Installasjon av HFC for herdingsprinsipp. Varmebehandling av stål

For første gang ble herding av deler ved bruk av induksjonsoppvarming foreslått av V.P. Volodin. Det var for nesten hundre år siden - i 1923. Og i 1935 ble denne typen varmebehandling brukt til herding av stål. Populariteten til herding i dag er vanskelig å overvurdere - den brukes aktivt i nesten alle grener av maskinteknikk, og HFC-installasjoner for herding er også i stor etterspørsel.

For å øke hardheten til det herdede laget og øke seigheten i midten av ståldelen, er det nødvendig å bruke høyfrekvent overflateherding. I dette tilfellet oppvarmes det øvre laget av delen til herdetemperatur og skarp avkjøling. Det er viktig at egenskapene til kjernen til delen forblir uendret. Ettersom sentrum av delen beholder sin seighet, blir selve delen sterkere.

Ved hjelp av HFC-bråkjøling er det mulig å styrke det indre laget av den legerte delen; det brukes til middels karbonstål (0,4-0,45% C).

Fordeler med HDTV herding:

Ved induksjonsoppvarming endres bare den nødvendige delen av delen, denne metoden er mer økonomisk enn vanlig oppvarming. I tillegg tar HDTV-herding kortere tid;
Med HFC-stålslukking er det mulig å unngå at det oppstår sprekker, samt å redusere risikoen for avslag på grunn av warpage
Under HFC-oppvarming forekommer ikke karbonutbrenthet og kalkdannelse;
Om nødvendig er endringer i dybden av det herdede laget mulig;
Ved å bruke HFC-herding er det mulig å forbedre stålets mekaniske egenskaper;
Når du bruker induksjonsoppvarming, er det mulig å unngå at det oppstår deformasjoner;
Automatiseringen og mekaniseringen av hele oppvarmingsprosessen er på et høyt nivå.

Imidlertid har HDTV herding også ulemper. Noen kompliserte deler er veldig problematiske å behandle, og i noen tilfeller er induksjonsoppvarming helt uakseptabelt.

HFC-stålherding - varianter:

Stasjonær HDTV herding. Den brukes til å herde små flate deler (overflater). I dette tilfellet opprettholdes stillingen til delen og varmeren konstant.

Kontinuerlig sekvensiell HDTV-herding... Når denne typen herding utføres, beveger delen seg enten under varmeren eller forblir på plass. I sistnevnte tilfelle beveger varmeren seg i retning av delen. Denne HFC-herdingen er egnet for prosessering av flat og sylindriske deler, overflater.

Tangensiell kontinuerlig-sekvensiell HDTV herding... Den brukes til å varme opp ekstremt små sylindriske deler som ruller en gang.

Leter du etter herdeutstyr av høy kvalitet? Ta deretter kontakt med forsknings- og produksjonsselskapet "Ambit". Vi garanterer at hver HDTV-herdenhet vi produserer er pålitelig og høyteknologisk.

Induksjonsoppvarming av forskjellige kuttere før lodding, slukking,
induksjonsvarmeenhet IHM 15-8-50

Induksjonslodning, herding (reparasjon) av sirkelsager,
induksjonsvarmeenhet IHM 15-8-50

Induksjonsoppvarming av forskjellige kuttere før lodding, slukking

Etter avtale er varmebehandling og herding av metall- og ståldeler med dimensjoner større enn i denne tabellen mulig.

Varmebehandling (varmebehandling av stål) av metaller og legeringer i Moskva er en tjeneste som vårt anlegg leverer til sine kunder. Vi har alle nødvendig utstyr, som kvalifiserte spesialister jobber for. Vi utfører alle bestillinger med høy kvalitet og i tide. Vi aksepterer og utfører ordrer for varmebehandling av stål og høyfrekvent strøm som kommer til oss og fra andre regioner i Russland.

Hovedtyper av varmebehandling av stål

Annealing av type I:

Diffusjonsglødning av den første typen (homogenisering) - Rask oppvarming opp til t 1423 K, lang eksponering og påfølgende langsom avkjøling. Justering av kjemisk heterogenitet av materialet i storformede støpte støpte legeringer

Omkrystalliseringsglødning av første type - Oppvarming til en temperatur på 873-973 K, lang eksponering og påfølgende langsom avkjøling. Det er en reduksjon i hardhet og en økning i plastisitet etter kald deformasjon (prosessering er interoperativ)

Annealing av den første typen, reduserer stress - Oppvarming til en temperatur på 473-673 K og påfølgende langsom kjøling. Det er en lindring av restspenninger etter støping, sveising, plastisk deformasjon eller maskinering.

Annealing av type II:

Komplett type II-gløding - Oppvarming til en temperatur over Ac3-punktet med 20-30 K, hold og påfølgende kjøling. Det er en reduksjon i hardhet, forbedring av bearbeidbarhet, fjerning av indre spenninger i hypoeutektoid og eutektoid stål før herding (se merknad til tabellen)

Annealing av den andre typen er ufullstendig - Oppvarming til en temperatur mellom punktene Ac1 og Ac3, holder og påfølgende kjøling. Reduksjon i hardhet, forbedret bearbeidbarhet, frigjøring av indre spenninger i hypereutektoid stål før herding

Type II isotermisk gløding - Oppvarming til en temperatur 30-50 K over Ac3-punktet (for hypereutektoidstål) eller over Ac1-punktet (for hypereutektoidstål), holder og påfølgende trinnvis avkjøling. Akselerert bearbeiding av småvalsede produkter eller smiing av legeringer og stål med høyt karbon for å redusere hardheten, forbedre bearbeidbarheten, avlaste indre belastninger

Type II spheroidiserende gløding - Oppvarming til en temperatur over Ac1-punktet med 10-25 K, holder og påfølgende trinnvis avkjøling. Det er en reduksjon i hardhet, en forbedring i bearbeidbarhet, en eliminering av indre spenninger i verktøystålet før herding, en økning i duktiliteten til stål med lavt legering og middels karbon før kald deformasjon

Annealing av lys type II - Oppvarming i et kontrollert miljø til en temperatur over Ac3-punktet med 20-30 K, holder og påfølgende kjøling i et kontrollert miljø. Oppstår beskyttelse av ståloverflaten mot oksidasjon og avkalking

Annealing av II-typen Normalisering (normalisering annealing) - Oppvarming til en temperatur over Ac3-punktet med 30-50 K, holder og påfølgende kjøling i rolig luft. Det er en korreksjon av strukturen til oppvarmet stål, fjerning av indre spenninger i strukturelle ståldeler og forbedring av deres bearbeidbarhet, en økning i dybden av herdbarhet av verktøy. stål før herding

Herding:

Kontinuerlig fullstendig slukking - Oppvarming til en temperatur over Ac3-punktet med 30-50 K, holder og påfølgende skarp avkjøling. Å oppnå (i kombinasjon med herding) av høy hardhet og slitestyrke av deler laget av hypoeutektoid og eutektoid stål

Slukking ufullstendig - Oppvarming til en temperatur mellom punktene Ac1 og Ac3, holder og påfølgende skarp avkjøling. Oppnåelse (i kombinasjon med herding) av høy hardhet og slitestyrke av deler laget av hypereutektoid stål

Intermitterende herding - Varm opp til t over Ac3-punktet med 30-50 K (for hypoeutektoid- og eutektoidstål) eller mellom Ac1- og Ac3-punktene (for hypereutektoid stål), hold og påfølgende kjøling i vann og deretter i olje. Reduserer restspenninger og deformasjoner i deler av verktøystål med høyt karbon

Isoterm slukking - Oppvarmes til en temperatur over Ac3-punktet med 30-50 K, holder og påfølgende avkjøling i smeltede salter, og deretter i luft. Oppstår Å oppnå minimal deformasjon (warpage), øke duktilitet, utholdenhetsgrense og motstand mot bøyning av deler laget av legert verktøystål

Trinnherding - Det samme (det skiller seg fra isoterm herding ved kortere oppholdstid for delen i kjølevæsket). Reduserer påkjenninger, belastninger og forhindrer sprekkdannelse i små verktøy i karbonverktøystål samt større legeringsverktøystål og HSS-verktøy

Herding av overflaten - Oppvarming av elektrisk strøm eller gassflamme på overflatelaget til produktet for å slukke t, etterfulgt av rask avkjøling av det oppvarmede laget. Det er en økning i overflatehardhet til en viss dybde, slitestyrke og økt utholdenhet til maskindeler og verktøy

Selvherdende herding - Oppvarmes til en temperatur over Ac3-punktet med 30-50 K, holder og påfølgende ufullstendig kjøling. Varmen som holdes inne i delen gir herding av det herdede ytre laget Lokal herding av slagverktøyet i en enkel konfigurasjon laget av karbonverktøystål, så vel som under induksjonsoppvarming

Bråkjøling med kald behandling - Dyp avkjøling etter bråkjøling til en temperatur på 253-193 K. Det er en økning i hardhet og oppnå stabile dimensjoner av deler fra høylegert stål

Slukking med avkjøling - Før nedsenking i et kjølemedium blir oppvarmede deler avkjølt i luft i noen tid eller oppbevart i en termostat med redusert t. Det er en reduksjon i syklusen av varmebehandling av stål (vanligvis brukt etter karburisering).

Lysherding - Oppvarming i et kontrollert miljø til en temperatur over Ac3-punktet med 20-30 K, holder og påfølgende kjøling i et kontrollert miljø. Beskytter mot oksidasjon og avkalking av komplekse deler av former, matriser og inventar som ikke er utsatt for sliping

Ferie lav - Oppvarming i temperaturområdet 423-523 K og påfølgende akselerert kjøling. Fjerning av indre spenninger og reduksjon av skjørheten til skjære- og måleverktøy etter overflateherding; for saksherdede deler etter herding

Gjennomsnittlig ferie - Oppvarming i området t \u003d 623-773 K og påfølgende sakte eller akselerert kjøling. Det er en økning i elastisk grense for fjærer, fjærer og andre elastiske elementer

Ferie høy - Oppvarming i temperaturområdet 773-953 K og påfølgende langsom eller rask kjøling. Oppstår Å gi høy duktilitet av strukturelle ståldeler, som regel under termisk forbedring

Termisk forbedring - Slukking og påfølgende høy ferie... Fullstendig fjerning av restspenninger oppstår. Tilbyr en kombinasjon av høy styrke og duktilitet under den endelige varmebehandlingen av stålkonstruksjoner som fungerer under støt og vibrasjonsbelastninger

Termomekanisk behandling - Oppvarming, rask avkjøling til 673-773 K, multippel plastisk deformasjon, slukking og herding. Avsetning for valsede produkter og deler med enkel form som ikke er sveiset, økt styrke sammenlignet med styrken oppnådd ved konvensjonell varmebehandling

Aldring - Oppvarming og lang eksponering ved forhøyede temperaturer. Det er en stabilisering av dimensjonene til deler og verktøy

Forgassing - Metning av overflatelaget av mildt stål med karbon (karbisering). Ledsaget av påfølgende lavt herdende slukking. Dybden på det sementerte laget er 0,5-2 mm. Det gir produktet en høy overflatehardhet mens den opprettholder en viskøs kjerne. Karbon eller legeringsstål med karboninnhold utsettes for sementering: for små og mellomstore produkter 0,08-0,15%, for større 0,15-0,5%. Tannhjul, stempelstifter etc. utsettes for sementering.

Cyanidering - Termokjemisk behandling av stålprodukter i en løsning av cyanidsalter ved en temperatur på 820. Overflatesjiktet av stål er mettet med karbon og nitrogen (lag 0,15-0,3 mm.) Lavkarbonstål gjennomgår cyanidering, som et resultat av at produktet sammen med en solid overflate har en tyktflytende kjerne. Slike produkter er preget av høy motstand mot slitasje og motstand mot støtbelastning.

Nitrid (nitrid) - Nitrogenmetning av overflatelaget av stålprodukter til en dybde på 0,2-0,3 mm. Gir en hard overflatehardhet, økt motstand mot slitasje og korrosjon. Måleinstrumenter, tannhjul, skaftjournaler osv. Utsettes for nitrering.

Kald behandling - Avkjølt etter bråkjøling til under null temperatur. Det er en endring i den interne strukturen til herdet stål. Den brukes til verktøystål, saksherdede produkter, noen høylegerte stål.

METALLER VARMEBEHANDLING (VARMEBEHANDLING), en viss tidssyklus for oppvarming og kjøling, som metaller utsettes for å endre sine fysiske egenskaper. Varmebehandling i vanlig forstand av betegnelsen utføres ved temperaturer under smeltepunktet. Smelte- og støpeprosesser som har en betydelig innvirkning på metallets egenskaper, er ikke inkludert i dette konseptet. Endringer i fysiske egenskaper forårsaket av varmebehandling skyldes endringer i den indre strukturen og kjemiske forhold som oppstår i det faste stoffet. Varmebehandlingssykluser er forskjellige kombinasjoner av oppvarming, holder ved en bestemt temperatur og rask eller langsom kjøling, tilsvarende de strukturelle og kjemiske endringene som må forårsakes.

Granulær struktur av metaller. Ethvert metall består vanligvis av mange krystaller som er i kontakt med hverandre (kalt korn), vanligvis mikroskopiske i størrelse, men noen ganger synlige for det blotte øye. Atomer inne i hvert korn er ordnet slik at de danner et vanlig tredimensjonalt geometrisk gitter. Gittertypen, kalt krystallstruktur, er karakteristisk for materialet og kan bestemmes ved røntgendiffraksjonsanalyse. Riktig arrangement av atomer er bevart gjennom hele kornet, bortsett fra små brudd, for eksempel individuelle gittersteder som ved et uhell er ledige. Alle korn har samme krystallstruktur, men er som regel orientert annerledes i rommet. Derfor, ved grensen til to korn, er atomer alltid mindre ordnet enn inni dem. Dette forklarer spesielt at korngrensene er lettere å etse med kjemiske reagenser. En polert flat metalloverflate behandlet med et passende etsemiddel viser vanligvis et klart korngrensemønster. De fysiske egenskapene til et materiale bestemmes av egenskapene til individuelle korn, deres innvirkning på hverandre og egenskapene til korngrenser. Egenskapene til et metallisk materiale er avhengig av kornenes størrelse, form og orientering, og formålet med varmebehandling er å kontrollere disse faktorene.

Atomprosesser under varmebehandling. Når temperaturen på et fast krystallinsk materiale stiger, blir det lettere for dets atomer å bevege seg fra ett sted av krystallgitteret til et annet. Det er på denne diffusjonen av atomer varmebehandlingen er basert. Mest effektiv mekanisme bevegelsen av atomer i et krystallgitter kan betraktes som bevegelsen til ledige gittersteder, som alltid er tilstede i ethvert krystall. Ved forhøyede temperaturer, på grunn av en økning i diffusjonshastigheten, akselereres prosessen med overgang av ikke-likevektsstrukturen til et stoff til en likevekt. Temperaturen der diffusjonshastigheten øker merkbart, er ikke den samme for forskjellige metaller. Det er vanligvis høyere for metaller med høyt smeltepunkt. I wolfram, med et smeltepunkt som tilsvarer 3387 C, skjer omkrystallisering ikke selv med rød varme, mens varmebehandling av aluminiumslegeringer smelter ved lave temperaturer, i noen tilfeller er det mulig å utføre ved romtemperatur.

I mange tilfeller innebærer varmebehandling en veldig rask avkjøling, kalt slukking, for å bevare strukturen som dannes ved forhøyet temperatur. Selv om en slik struktur strengt tatt ikke kan betraktes som termodynamisk stabil ved romtemperatur, er den i praksis ganske stabil på grunn av den lave diffusjonshastigheten. Mange nyttige legeringer har denne "metastabile" strukturen.

Endringer forårsaket av varmebehandling kan være av to hovedtyper. For det første, både i rene metaller og i legeringer, er endringer mulig som bare påvirker den fysiske strukturen. Dette kan være endringer i spenningstilstanden til et materiale, endringer i størrelse, form, krystallstruktur og orientering av krystallkornene. For det andre kan metallets kjemiske struktur også endre seg. Dette kan uttrykkes i utjevning av inhomogeniteter i sammensetningen og dannelse av utfellinger i en annen fase, i samspill med den omgivende atmosfæren, skapt for å rense metallet eller gi det de spesifiserte overflateegenskapene. Endringer av begge typer kan forekomme samtidig.

Lindring av stress. Kald deformasjon øker hardheten og sprøheten til de fleste metaller. Noen ganger er denne "arbeidsherdingen" ønskelig. Ikke-jernholdige metaller og deres legeringer blir vanligvis gitt en viss hardhet ved kaldvalsing. Stål med lite karbon er også herdet av kaldbearbeiding. Stål med høyt karbon som har blitt kaldvalset eller kaldt trukket til den økte styrke som kreves, for eksempel for fremstilling av fjærer, utsettes vanligvis for spenningsavlastning og varmes opp til en relativt lav temperatur der materialet forblir nesten like hardt som før, men forsvinner i det. inhomogen fordeling av indre påkjenninger. Dette reduserer tendensen til sprekker, spesielt i etsende miljøer. Slike spenningsavlastninger oppstår som regel på grunn av lokal plaststrømning i materialet, noe som ikke fører til endringer i den samlede strukturen.

Omkrystallisering. Med forskjellige metoder for metalldannelse er det ofte nødvendig å endre formen på arbeidsstykket. Hvis forming skal utføres i kald tilstand (som ofte dikteres av praktiske hensyn), må prosessen brytes ned i en rekke trinn, med omkrystallisering i mellom. Etter det første deformasjonstrinnet, når materialet herdes i en slik grad at ytterligere deformasjon kan føre til brudd, blir arbeidsstykket oppvarmet til en temperatur som overstiger og holdes for omkrystallisering. På grunn av rask diffusjon ved denne temperaturen oppstår en helt ny struktur på grunn av atomomlegging. Nye korn begynner å vokse inne i kornstrukturen til det deformerte materialet, som over tid erstatter det helt. For det første dannes små nye korn på de stedene der den gamle strukturen forstyrres mest, nemlig ved de gamle korngrensene. Ved ytterligere gløding arrangeres atomene i den deformerte strukturen slik at de også blir en del av nye korn, som vokser og til slutt absorberer hele den gamle strukturen. Arbeidsemnet beholder sin tidligere form, men det er nå laget av et mykt, stressfritt materiale som kan utsettes for en ny deformasjonssyklus. Denne prosessen kan gjentas flere ganger hvis det kreves av en gitt grad av deformasjon.

Kaldbearbeiding er deformasjon ved en temperatur for lav for omkrystallisering. For de fleste metaller oppfyller romtemperatur denne definisjonen. Hvis deformasjonen utføres ved tilstrekkelig høy temperatur slik at omkrystallisering har tid til å følge deformasjonen av materialet, kalles denne behandlingen varm. Så lenge temperaturen forblir høy nok, kan den deformeres så mye som ønsket. Den varme tilstanden til et metall bestemmes primært av hvor nær temperaturen er smeltepunktet. Den høye smidigheten av bly betyr at den lett omkrystalliserer, det vil si at den kan behandles "varm" ved romtemperatur.

Teksturskontroll. De fysiske egenskapene til et korn er generelt ikke de samme i forskjellige retninger, siden hvert korn er en enkelt krystall med sin egen krystallstruktur. Egenskapene til en metallprøve er gjennomsnittlig over alle korn. I tilfelle forstyrret kornorientering, generelt fysiske egenskaper er de samme i alle retninger. Hvis noen krystallplan eller atomrader av de fleste kornene er parallelle, blir egenskapene til prøven "anisotrope", dvs. avhengig av retningen. I dette tilfellet vil koppen, oppnådd ved dyp ekstrudering fra en sirkulær plate, ha "tunger", eller "kamskjell", på den øvre kanten på grunn av at materialet i noen retninger deformeres lettere enn i andre. Ved mekanisk utforming er anisotropi av fysiske egenskaper generelt uønsket. Men i ark av magnetiske materialer for transformatorer og andre enheter er det veldig ønskelig at retningen for enkel magnetisering, som i enkeltkrystaller bestemmes av krystallstrukturen, i alle korn faller sammen med den gitte retningen for magnetisk fluks. Således kan den "foretrukne orientering" (tekstur) være ønskelig eller uønsket avhengig av formålet med materialet. Når materialet omkrystalliserer seg, endres det generelt. Naturen til denne orienteringen avhenger av materialets sammensetning og renhet, av typen og graden av kald deformasjon, så vel som varigheten og temperaturen til glødingen.

Kontroll av kornstørrelse. De fysiske egenskapene til en metallprøve bestemmes i stor grad av den gjennomsnittlige kornstørrelsen. En finkornet struktur tilsvarer nesten alltid de beste mekaniske egenskapene. Å redusere kornstørrelse er ofte et av målene med varmebehandling (samt smelting og støping). Når temperaturen stiger, akselererer diffusjonen, og derfor øker den gjennomsnittlige kornstørrelsen. Korngrensene forskyves slik at de større kornene vokser på bekostning av de mindre, som til slutt forsvinner. Derfor blir de endelige varmebehandlingsprosessene vanligvis utført ved lavest mulig temperatur slik at kornstørrelsene holdes på et minimum. Varmebehandling ved lav temperatur tilveiebringes ofte bevisst, hovedsakelig for å redusere kornstørrelsen, selv om det samme resultatet kan oppnås ved kaldbearbeiding etterfulgt av omkrystallisering.

Homogenisering. Prosessene nevnt ovenfor foregår både i rene metaller og i legeringer. Men det er en rekke andre prosesser som bare er mulig i metalliske materialer som inneholder to eller flere komponenter. Så for eksempel i støpingen av legeringen vil det nesten helt sikkert være inhomogeniteter i den kjemiske sammensetningen, som bestemmes av den ujevne størkningsprosessen. I en størkende legering er sammensetningen av den faste fasen som dannes til enhver tid ikke den samme som i væskefasen, som er i likevekt med den. Følgelig vil sammensetningen av det faste stoffet som dukker opp i begynnelsen av størkningen, være annerledes enn ved slutten av størkningen, og dette fører til romlig heterogenitet av sammensetningen i mikroskopisk skala. Denne inhomogeniteten elimineres ved enkel oppvarming, spesielt i kombinasjon med mekanisk deformasjon.

Rengjøring. Selv om metallets renhet først og fremst bestemmes av smelte- og støpeforholdene, oppnås metallrensing ofte ved varmebehandling i fast tilstand. Urenhetene i metallet reagerer på overflaten med atmosfæren det blir oppvarmet i; således kan en atmosfære av hydrogen eller annet reduksjonsmiddel omdanne en betydelig del av oksidene til rent metall. Dybden av slik rengjøring avhenger av urenheters evne til å diffundere fra volumet til overflaten, og bestemmes derfor av varigheten og temperaturen til varmebehandlingen.

Isolering av sekundære faser. En viktig effekt ligger til grunn for de fleste modusene for varmebehandling av legeringer. Det er assosiert med det faktum at løseligheten i fast tilstand av legeringskomponenter avhenger av temperaturen. I motsetning til rent metall, der alle atomer er like, i en to-komponent, for eksempel en fast løsning, er det atomer av to forskjellige typer, tilfeldig fordelt over stedene til krystallgitteret. Hvis du øker antall atomer av den andre typen, kan du nå en tilstand der de ikke bare kan erstatte atomer av den første typen. Hvis mengden av den andre komponenten overstiger denne grensen for løselighet i fast tilstand, vises inneslutninger av den andre fasen i likevektsstrukturen til legeringen, som avviker i sammensetning og struktur fra de opprinnelige kornene og er vanligvis spredt mellom dem i form av separate partikler. Slike andrefasepartikler kan ha en dyp effekt på materialets fysiske egenskaper, avhengig av størrelse, form og fordeling. Disse faktorene kan endres ved varmebehandling (varmebehandling).

Varmebehandling er prosessen med å behandle metall og legeringsprodukter ved hjelp av termisk virkning for å endre struktur og egenskaper i en gitt retning. Denne effekten kan også kombineres med kjemisk, deformasjon, magnetisk, etc.

Historisk informasjon om varmebehandling.
Mennesket har brukt varmebehandling av metaller siden eldgamle tider. Selv i den yngre steinalderen, gjelder kald smiing innfødt gull og kobber, primitiv stod overfor fenomenet arbeidsherding, som gjorde det vanskelig å produsere produkter med tynne kniver og skarpe spisser, og for å gjenopprette plastisitet måtte smeden varme opp kaldsmedet kobber i ildstedet. Det tidligste beviset på bruk av mykgjørende gløding av herdet metall dateres tilbake til slutten av 5. årtusen f.Kr. e. Denne glødingen var den første operasjonen innen varmebehandling av metaller når det gjelder utseende. Ved fremstilling av våpen og verktøy fra jern oppnådd ved hjelp av osteblåsingsprosessen, oppvarmet smeden jernmaterialet for varm smiing i en kullsmie. På samme tid ble jernet karburisert, det vil si at sementering fant sted, en av variantene av kjemisk-termisk behandling. Ved å avkjøle et smidd produkt laget av karburisert jern i vann, oppdaget smeden en kraftig økning i hardhet og forbedring av andre egenskaper. Vannslokking av karburisert jern har blitt brukt siden slutten av 2. tidlige 1. årtusen f.Kr. e. Homers Odyssey (8.-7. Århundre f.Kr.) inneholder følgende linjer: "Hvordan en smed kaster en rødglødende øks eller en øks i kaldt vann, og jern suser med en gurgle, sterkere enn jern skjer, blir temperert i ild og vann." På 500-tallet. F.Kr. e. Etruskerne slukket speil med høy tinnbronse i vann (mest sannsynlig å forbedre glansen under polering). Sementering av jern i kull eller organisk materiale, slokking og herding av stål ble mye brukt i middelalderen ved produksjon av kniver, sverd, filer og andre verktøy. Uten å vite essensen av indre transformasjoner i metall, tilskrives middelalderens håndverkere å oppnå høye egenskaper under varmebehandlingen av metaller til manifestasjonen av overnaturlige krefter. Fram til midten av 1800-tallet. menneskelig kunnskap om varmebehandling av metaller var et sett med oppskrifter utviklet på grunnlag av århundrer med erfaring. Kravene til utvikling av teknologi, og først og fremst for utvikling av stålkanonproduksjon, førte til transformasjon av varmebehandling av metaller fra kunst til vitenskap. På midten av 1800-tallet, da hæren forsøkte å erstatte bronse- og støpejernskanonene med kraftigere stål, var problemet med å lage våpenfat med høy og garantert styrke ekstremt akutt. Til tross for at metallurgene kjente oppskriftene for smelting og støping av stål, sprengte våpenfat ofte uten noen åpenbar grunn. D.K.Chernov ved stålverket i Obukhovsky i St. Petersburg, studerte etsede tynne seksjoner fremstilt fra muntene på våpen under et mikroskop og observerte bruddstrukturen på bruddstedet under et forstørrelsesglass, konkluderte med at stål er sterkere, jo finere er strukturen. I 1868 oppdaget Chernov interne strukturelle transformasjoner i kjøling av stål som forekommer ved visse temperaturer. som han kalte de kritiske punktene a og b. Hvis stålet oppvarmes til temperaturer under punkt a, kan det ikke herdes, og for å oppnå en finkornet struktur må stålet varmes opp til temperaturer over punkt b. Oppdagelsen av Chernov av de kritiske punktene for strukturelle transformasjoner i stål gjorde det mulig å vitenskapelig velge varmebehandlingsmodus for å oppnå de nødvendige egenskapene til stålprodukter.

I 1906 oppdaget A. Wilm (Tyskland) aldring etter herding på duraluminet oppfunnet av ham (se Aldring av metaller) den viktigste måten styrking av legeringer på et annet grunnlag (aluminium, kobber, nikkel, jern, etc.). På 30-tallet. Det 20. århundre termomekanisk behandling av aldrende kobberlegeringer dukket opp, og på 50-tallet termomekanisk behandling av stål, noe som gjorde det mulig å øke styrken på produktene betydelig. TIL kombinerte typer Varmebehandling refererer til termomagnetisk behandling, som som et resultat av kjøling av produkter i et magnetfelt forbedrer noen av deres magnetiske egenskaper.

Resultatet av en rekke studier av endringer i metaller og legeringers struktur og egenskaper under termisk påvirkning var en harmonisk teori om varmebehandling av metaller.

Klassifiseringen av typer varmebehandling er basert på hvilken type strukturelle endringer i metallet som oppstår når de utsettes for varme. Varmebehandling av metaller er delt inn i selve termisk behandling, som kun består i termisk virkning på metallet, kjemisk-termisk behandling, som kombinerer termiske og kjemiske effekter, og termomekaniske, som kombinerer termiske effekter og plastisk deformasjon. Selve varmebehandlingen inkluderer følgende typer: gløding av 1. slag, gløding av 2. slag, slokking uten polymorf transformasjon og med polymorf transformasjon, aldring og temperering.

Nitrering - metning av overflaten til metalldeler med nitrogen for å øke hardhet, slitestyrke, utmattelsesgrense og korrosjonsbestandighet... Stål, titan, noen legeringer, ofte legert stål, spesielt krom-aluminium, samt stål som inneholder vanadium og molybden, utsettes for nitrering.
Nitrering av stål skjer ved t 500 650 C i ammoniakk. Over 400 C begynner dissosiasjonen av ammoniakk i henhold til reaksjonen NH3 '3H + N. Det dannede atomnitrogen diffunderer inn i metallet og danner nitrogenfaser. Ved en nitreringstemperatur under 591 C består det nitrerte laget av tre faser (fig.): Μ Fe2N nitrid, ³ Fe4N nitrid, ± nitrogenholdig ferrit som inneholder ca. 0,01% nitrogen ved romtemperatur. Ved en nitreringstemperatur på 600 650 C, mer og ³-fasen, som som et resultat av langsom avkjøling, brytes ned ved 591 C til et eutektoid ± + ³ 1. Hardheten til det nitrerte laget øker til HV \u003d 1200 (tilsvarende 12 H / m2) og forblir ved gjentatt oppvarming opp til 500 600 C, noe som sikrer høy slitestyrke av deler ved forhøyede temperaturer. Nitrert stål er betydelig bedre når det gjelder slitestyrke mot saksherdede og herdede stål. Nitrering er en lang prosess, det tar 20-50 timer å oppnå et lag med en tykkelse på 0,2 0,4 mm. En økning i temperatur akselererer prosessen, men reduserer gjenstand for nitrering, fortinning (for konstruksjonsstål) og fornikling (for rustfritt og varmebestandig stål) brukes. Hardheten til nitreringslaget av varmebestandig stål utføres noen ganger i en blanding av ammoniakk og nitrogen.
Nitrering av titanlegeringer utføres ved 850-950 C i nitrogen med høy renhet (nitrering i ammoniakk brukes ikke på grunn av metallets ømhetens skjørhet).

Under nitrering dannes et øvre tynt nitridlag og en fast løsning av nitrogen i ± titan. Lagdybden i 30 timer er 0,08 mm med en overflatehardhet på HV \u003d 800 850 (tilsvarer 8 8,5 H / m2). Innføringen av noen legeringselementer i legeringen (opptil 3% Al, 3 5% Zr, etc.) øker hastigheten av nitrogendiffusjon, øker dybden av det nitrerte laget, og krom reduserer diffusjonshastigheten. Nitridering av titanlegeringer i sjeldent nitrogen gjør det mulig å oppnå et dypere lag uten en sprø nitridsone.
Nitriding er mye brukt i industrien, inkludert for deler som opererer ved temperaturer opp til 500-600 C (sylinderforinger, veivaksler, gir, ventilpar, deler av drivstoffutstyr osv.).
Lit.: Minkevich A.N., Kjemisk varmebehandling av metaller og legeringer, 2. utgave, M., 1965: Gulyaev A.P.Metallovedenie, 4. utgave, M., 1966.

Høyfrekvente strømmer er i stand til perfekt å takle en rekke metallvarmebehandlingsprosesser. HDTV-installasjonen er perfekt for herding. Til dags dato er det ikke noe utstyr som kan konkurrere på lik linje med induksjonsoppvarming. Produsenter begynte å være mer og mer oppmerksom på induksjonsutstyr, kjøpe det for bearbeiding av produkter og smelting av metall.

Hvorfor er HDTV-installasjon bra for herding

HDTV-installasjon er et unikt utstyr som er i stand til en kort periode med høy kvalitet håndtak metall. For å utføre hver funksjon, bør en bestemt installasjon velges, for eksempel for herding, er det best å kjøpe et ferdig HFC-herdekompleks, der alt allerede er designet for komfortabel herding.
HDTV-installasjonen har en bred liste over fordeler, men vi vil ikke vurdere alt, men fokusere på de som er spesielt egnet for produksjon av HDTV-herding.

HDTV-installasjonen varmes opp på kort tid og begynner å raskt behandle metallet. Når du bruker induksjonsoppvarming, er det ikke behov for å bruke ekstra tid for mellomoppvarming, siden utstyret umiddelbart begynner å behandle metall.
Induksjonsoppvarming krever ikke ekstra tekniske midler, for eksempel bruk av slukkende olje. Produktet er av høy kvalitet, og antall produksjonsfeil reduseres betydelig.
HDTV-installasjonen er helt trygg for ansatte i bedriften, og er også enkel å betjene. Det er ikke nødvendig å ansette høyt kvalifisert personell for å kjøre og programmere utstyret.
Høyfrekvente strømmer gjør det mulig å produsere en dypere herding, siden varme under påvirkning av et elektromagnetisk felt er i stand til å trenge inn i en gitt dybde.

HDTV-installasjonen har en enorm liste med fordeler, som kan være oppført i lang tid. Ved å bruke HDTV-oppvarming for herding, vil du redusere energikostnadene betydelig, og også få muligheten til å øke bedriftens produktivitet.

Installasjon av HDTV - driftsprinsipp for herding

HDTV-installasjonen fungerer på grunnlag av induksjonsoppvarmingsprinsippet. Dette prinsippet var basert på Joule-Lenz og Faraday-Maxwell-lovene om konvertering av elektrisk energi.
Generatoren rekvisita elektrisk energi, som går gjennom induktoren og forvandles til et kraftig elektromagnetisk felt. Virvelstrømmer i det dannede feltet begynner å virke, og når de trenger inn i metallet blir de transformert til termisk energi, og begynner å behandle produktet.

Stålherding er gjort for å gi metallet større holdbarhet. Ikke alle produktene er herdet, men bare de som ofte er utslitt og skadet utenfra. Etter herding blir det øverste laget av produktet veldig sterkt og beskyttet mot korrosjon og mekanisk skade. Herding med høyfrekvente strømmer gjør det mulig å oppnå nøyaktig det resultatet produsenten trenger.

Hvorfor HFC herding

Når det er et valg, oppstår ofte spørsmålet ”hvorfor?”. Hvorfor velge nøyaktig hFC herding, hvis det finnes andre metoder for herding av metall, for eksempel bruk av varm olje.
HFC-herding har mange fordeler, som den har blitt aktivt brukt nylig.

Under påvirkning av høyfrekvente strømmer oppnås oppvarming jevnt over hele overflaten av produktet.
Induksjonsmaskinprogramvaren kan kontrollere herdingsprosessen for å få mer nøyaktige resultater.
HFC-herding gjør det mulig å varme opp produktet til ønsket dybde.
Induksjonsinstallasjonen lar deg redusere antall defekter i produksjonen. Hvis det ofte brukes vekter ved bruk av varme oljer på produktet, vil oppvarming av HFC eliminere dette fullstendig. HFC-herding reduserer antall defekte produkter.
Induksjonsherding beskytter produktet pålitelig og gir økt produktivitet i bedriften.

Induksjonsoppvarming har mange fordeler. Det er en ulempe - i induksjonsutstyr er det veldig vanskelig å herde et produkt med en kompleks form (polyhedroner).

HFC herdingsutstyr

For HFC-herding brukes moderne induksjonsutstyr. Induksjonsinstallasjonen er kompakt og tillater behandling av et betydelig antall produkter på kort tid. Hvis bedriften hele tiden trenger å produsere herding av produkter, er det best å kjøpe et herdekompleks.
Herdingskomplekset inkluderer: en herdemaskin, induksjonsmaskin, manipulator, kjølemodul og, om nødvendig, et sett med induktorer for herdingsprodukter av forskjellige former og størrelser kan legges til.
HFC herdingsutstyr Er en utmerket løsning for herding av metallprodukter av høy kvalitet og for å oppnå nøyaktige resultater i prosessen med metalltransformasjon.

Induksjonsoppvarming skjer ved å plassere arbeidsstykket nær en vekselstrømsleder kalt en induktor. Når en høyfrekvent strøm (HFC) passerer gjennom induktoren, opprettes et elektromagnetisk felt, og hvis et metallprodukt befinner seg i dette feltet, blir en elektromotorisk kraft eksitert i det, noe som får en vekselstrøm med samme frekvens til å passere gjennom produktet som induktorstrømmen.

Dermed induseres en termisk effekt som får produktet til å varme seg opp. Den termiske kraften P, frigitt i den oppvarmede delen, vil være lik:

hvor K er en koeffisient som avhenger av produktets konfigurasjon og størrelsen på gapet som dannes mellom produktets overflater og induktoren; Iin - nåværende styrke; f - strømfrekvens (Hz); r - spesifikk elektrisk motstand (Ohm cm); m - magnetisk permeabilitet (H / E) av stål.

Prosessen med induksjonsoppvarming er betydelig påvirket av et fysisk fenomen som kalles overflateeffekten (hud): strømmen induseres hovedsakelig i overflatelagene, og ved høye frekvenser er strømtettheten i delens kjerne lav. Dybden på det oppvarmede laget er estimert med formelen:

Å øke strømfrekvensen gjør det mulig å konsentrere betydelig kraft i et lite volum av den oppvarmede delen. På grunn av dette blir høyhastighets oppvarming (opptil 500 C / sek) realisert.

Induksjonsvarmeparametere

Induksjonsoppvarming er preget av tre parametere: spesifikk effekt, varmetid og strømfrekvens. Spesifikk kraft er kraften omgjort til varme per 1 cm2 av overflaten til det oppvarmede metallet (kW / cm2). Oppvarmingshastigheten for produktet avhenger av verdien av den spesifikke effekten: jo høyere det er, desto raskere blir oppvarmingen utført.

Oppvarmingstiden bestemmer den totale mengden overført varmeenergi, og derfor oppnådd temperatur. Det er også viktig å ta hensyn til strømfrekvensen, siden dybden av det herdede laget avhenger av det. Frekvensen av strømmen og dybden til det oppvarmede laget er i motsatt forhold (andre formel). Jo høyere frekvens, desto mindre er det oppvarmede metallvolumet. Ved å velge verdien av den spesifikke effekten, oppvarmingsvarigheten og strømfrekvensen, er det mulig å variere de endelige parametrene for induksjonsoppvarming innen et bredt område - hardheten og dybden til det herdede laget under slukking eller det oppvarmede volumet når det varmes opp for stempling.

I praksis er de kontrollerte oppvarmingsparametrene de elektriske parametrene til strømgeneratoren (effekt, strøm, spenning) og varighet. Ved hjelp av pyrometre kan oppvarmingstemperaturen til metallet også registreres. Men oftere er det ikke behov for konstant temperaturregulering, siden den optimale oppvarmingsmodusen er valgt, noe som sikrer en konstant kvalitet av herding eller oppvarming av HFC. Optimal modus herding velges ved å endre de elektriske parametrene. På denne måten herdes flere deler. Videre utsettes delene for laboratorieanalyse med fiksering av hardhet, mikrostruktur, fordeling av det herdede laget i dybde og plan. Ved underkjøling observeres rest ferrit i strukturen til hypoeutektoid stål; når overopphetet, grov-acicular martensitt vises. Tegnene på feil ved oppvarming av HDTV er de samme som med klassiske varmebehandlingsteknologier.

Ved overflateherding med HFC utføres oppvarming til en høyere temperatur enn ved konvensjonell bulkherding. Dette skyldes to grunner. For det første, ved en veldig høy oppvarmingshastighet, øker temperaturene til de kritiske punktene der overgangen av perlitt til austenitt oppstår, og for det andre må denne transformasjonen ha tid til å fullføre på veldig en kort tid oppvarming og hold.

Til tross for at oppvarming under høyfrekvent bråkjøling utføres til en høyere temperatur enn under normal bråkjøling, oppstår ikke overoppheting av metallet. Dette skyldes det faktum at kornet i stål rett og slett ikke har tid til å vokse på veldig kort tid. Det skal også bemerkes at, i sammenligning med volumslokking, er hardheten etter herding med HFC høyere med ca. 2-3 HRC-enheter. Dette gir en høyere slitestyrke og overflatehardhet på delen.

Fordeler med høyfrekvent slukking

høy prosessproduktivitet
enkel justering av tykkelsen på det herdede laget
minimal warpage
nesten fullstendig fravær av skala
muligheten til å automatisere hele prosessen
muligheten for å plassere en herdeenhet i strømmen av maskinering.

Oftest påføres høyfrekvent overflateherding på deler laget av karbonstål med et innhold på 0,4-0,5% C. Etter bråkjøling har disse stål en overflatehardhet på HRC 55-60. Ved høyere karboninnhold er det en risiko for sprekker på grunn av plutselig avkjøling. Sammen med karbonstål brukes også lavlegerte krom, krom-nikkel, krom-silisium og annet stål.

Utstyr for å utføre induksjonsherding (HFC)

Induksjon herding krever spesiell teknologisk utstyr, som inkluderer tre hovedenheter: en strømkilde - en høyfrekvent strømgenerator, en induktor og en enhet for bevegelige deler i maskinen.

En høyfrekvent strømgenerator er elektriske maskiner som avviker i de fysiske prinsippene for dannelsen av en elektrisk strøm i dem.

Elektroniske enheter som fungerer på prinsippet om vakuumrør som konverterer likestrøm til vekselstrøm med generatorer med økt frekvens.
Elektriske maskininnretninger som arbeider på prinsippet om å lede en elektrisk strøm i en leder, bevege seg i et magnetfelt, konvertere en trefasestrøm av industriell frekvens til vekselstrøm med økt frekvens - maskingeneratorer.
Halvledere som fungerer på prinsippet om tyristoranordninger som konverterer likestrøm til vekselstrøm med økt frekvens - tyristoromformere (statiske generatorer).

Generatorer av alle typer varierer i frekvens og effekt av den genererte strømmen

Generatortyper Effekt, kW Frekvens, kHz Effektivitet

Rør 10 - 160 70 - 400 0,5 - 0,7

Maskin 50 - 2500 2,5 - 10 0,7 - 0,8

Tyristor 160 - 800 1-4 0,90 - 0,95

Herding av overflaten små deler (nåler, kontakter, fjærspisser) utføres ved hjelp av mikroinduksjonsgeneratorer. Frekvensen som genereres av dem når 50 MHz, oppvarmingstiden for herding er 0,01-0,001 s.

HFC herdingsmetoder

I henhold til ytelsen til oppvarming skilles induksjon kontinuerlig-sekvensiell herding og samtidig herding.

Kontinuerlig herding i sekvens brukes til lange deler med konstant tverrsnitt (sjakter, aksler, flate overflater på lange produkter). Den oppvarmede delen beveger seg i spolen. Delen av delen, som ligger i et bestemt øyeblikk i induktorens påvirkningssone, blir oppvarmet til herdetemperaturen. Ved utgangen fra induktoren kommer seksjonen inn i spraykjølingssonen. Ulempen med denne oppvarmingsmetoden er den lave produktiviteten i prosessen. For å øke tykkelsen på det herdede laget er det nødvendig å øke varmen ved å redusere bevegelseshastigheten til delen i induktoren. Samtidig herding innebærer en engangsoppvarming av hele overflaten som skal herdes.

Selvherdende effekt etter slukking

Etter fullført oppvarming blir overflaten avkjølt av en dusj eller en vannstrøm direkte i induktoren eller i en separat kjøleenhet. Slik kjøling tillater slukking av enhver konfigurasjon. Ved å måle avkjølingen og endre varigheten, er det mulig å innse effekten av selvherding i stål. Denne effekten består i fjerning av varme som akkumuleres under oppvarming i kjernen av delen til overflaten. Med andre ord, når overflatelaget har avkjølt og gjennomgått martensittisk transformasjon, lagres en viss mengde termisk energi fremdeles i undergrunnslaget, hvis temperatur kan nå den lave tempereringstemperaturen. Etter at kjøling er stoppet, vil denne energien bli fjernet til overflaten på grunn av temperaturforskjellen. Dette eliminerer behovet for ytterligere herding av stål.

Design og produksjon av induktorer for HFC-herding

Spolen er laget av kobberrør som det ledes vann gjennom under oppvarming. Dette forhindrer overoppheting og utbrenthet av induktorene under drift. Induktorer produseres også, kombinert med en herdeanordning - en sprøyte: på den indre overflaten av slike induktorer er det hull gjennom hvilke kjølevæske strømmer til den oppvarmede delen.

For jevn oppvarming er det nødvendig å produsere induktoren på en slik måte at avstanden fra induktoren til alle punkter på produktoverflaten er den samme. Vanligvis er denne avstanden 1,5-3 mm. Når du slukker et produkt med en enkel form, oppfylles denne betingelsen enkelt. For jevn herding må delen flyttes og (eller) roteres i induktoren. Dette oppnås ved å bruke spesielle enheter - sentre eller herdebord.

Utviklingen av induktorens design innebærer først og fremst bestemmelse av formen. I dette tilfellet frastøtes de fra det herdede produktets form og dimensjoner og herdemetoden. I tillegg blir det ved fremstilling av induktorer tatt hensyn til arten av bevegelsen til delen i forhold til induktoren. Økonomien og oppvarmingsytelsen blir også tatt i betraktning.

Kjøling av deler kan brukes på tre måter: vannspray, vannføring, delvis nedsenking i et slukkemiddel. Dusjkjøling kan utføres både i induktorsprøyter og i spesielle slukekamre. Kjøling med en strømning tillater å skape et overtrykk i størrelsesorden 1 atm, noe som bidrar til en mer jevn kjøling av delen. For å sikre intensiv og jevn avkjøling er det nødvendig at vannet beveger seg langs den avkjølte overflaten med en hastighet på 5-30 m / s.