Ovaj članak će pružiti prilično detaljan prikaz što je rekristalizacijsko žarenje. Osim toga, za upoznavanje, razmotrit će se i druge vrste rada s čelikom, koji poboljšavaju njegovu strukturu i obradivost metala, smanjuju tvrdoću i ublažavaju unutarnja naprezanja. Sva glavna svojstva legure ovise o strukturi legure, a metoda koja mijenja strukturu je toplinska obrada. Rekristalizacijsko žarenje i mnoge druge vrste toplinske obrade razvio je D. K. Chernov, dalje su ovu temu razvili G. V. Kurdyumov, A. A. Bochvar, A. P. Gulyaev.
toplinska obrada
Ovo je kombinacija različitih postupaka grijanja uz pomoć posebne opreme i posebne tehnologije, s držanjem i hlađenjem, koji se izvode strogo određenim redoslijedom i pod preciznim načinima kako bi se promijenila unutarnja struktura legure i dobiti željena svojstva. Toplinska obrada podijeljena je u nekoliko vrsta. Žarenje prvogvrsta, koja se koristi za apsolutno sve metale i legure, ne donosi fazne transformacije u čvrstom stanju. Rekristalizacijsko žarenje se koristi za postizanje sljedećih karakteristika.
Kada se žarenje prve vrste zagrijava, povećava se pokretljivost atoma, kemijska nehomogenost se potpuno ili djelomično eliminira, a unutarnje naprezanje se smanjuje. Sve ovisi o temperaturi grijanja i vremenu održavanja. Ovdje je karakteristično sporo hlađenje. Varijacije ove metode su žarenje za ublažavanje naprezanja nakon lijevanja, zavarivanja ili kovanja, difuzijsko žarenje i rekristalizacijsko žarenje.
Drugo žarenje
Ovo žarenje je također namijenjeno za metale i legure koji prolaze fazne transformacije tijekom žarenja u čvrstom stanju - i kada se zagrijavaju i kada se hlade. Ovdje su ciljevi nešto širi od onih kojima se teži rekristalizacijskim žarenjem čelika. Žarenje druge vrste rezultira uravnoteženijom strukturom za daljnju obradu materijala. Zrnatost nestaje, drobi se, povećava se viskoznost i plastičnost, tvrdoća i čvrstoća se značajno smanjuju. Takav metal se već može rezati. Zagrijavanje se provodi na temperature znatno veće od kritičnih, a hlađenje se odvija zajedno s peći - vrlo sporo.
Također toplinska obrada uključuje stvrdnjavanje legura za čvrstoću i tvrdoću. Ovdje se, naprotiv, formira neravnotežna struktura, koja povećava ove parametre zbog sorbita, troostita i martenzita. Korištene temperature također su puno veće od kritičnih, ali se hlađenje odvija vrlo velikim brzinama. četvrta vrstatoplinska obrada – kaljenje, koje ublažava unutarnja naprezanja, smanjuje tvrdoću i povećava žilavost i duktilnost kaljenih čelika. Kada se zagrije na temperature ispod kritične, brzina hlađenja može biti bilo koja. Transformacije smanjuju neravnotežnu strukturu. Ovako funkcionira rekristalizacijsko žarenje čelika.
Odabir načina
Toplinska obrada može biti preliminarna i konačna. Prvi služi za pripremu svojstava materijala i njegove strukture za daljnje tehnološke operacije (poboljšanje obradivosti, rezanje, obrada tlakom). Završna toplinska obrada oblikuje sva svojstva gotovog proizvoda. Način odabira rekristalizacijskog žarenja ovisi o procesu i ciljevima toplinske obrade.
Podrazumijeva zagrijavanje legure ili metala iznad temperature kristalizacije, a ne manje od sto ili dvjesto stupnjeva. Nakon toga slijedi izlaganje na ovoj temperaturi potrebno vrijeme. Hlađenje je završna faza ovog procesa. Ova tehnologija se dijeli na potpuno, djelomično i teksturirano žarenje, a izbor ovisi o tome koja je svrha rekristalizacijskog žarenja.
Potpuno žarenje
U praksi najčešće koristimo potpuno žarenje, ali ovdje treba obratiti pažnju na to da su žarenje i kaljenje čelika različiti procesi. Tijekom procesa rekristalizacijskog žarenja izvode se određeni postupci koji prethode hladnoj obradi metala pod pritiskom kako bi se olakšao daljnji rad s njim, iližarenje je izlazna vrsta toplinske obrade, kada gotov proizvod ili poluproizvod dobivaju željene karakteristike. Ili je ovo srednja operacija, na primjer - za učinkovito uklanjanje hladnog stvrdnjavanja.
Za ravnomjerno otapanje legirajućih elemenata u matrici i kako bi se dobila homogena mikrostruktura s istim svojstvima materijala, žarenje se provodi u posebnoj otopini. Crni metali zahtijevaju rekristalizirajuće žarenje na temperaturama između 950 i 1200ºC pomoću Durferrit Glühkohle ili Durferrit GS 960 otopine soli..
Golovi
Najčešće se provodi rekristalizacijsko žarenje čelika kako bi se struktura materijala dovela do željenih parametara koji su potrebni za daljnji rad. Koristi se nakon tretmana pod pritiskom, ako spora rekristalizacija nije u potpunosti prošla, a to ne dopušta uklanjanje stvrdnjavanja.
Takva tehnologija se obično koristi za toplo valjane zavojnice od legure, gdje je osnova aluminij, kao i nakon hladnog valjanja limova, traka, folija od raznih legura i obojenih metala (ovdje je potrebno spomenuti rekristalizacijsko žarenje nikla), šipke i žice, hladno oblikovani čelici i hladno vučene cijevi. Zaseban postupak je žarenje u proizvodnji poluproizvoda i proizvoda od obojenih metala (uključujući nikal).
Temperaturni uvjeti
Različiti materijali zahtijevaju različite načine toplinske obrade. Obično cijeli proces ne traje više od jednog sata da se završi rekristalizacijsko žarenje, ali temperaturni režim za svaku leguru je vlastiti. Dakle, legure na bazi magnezija potrebne su od 300 do 400 °S, legure nikla su potrebne od 800 do 1150 °S, ugljični čelici su potrebni od 650 do 710 °S, za koje je obavezno rekristalizacijsko žarenje. Točka taljenja prirodno nije postignuta.
Aluminijske legure ne trebaju toliko, dovoljno je od 350 do 430 °C, a čisti aluminij se rekristalizira na temperaturama od 300 do 500 °C. Za rekristalizaciju je potreban titan od 670 do 690 °C, od 700 do 850 °C potrebni su sastavi bakra i nikla, od 600 do 700 °C potrebna je bronca i mjed, a još manje čisti bakar, počinje rekristalizaciju od 500 °C. Takvi načini rekristalizacijskog žarenja potrebni su za određene metale i legure.
Difuzijska obrada metala
Ova vrsta žarenja se inače naziva homogenizirajućim, a provodi se kako bi se otklonile posljedice dendritske segregacije. Difuzijsko žarenje je potrebno za legirane čelike kod kojih je indeks duktilnosti i žilavosti smanjen zbog intrakristalne segregacije, što dovodi do lamelarnog ili krhkog loma. Potrebno je postići ravnotežnu strukturu, te je stoga nužna difuzijska obrada lijevanog metala. Osim toga, poboljšava i mehanička svojstva i povećava ujednačenost svojstava u cijelom gotovom proizvodu.
Evo što se događaproces: suvišne faze se otapaju, kemijski sastav se izravnava, pojavljuju se i rastu pore, povećava se veličina zrna. Ova vrsta toplinske obrade zahtijeva dugo izlaganje metala na temperaturama iznad kritičnih (ovdje možemo govoriti o 1200 stupnjeva Celzija).
Izotermalna toplinska obrada
Ova vrsta žarenja preporuča se za legirane čelike gdje se, pri konstantnoj temperaturi, austenit u smjesi raspada na ferit i cementit. Takva se razgradnja može dogoditi i kod drugih vrsta žarenja ako dolazi do postupnog hlađenja zbog stalnog i uzastopnog pada temperature. Time se postiže ujednačenost strukture, smanjuje se vrijeme toplinske obrade.
Shema izotermnog žarenja je sljedeća: prvo zagrijavanje do indikatora koji će premašiti gornju kritičnu točku za 50-70 stupnjeva, zatim snižavanje temperature za 150 stupnjeva. Nakon toga, zagrijani dio se prenosi u peć ili kadu, gdje se temperatura održava ne više od 700 °C. Trajanje postupka ovisit će o sastavu metala i geometrijskim dimenzijama dijela. Spojevi legure mogu potrajati satima, dok vruće valjani limovi od ugljičnog čelika trebaju nekoliko minuta.
Razlike
Punim žarenjem osigurava se rekristalizacija čelika, oslobađajući metal od raznih strukturnih nedostataka. Čelik dobiva svoja najvažnija i karakteristična svojstva, omekšava se za naknadno rezanje. Potrebaprvo ga zagrijte na temperaturu iznad Ac3 za 30-50 stupnjeva, zagrijte, a zatim polako ohladite.
Najčešće izlaganje traje najmanje pola sata, ali ne više od sat vremena po toni čelika sa brzinom zagrijavanja od 100 Celzijevih stupnjeva na sat. Brzina hlađenja varira ovisno o sastavu čelika i stabilnosti austenita. Ako se brzo ohladi, feritno-cementitna dispergirana struktura može biti pretvrda.
Hlađenje
Brzina hlađenja regulira se hlađenjem pećnice postupnim gašenjem i otvaranjem vrata. S punim žarenjem, glavna stvar je ne pregrijati leguru. Djelomično žarenje se izvodi na temperaturama ispod Ac3, ali malo iznad Ac1.
Tada će se čelik djelomično prekristalizirati i stoga se neće riješiti nedostataka. Tako se obrađuju čelici bez feritnih traka, ako ih prije daljnje obrade i rezanja samo treba omekšati. Osim potpunog i nepotpunog, postoji i rekristalizirajuće žarenje s teksturiranjem.
Prijava
Ponekad žarenje nadopunjuje vruću obradu (vruće valjane zavojnice, kao što su aluminijske legure, žare se prije hladnog valjanja kako bi se uklonio naporan rad koji će se sigurno pojaviti kao posljedica vrućeg valjanja).
Žarenje ove vrste mnogo se više koristi u proizvodnji proizvoda i poluproizvoda od legura i čistih obojenih metala. Ovo je već samostalna operacija toplinske obrade. U usporedbi s čelicima, veliki broj obojenih metala je podvrgnut hladnoj obradi, nakon čega je potrebno rekristalizirajuće žarenje.
U industriji
Ako je potreban granulirani oblik cementita, držanje legure tijekom žarenja do potpune rekristalizacije može trajati dugo - nekoliko sati. Za hladnu deformaciju, koja obično slijedi nakon žarenja, najpovoljniji je granulirani oblik cementita koji nastaje tijekom rekristalizacije u procesu nukleacije i rasta nedeformiranih zrna, a za to je potrebno zagrijavanje do određene temperature.
Rekristalizacijsko žarenje u industriji je početna operacija za davanje plastičnosti leguri ili metalu prije hladne obrade. Ništa manje često je prisutan u intervalu između operacija hladne deformacije radi uklanjanja stvrdnjavanja, a također i kao izlazni proces završne toplinske obrade kako bi proizvod ili poluproizvod stekao svojstva koja su mu potrebna.
Kako se to događa
Kada se zagrije, deformirani metal povećava pokretljivost atoma. Stara zrna se rastežu, postaju ranjiva, nova zrna, već uravnotežena i oslobođena napetosti, intenzivno se rađaju i rastu. Oni se sudaraju sa starim, izduženim, upijajući ih u svoj rast do potpunog nestanka. Rekristalizacija čelika i legura glavni je cilj rekristalizacijskog žarenja. Kada se zagrije nakon postizanja potrebne temperature, granica popuštanja i čvrstoća materijala se prilično naglo smanjuju.
No, plastičnost se povećava, radi na poboljšanju obradivosti. Temperatura pri kojoj počinje rekristalizacija naziva se prag.rekristalizacija. Kada se dostigne, metal omekša. Temperatura ne može biti konstantna. Za određenu slitinu ili metal, jednako važnu ulogu imaju trajanje zagrijavanja, stupanj preddeformacije, početna veličina zrna i još mnogo toga.
