Normalizace oceli: cíle a účely, teplota zpracování

Většina operací spojených s tepelným zpracováním zahrnuje stejný algoritmus akcí:

• zahřívání produktu na určité teploty;
• udržování pod vlivem nastavené teploty po stanovenou dobu;
• chlazení, které lze provádět v různých prostředích a různými rychlostmi.

Tepelné zpracování dílů může působit jako mezitechnologický proces i jako dokončovací. V prvním případě jím procházejí ty díly, které se budou ještě opracovávat, například vrtáky nebo lopatky leteckých turbín. Druhý případ znamená, že po tepelném zpracování získá hotový díl nové vlastnosti.

Normalizace oceli je druh tepelného zpracování kovu s následným ochlazením na vzduchu. Výsledkem této operace je vytvoření normalizované ocelové konstrukce. Mimochodem, odtud pochází i název. Operace se používá ve vztahu k výkovkům, odlitkům atd. Normalizace slouží k minimalizaci zrn v ocelové konstrukci tvořené svarem.

Podstata procesu

Postup normalizace je následující. Díl se zahřeje na teploty, které překračují maximální přípustné parametry (Ac1, Ac3) o 30 – 50 stupňů Celsia, poté je na této teplotě po nějakou dobu udržován, poté se ochladí.

Teplota se volí podle třídy oceli. Slitiny obsahující 0,8 % uhlíku, tzv. hypereutektoidní, se tedy zpracovávají při teplotách ležících mezi kritickými body Ac1 a Ac3.

Jaké jsou kritické body Toto je název pro teploty, při kterých dochází k fázovým změnám a struktuře slitiny, když je zahřívána nebo ochlazována.

Výsledkem toho je, že určitý objem uhlíku vstupuje do tuhého roztoku a austenit je fixován. To znamená, že se objeví struktura skládající se z martenzitu a cementitu. Právě cementit vede ke zvýšení odolnosti proti opotřebení a tvrdosti. Zahřívání vysokouhlíkové oceli nad ac3 vede ke zvýšení vnitřních pnutí. To je způsobeno tím, že množství austenitu se zvyšuje v důsledku zvýšení koncentrace uhlíku.

Při zahřátí nad kritický bod Ac0,8 získává ocel s obsahem uhlíku nižším než 3 % zvýšenou viskozitu. To se děje proto, že v oceli tohoto typu se objevuje austenit (jemnozrnný), který se mění na martenzit (jemnozrnný).

Hypoeutektoidní ocel se nezpracovává při teplotách v rozmezí Ac1 – Ac3. Protože se v tomto případě objevuje ferit, který snižuje parametry tvrdosti.

Čas potřebný k dokončení operace

Získání homogenní struktury slitiny při určité teplotě nějakou dobu trvá. Tato doba bude určena jako doba výdrže oceli během normalizace. Experimentálně bylo stanoveno, že vrstva kovu o tloušťce 25 mm se po hodině stává homogenní. Tedy. a určit dobu normalizace.

Poslední fází je chlazení

Rychlost ochlazování hraje významnou roli při tvorbě objemu perlitu a velikosti jeho desek. Četné studie prokázaly, že vysoké rychlosti ochlazování zvyšují množství perlitu a ocel získává zvýšenou tvrdost a pevnost. Nízká intenzita chlazení vede ke ztrátě tvrdosti a pevnosti oceli.

Například při zpracování dílů s výraznými rozdíly ve velikosti. hřídele, je vhodné odstranit pnutí vznikající vlivem kolísání teplot. K tomu se předehřívají v nádobě naplněné různými solemi. Při poklesu teploty je možné tento proces urychlit umístěním horkých dílů do vody nebo speciálně vybraného oleje.

Jinými slovy, normalizace oceli eliminuje napětí uvnitř součásti a minimalizuje její strukturu. To znamená, že má přímý vliv na změny mikrostruktury ocelových slitin.

Pomocí normalizace

Tato forma tepelného zpracování se používá k dosažení různých účelů. Použití normalizace tedy může zvýšit nebo snížit tvrdost ocelové slitiny, houževnatost a pevnostní charakteristiky. Tento způsob tepelného zpracování se používá, když je potřeba zlepšit obrobitelnost oceli pomocí různých metod – řezání, lisování atd.

Díly vyrobené odléváním procházejí normalizací za účelem získání homogenizované struktury a odstranění vnitřních pnutí. Totéž lze říci o dílech získaných po kování. To znamená, že normalizace slouží k získání homogenní kovové struktury a odstranění vnitřních pnutí. Kromě toho lze tento proces použít jako náhradu za kalící produkty se složitými profily. Kromě zmíněných výsledků normalizačního procesu můžete přidat takové výsledky, jako je minimalizace zrn ve struktuře slitiny, odstranění sekundárního cementitu a zvýšení obrobitelnosti oceli.

V podstatě podobné procesy tepelného zpracování

Kromě normalizace lze do seznamu tepelného zpracování ocelí přidat následující operace:

• žíhání;
• dovolená;
• kalení;
• kryogenní léčba a několik dalších.

Žíhání poskytuje vysoce kvalitní, jemnější strukturu perlitu, k čemuž dochází, protože se k chlazení dílů používají pece. Účelem této operace je snížit heterogenitu konstrukce, odstranit napětí a zvýšit obrobitelnost.

Principy operace kalení jsou totožné s principy normalizace, ale existují určité rozdíly. Například při kalení se používají mnohem vyšší teploty a vysoké rychlosti ochlazování. Kalení vede ke zlepšení pevnostních charakteristik, tvrdosti atd. Často se však obrobky, které prošly kalením, vyznačují sníženou viskozitou a vysokou křehkostí.

Po kalení se používá temperování dílů. Popouštění snižuje křehkost a vnitřní pnutí. V tomto případě je teplotní rozsah nižší než rozsah používaný při normalizaci. Díly jsou chlazeny na vzduchu. S rostoucí teplotou klesá pevnost v tahu a tvrdost a zároveň se zvyšuje rázová houževnatost.

Kryogenní úprava oceli má za následek jednotnou strukturu kovu a zvýšenou tvrdost. Tato technologie zpracování se používá pro kalenou uhlíkovou ocel.

Normalizace a její aplikace v praxi

Při zadávání způsobu tepelného zpracování musí technolog vzít v úvahu koncentraci uhlíku. Oceli, ve kterých obsah uhlíku nepřesahuje 0,4 %, lze zpracovávat jak normalizací, tak žíháním. Normalizace minimalizuje velikost zrna ve struktuře a zvyšuje pevnostní charakteristiky.

Porovnáním času stráveného mezi normalizací a jinými metodami můžeme dojít k závěru, že zpracování jinými metodami trvá déle.

Vzhledem k rychlosti operace, pokrytí velkého množství ocelí, kvalitě výsledných parametrů (tvrdost, pevnost atd.) se proto ve strojírenství hojně využívá normalizace.

Normalizace oceli je technologický proces tepelné povahy, jehož účelem je zlepšit vlastnosti oceli různých jakostí. Zjistěte, jak se mění struktura a vlastnosti kovů po normalizaci, jaké teploty se používají při zpracování.

Kvalita oceli je dána strukturou její krystalové mřížky. Při tepelném zpracování může v některých případech dojít k narušení rovnoměrnosti kovového zrna, ke vzniku defektů a vnitřních pnutí. Čím více takových negativních aspektů, tím nižší bude kvalita materiálu. Pro zlepšení vlastností jakosti (aby byl kov pevnější a tvrdší) se používá proces zvaný normalizace oceli. Tento typ zpracování také odkazuje na tepelné.

Nejčastěji tento typ zpracování zaujímá střední pozici v technologickém řetězci, ale někdy se používá v konečné fázi k získání dlouhých produktů. Normalizovat lze vysoce uhlíkové, středně uhlíkové a nízkouhlíkové oceli, jakož i nástrojové materiály a nízkolegované kovové výrobky. V každém konkrétním případě je normalizace dosaženo tou či onou změnou spojenou se zlepšením parametrů.

• 1 Cíle a účel normalizace
• 2 Proces normalizace a základní principy
• 3 Vybavení a materiály

Cíle a účel normalizace

Normalizace má několik účelů – neměla by být považována pouze za způsob zvýšení tvrdosti oceli. V některých případech tento proces dosahuje opačného účinku na tvrdost a může také snížit pevnost a houževnatost kovu. Zde je důležité pochopit, že každá ocel má mechanickou a tepelnou historii.

Hlavním cílem normalizace je dosáhnout účinku vyrovnávacích napětí, která z toho či onoho důvodu vznikla ve struktuře materiálu. V důsledku toho se ocel snáze zpracovává různými způsoby a získává další vlastnosti jako výsledek zpracování.

Pokud vezmeme například ocelové odlitky, pak zpracování normalizační metodou nám umožní získat homogenizaci krystalové struktury, snížit zbytková napětí a zvýšit schopnost tepelného kalení.

Ocelové předměty, které byly získány tlakem, jsou po válcování a kování podrobeny normalizaci, aby se snížilo páskování a heterogenita konstrukce.

Když se proces normalizace provádí současně s popouštěním kovu, jedná se o alternativu ke zpracování kalením pro výrobky, které mají složitý tvar nebo mají ostré rozdíly v průřezu. V tomto případě je možné se vyhnout možné deformaci součásti.

Další vlastnost normalizace: umožňuje přeměnit hrubozrnnou strukturu kovu do jemnějšího stavu. Tato úprava zlepšuje schopnost tuhnutí, zpracování řezáním a umožňuje odstranit síť tzv. sekundárního cementu u hypereutektoidní oceli. To vše pomáhá připravit produkt na tepelné zpracování v poslední fázi technologického procesu.

Proces normalizace a základní principy

Z hlediska fyziky procesu je normalizace oceli tepelné zpracování kovu, při kterém se zahřeje nad horní kritickou hranici Acm a Ac3 o 30–50 stupňů Celsia. Na této úrovni je kov udržován a poté ochlazen za normálních podmínek okolní teploty.

Po dosažení bodu Ac3 je pozorováno dokončení fáze, kdy dochází k přeměně feritu na austenit za současné normalizace struktury výsledné látky. Po překonání prahu Acm následuje proces, kdy se z austenitu začne srážet sekundární cementit (pokud se teplota sníží) a zastaví se jeho rozpouštění v austenitu (s nárůstem teploty vzhledem k tomuto bodu).

Pokud byla ocel příliš přehřátá a mřížkové zrno kvůli tomu zhrublo, pro zmenšení této velikosti se výrobek podrobí takovému zpracování, kdy se normalizační teplota oceli zvýší o 100–150 stupňů Celsia vzhledem k bodu ACj.

Nezaměňujte normalizaci s žíháním: každý proces má své vlastní charakteristiky. Když je ocel normalizována, chlazení probíhá dvakrát rychleji. Z ekonomického hlediska je tento proces cenově výhodnější, protože nevyžaduje použití pece pro postupné chlazení.

Metodu normalizace oceli nelze vždy aplikovat na některé jakosti oceli, protože po takovém zpracování zůstávají na zvýšené tvrdosti, což není ve všech případech nutné. To platí pro ty kovy, kde obsah uhlíku přesahuje 0.4 %. U nízkouhlíkových ocelí tento efekt obvykle není pozorován. Východiskem z této situace může být použití vysokého temperování po normalizaci na teplotu 650–700 stupňů Celsia.

Zařízení a materiály

Jako zařízení pro normalizaci se používají pece na kalení a žíhání oceli. Plynové vytápění lze použít v zařízení pece. Takové systémy obsahují:

1. Fotoaparát. Jedná se o speciální, hermeticky uzavřený box, do kterého jsou umístěny obrobky.
2. Topná tělesa ve formě hořáků. Navrženo pro zvýšení teploty v komoře trouby. Hořáky mohou být plochého hořáku a fungují na principu nepřímého nebo přímého ohřevu.
3. Zařízení, která provádějí vypínací a ovládací funkce.
4. Moduly řízení výkonu. Mohou být kombinovaného typu, proporcionální nebo pulzní.
5. Tepelně izolační materiál.

Princip ohřevu vnitřní komory pece plynem lze realizovat přes vzduchový prostor, pak je hořák umístěn uprostřed. Lze také použít návrhy hořáků pro regeneraci a regeneraci.

V odporových pecích, kde se používá nepřímý způsob ohřevu, může být topný systém vyroben podle různých principů. Nejčastěji se zde pro řízení výkonu používají tyristorové obvody, které jsou zase řízeny pomocí mikroprocesorových obvodů.

Vážení návštěvníci stránek, všichni, kdo rozumí technologickému postupu provádění operací normalizace oceli, zanechte své doplnění k článku v komentářích!