga imkon beradi.
Sovutish tezligi: Materialning yuqori haroratdan sovutish tezligi yakuniy mikrotuzilishga sezilarli ta'sir qiladi. Tez sovutish ko'pincha qattiqroq va mustahkamroq materiallarga olib keladi, sekin sovutish esa yumshoqroq va egiluvchanroq materiallarni hosil qiladi.
Atmosfera: Termik ishlov berish paytida materialni o'rab turgan atmosfera uning sirt kimyosiga ta'sir qilishi va oksidlanish yoki uglerodsizlanishning oldini olishi mumkin. Ko'pincha inert gazlar yoki vakuum kabi nazorat qilinadigan atmosferalardan foydalaniladi.

Keng tarqalgan termik ishlov berish usullari

Turli sohalarda bir nechta termik ishlov berish usullari qo'llaniladi. Har bir usul ma'lum material xususiyatlariga erishish uchun moslashtirilgan.

1. Yumshatish

Yumshatish - bu materialning qattiqligini kamaytirish, egiluvchanligini oshirish va ichki kuchlanishlarni bartaraf etish uchun ishlatiladigan termik ishlov berish jarayoni. U materialni ma'lum bir haroratgacha qizdirish, uni belgilangan vaqt davomida ushlab turish va keyin xona haroratigacha sekin sovutishni o'z ichiga oladi. Sekin sovutish tezligi kerakli yumshatish effektiga erishish uchun juda muhimdir.

Yumshatish turlari:

To'liq yumshatish: Materialni yuqori kritik haroratidan yuqori qizdirish, ushlab turish va keyin pechda sekin sovutish. Maksimal yumshoqlikka erishish va don tuzilishini maydalash uchun ishlatiladi.
Jarayonli yumshatish: Sovuq ishlov berish natijasida kelib chiqqan kuchlanishlarni bartaraf etish uchun materialni pastki kritik haroratidan pastroq qizdirish. Shakl berish yoki cho'zishni o'z ichiga olgan ishlab chiqarish jarayonlarida keng qo'llaniladi.
Kuchlanishni bartaraf etuvchi yumshatish: Materialning mikrotuzilishini sezilarli darajada o'zgartirmasdan qoldiq kuchlanishlarni bartaraf etish uchun uni nisbatan past haroratgacha qizdirish. O'lchamlarning barqarorligini yaxshilash va yorilishning oldini olish uchun ishlatiladi.
Sferoidizatsiya: Karbidlarni sferoid shaklga aylantirish uchun materialni pastki kritik haroratidan bir oz pastroq haroratda uzoq vaqt davomida qizdirish. Kesish bilan ishlanuvchanlikni va egiluvchanlikni yaxshilaydi.

Yumshatishning qo'llanilishi:

Avtomobil sanoati: Ishlab chiqarish jarayonida shakl berish qobiliyatini yaxshilash va yorilish xavfini kamaytirish uchun po'lat detallarni yumshatish.
Aerokosmik sanoat: Ishlov berish va xizmat ko'rsatish paytida deformatsiyaning oldini olish uchun alyuminiy qotishmalaridagi kuchlanishni bartaraf etish.
Ishlab chiqarish: Qotirilgan po'lat qismlarning ishlanuvchanligini yaxshilash.
Sim cho'zish: Egiluvchanlikni tiklash va sinishning oldini olish uchun cho'zish operatsiyalari orasida simni yumshatish.

2. Toblash

Toblash - bu materiallarni, xususan, po'latlarni qotirish uchun ishlatiladigan tezkor sovutish jarayoni. U materialni ma'lum bir haroratgacha qizdirish va keyin uni suv, moy yoki tuzli eritma kabi toblash muhitiga botirib, tez sovutishni o'z ichiga oladi. Tez sovutish austenit fazasini juda qattiq va mo'rt faza bo'lgan martensitga aylantiradi.

Toblash muhitlari va ularning ta'siri:

Suv: Eng tez sovutish tezligini ta'minlaydi va odatda kam uglerodli po'latlarni qotirish uchun ishlatiladi. Biroq, u yuqori uglerodli po'latlarda deformatsiya va yorilishga olib kelishi mumkin.
Moy: Suvdan sekinroq sovutish tezligini ta'minlaydi va deformatsiya va yorilishni minimallashtirish uchun o'rta va yuqori uglerodli po'latlarni qotirish uchun ishlatiladi.
Tuzli eritma (Tuzli suv): Erigan tuzlar mavjudligi sababli suvdan tezroq sovutish tezligini ta'minlaydi. Muayyan turdagi po'latlarni qotirish uchun ishlatiladi.
Havo: Eng sekin sovutish tezligini ta'minlaydi va sekin sovutishda ham martensit hosil bo'lishiga yordam beruvchi legirlovchi elementlarni o'z ichiga olgan, havoda qotiriladigan po'latlarni qotirish uchun ishlatiladi.

Toblashning qo'llanilishi:

Asbob va qolip yasash: Yeyilishga chidamliligini va kesish samaradorligini oshirish uchun kesuvchi asboblar, qoliplar va press-formalarini qotirish.
Avtomobil sanoati: Mustahkamligi va chidamliligini oshirish uchun tishli g'ildiraklar, vallar va podshipniklarni qotirish.
Aerokosmik sanoat: Shassi qismlari va boshqa muhim detallarni qotirish.
Ishlab chiqarish: Yeyilish va deformatsiyaga chidamliligini oshirish uchun mashina qismlarini qotirish.

3. Bo'shatish

Bo'shatish - bu toblashdan keyin amalga oshiriladigan termik ishlov berish jarayoni. U toblangan materialni pastki kritik haroratidan past haroratgacha qizdirish, uni ma'lum bir vaqt davomida ushlab turish va keyin xona haroratigacha sovutishni o'z ichiga oladi. Bo'shatish martensitning mo'rtligini kamaytiradi, uning qovushqoqligini oshiradi va toblash natijasida yuzaga kelgan ichki kuchlanishlarni bartaraf etadi. Bo'shatish harorati qanchalik yuqori bo'lsa, material shunchalik yumshoq va qovushqoq bo'ladi.

Bo'shatishga ta'sir qiluvchi omillar:

Bo'shatish harorati: Bo'shatilgan materialning yakuniy xususiyatlarini belgilaydigan asosiy omil. Yuqori haroratlar pastroq qattiqlik va yuqori qovushqoqlikni beradi.
Bo'shatish vaqti: Bo'shatish davomiyligi ham yakuniy xususiyatlarga ta'sir qiladi. Uzoqroq bo'shatish vaqti martensitning to'liqroq o'zgarishiga yordam beradi.
Bo'shatish sikllari soni: Bir nechta bo'shatish sikllari qovushqoqlikni va o'lchov barqarorligini yanada yaxshilashi mumkin.

Bo'shatishning qo'llanilishi:

Asbob va qolip yasash: Qattiqlik va qovushqoqlikning kerakli muvozanatiga erishish uchun qotirilgan asboblar va qoliplarni bo'shatish.
Avtomobil sanoati: Zarba yuklariga chidamliligini oshirish uchun qotirilgan tishli g'ildiraklar, vallar va podshipniklarni bo'shatish.
Aerokosmik sanoat: Parvoz kuchlanishlariga bardosh bera olishini ta'minlash uchun qotirilgan samolyot qismlarini bo'shatish.
Ishlab chiqarish: Yeyilish va charchashga chidamliligini oshirish uchun qotirilgan mashina qismlarini bo'shatish.

4. Sirtini qotirish

Sirtini qotirish - bu yumshoqroq va egiluvchanroq o'zakni saqlab qolgan holda qattiq va yeyilishga chidamli sirt qatlamini ("keys") yaratish uchun ishlatiladigan termik ishlov berish jarayoni. Bu, ayniqsa, yuqori sirt qattiqligini talab qiladigan, ammo ayni paytda zarba yoki egilish kuchlariga bardosh berishi kerak bo'lgan qismlar uchun foydalidir. Keng tarqalgan sirtini qotirish usullariga sementitlash, azotlash va induksion qotirish kiradi.

Sirtini qotirish turlari:

Sementitlash: Po'lat detalning sirtiga yuqori haroratda uglerod kiritish, so'ngra toblash va bo'shatish. Uglerod bilan boyitilgan sirt toblash paytida qattiq martensitli qatlamga aylanadi.
Azotlash: Po'lat detalning sirtiga nisbatan past haroratda azot kiritish. Azot sirt qatlamida qattiq nitridlar hosil qilib, uning yeyilishga chidamliligi va charchash mustahkamligini oshiradi.
Sianlash: Sementitlashga o'xshash, lekin sirtga ham uglerod, ham azot kiritish uchun sianid tuzlaridan foydalaniladi.
Induksion qotirish: Elektromagnit induksiyadan foydalanib po'lat detalning sirtini tez qizdirish va keyin toblash. Bu usul qotirilgan maydon va chuqurlikni aniq nazorat qilish imkonini beradi.
Olovli qotirish: Yuqori haroratli olov yordamida po'lat detalning sirtini tez qizdirish va keyin toblash. Induksion qotirishga o'xshash, ammo unchalik aniq emas.

Sirtini qotirishning qo'llanilishi:

Tishli g'ildiraklar: Yeyilishga chidamliligini oshirish va pitting (chuqurchalar paydo bo'lishi) oldini olish uchun tishli g'ildirak tishlarini sirtini qotirish.
Taqsimlash vallari: Yeyilishga chidamliligini oshirish va ishqalanishni kamaytirish uchun taqsimlash vali mushtchalarini sirtini qotirish.
Podshipniklar: Yuk ko'tarish qobiliyatini va yeyilishga chidamliligini oshirish uchun podshipnik sirtlarini qotirish.
Qo'l asboblari: Chidamliligini oshirish uchun bolg'a va boshqa asboblarning urish yuzalarini sirtini qotirish.

5. Normallashtirish

Normallashtirish - bu metallning don tuzilishini maydalash va uning ishlanuvchanligi va mexanik xususiyatlarini yaxshilash uchun ishlatiladigan termik ishlov berish jarayoni. U materialni yuqori kritik haroratidan yuqori qizdirish, uni ma'lum bir vaqt davomida ushlab turish va keyin sokin havoda sovutishni o'z ichiga oladi. Havoda sovutish tezligi pechda sovutishdan tezroq, lekin toblashdan sekinroq bo'lib, natijada yumshatishga qaraganda maydaroq va bir xilroq don tuzilishini beradi.

Normallashtirishning afzalliklari:

Maydalangan don tuzilishi: Normallashtirish maydaroq va bir xilroq don tuzilishini hosil qiladi, bu esa materialning mustahkamligi, qovushqoqligi va egiluvchanligini yaxshilaydi.
Yaxshilangan ishlanuvchanlik: Normallashtirish ba'zi po'latlarning qattiqligini kamaytirish va bir tekis kesilishini ta'minlash orqali ularning ishlanuvchanligini yaxshilashi mumkin.
Kuchlanishni bartaraf etish: Normallashtirish quyish, zarblash yoki payvandlash kabi oldingi ishlov berish natijasida yuzaga kelgan ichki kuchlanishlarni bartaraf etishi mumkin.
Yaxshilangan o'lchov barqarorligi: Normallashtirish mikrotuzilishini bir xil qilish orqali detalning o'lchov barqarorligini yaxshilashi mumkin.

Normallashtirishning qo'llanilishi:

Quyma mahsulotlar: Don tuzilishini maydalash va mexanik xususiyatlarini yaxshilash uchun po'lat quymalarni normallashtirish.
Zarblangan mahsulotlar: Ichki kuchlanishlarni bartaraf etish va ishlanuvchanligini yaxshilash uchun po'lat zarblarni normallashtirish.
Payvandlangan konstruksiyalar: Don tuzilishini maydalash va qovushqoqligini yaxshilash uchun po'lat payvandlangan konstruksiyalarni normallashtirish.
Umumiy maqsadlar: Po'latlarni qotirish va bo'shatish kabi keyingi termik ishlov berish operatsiyalariga tayyorlash.

6. Kriogen ishlov berish

Kriogen ishlov berish - bu materiallarni o'ta past haroratlarga, odatda -150°C (-238°F) dan pastroqqa sovutishni o'z ichiga olgan jarayon. Garchi an'anaviy ma'noda termik ishlov berish bo'lmasa-da, u ko'pincha material xususiyatlarini yanada yaxshilash uchun termik ishlov berish jarayonlari bilan birgalikda qo'llaniladi. Kriogen ishlov berish yeyilishga chidamliligini yaxshilashi, qattiqligini oshirishi va qoldiq kuchlanishlarni kamaytirishi mumkin.

Kriogen ishlov berish mexanizmi:

Kriogen ishlov berishning aniq mexanizmlari hali ham o'rganilmoqda, ammo u quyidagilarni o'z ichiga oladi deb ishoniladi:

Qoldiq austenitning o'zgarishi: Kriogen ishlov berish qoldiq austenitni (yumshoq, beqaror faza) martensitga aylantirishi mumkin, shu bilan qattiqlikni oshiradi.
Mayda karbidlarning cho'kishi: Kriogen ishlov berish materialning mikrotuzilishi ichida mayda karbidlarning cho'kishiga yordam berishi mumkin, bu esa qattiqlikni va yeyilishga chidamliligini yanada oshirishi mumkin.
Kuchlanishni bartaraf etish: Kriogen ishlov berish material ichidagi qoldiq kuchlanishlarni bartaraf etishga yordam berishi mumkin, bu esa uning o'lchov barqarorligini va charchash muddatini yaxshilaydi.

Kriogen ishlov berishning qo'llanilishi:

Kesuvchi asboblar: Yeyilishga chidamliligini va kesish samaradorligini oshirish uchun kesuvchi asboblarga kriogen ishlov berish.
Podshipniklar: Yuk ko'tarish qobiliyatini va yeyilishga chidamliligini oshirish uchun podshipniklarga kriogen ishlov berish.
Dvigatel qismlari: Ishlash samaradorligi va chidamliligini oshirish uchun dvigatel qismlariga kriogen ishlov berish.
Musiqa asboblari: Rezonans va ohangini yaxshilash uchun musiqa asboblari qismlariga kriogen ishlov berish.

Tegishli termik ishlov berish usulini tanlash

To'g'ri termik ishlov berish usulini tanlash kerakli material xususiyatlari va ishlashiga erishish uchun juda muhimdir. Bir nechta omillarni hisobga olish kerak, jumladan:

Material tarkibi: Turli materiallar termik ishlov berishga turlicha ta'sir qiladi. Materialdagi legirlovchi elementlarning turi va miqdori tegishli termik ishlov berish parametrlariga ta'sir qiladi.
Kerakli xususiyatlar: Kerakli qattiqlik, mustahkamlik, egiluvchanlik, qovushqoqlik va yeyilishga chidamlilik termik ishlov berish usulini tanlashni belgilaydi.
Detalning o'lchami va shakli: Detalning o'lchami va shakli qizdirish va sovutish tezligiga ta'sir qilishi mumkin, bu esa o'z navbatida yakuniy mikrotuzilish va xususiyatlarga ta'sir qiladi.
Ishlab chiqarish hajmi: Ishlab chiqarish hajmi termik ishlov berish uskunalari va jarayonini tanlashga ta'sir qilishi mumkin. Masalan, kam hajmli ishlab chiqarish uchun partiyali pechlar mos kelishi mumkin, yuqori hajmli ishlab chiqarish uchun esa uzluksiz pechlar samaraliroq bo'lishi mumkin.
Xarajatlar: Energiya iste'moli, ishchi kuchi va uskunalar kabi termik ishlov berish jarayonining narxi hisobga olinishi kerak.

Global standartlar va texnik shartlar

Ko'plab xalqaro standartlar va texnik shartlar termik ishlov berish jarayonlarini tartibga soladi. Ushbu standartlar turli sohalar va mamlakatlarda termik ishlov berish operatsiyalarida izchillik va sifatni ta'minlaydi. Bunga ASTM International (Amerika Sinov va Materiallar Jamiyati), ISO (Xalqaro Standartlashtirish Tashkiloti) va EN (Yevropa Normalari) kabi tashkilotlarning standartlari kiradi.

Termik ishlov berishdagi yangi tendensiyalar

Termik ishlov berish sohasi texnologiya va materialshunoslikdagi yutuqlar bilan doimiy ravishda rivojlanib bormoqda. Ba'zi yangi tendensiyalarga quyidagilar kiradi:

Aniq termik ishlov berish: Qizdirish va sovutish tezligini, haroratning bir xilligini va atmosfera tarkibini aniq nazorat qilish uchun ilg'or boshqaruv tizimlari va sensorlardan foydalanish.
Vakuumli termik ishlov berish: Oksidlanish va uglerodsizlanishning oldini olish uchun termik ishlov berishni vakuum muhitida bajarish, natijada sirt sifati va mexanik xususiyatlar yaxshilanadi.
Plazmali termik ishlov berish: Material sirtini tez va bir tekis qizdirish uchun plazmadan foydalanish, bu qotirilgan maydon va chuqurlikni aniq nazorat qilish imkonini beradi.
Additiv ishlab chiqarish uchun termik ishlov berish: Additiv usulda ishlab chiqarilgan (3D bosilgan) qismlarning o'ziga xos muammolarini hal qilish uchun maxsus moslashtirilgan termik ishlov berish jarayonlarini ishlab chiqish.
Barqaror termik ishlov berish: Energiya samaradorligiga e'tibor qaratish va termik ishlov berish jarayonlarining atrof-muhitga ta'sirini kamaytirish.

Xulosa

Termik ishlov berish butun dunyo bo'ylab keng ko'lamli sohalarda materiallarning xususiyatlarini yaxshilash uchun ko'p qirrali va muhim jarayondir. Turli xil termik ishlov berish usullarini, ularning qo'llanilishini va samaradorligiga ta'sir qiluvchi omillarni tushunish muhandislar, metallurglar va ishlab chiqarish mutaxassislari uchun juda muhimdir. Termik ishlov berish jarayonini sinchkovlik bilan tanlash va nazorat qilish orqali ishlab chiqaruvchilar o'z mahsulotlarining ishlash samaradorligini, chidamliligini va ishonchliligini optimallashtirishi mumkin.