Varmebehandling for hovedramme af AHYW maskiner
Anhui Yawei vedtager i øjeblikket varmebehandling af alle metalplader, som kan eliminere materialespændingen med mini deformation i lang tid, hovedsagelig med hovedrammer af CNC Synchro Pressbrakes, cnc auto pressebremsebackgitter, fiberlasermaskiner hovedramme.
Varmebehandling (eller varmebehandling ) er en gruppe industrielle og metalbearbejdningsprocesser, der anvendes til at ændre fysiske og undertiden kemiske egenskaber af et materiale. Den mest almindelige anvendelse er metallurgisk . Varmebehandlinger anvendes også til fremstilling af mange andre materialer, såsom glas . Varmebehandling indebærer brug af opvarmning eller afkøling, normalt til ekstreme temperaturer, for at opnå et ønsket resultat som hærdning eller blødgøring af et materiale. Varmebehandlingsteknikker omfatter glødning , saghærdning , bundfældning , temperering , normalisering og slukning . Det er bemærkelsesværdigt, at mens termen varmebehandling kun finder anvendelse på processer, hvor opvarmning og afkøling gøres til det specifikke formål med hensigtsmæssigt at ændre egenskaber, opstår der ofte opvarmning og afkøling under andre fremstillingsprocesser såsom varmdannelse eller svejsning.
Metalliske materialer består af en mikrostruktur af små krystaller kaldet "korn" eller krystallitter. Kornets natur (dvs. kornstørrelse og sammensætning) er en af de mest effektive faktorer, der kan bestemme metalets overordnede mekaniske opførsel. Varmebehandling giver en effektiv måde til at manipulere metalets egenskaber ved at styre diffusionshastigheden og kølingshastigheden inden for mikrostrukturen. Varmebehandling anvendes ofte til at ændre de mekaniske egenskaber ved en metallegering, manipulerende egenskaber såsom hårdhed, styrke, sejhed, duktilitet og elasticitet.
Der er to mekanismer, der kan ændre en legerings egenskaber under varmebehandling: dannelsen af martensit bevirker, at krystallerne deformeres iboende, og diffusionsmekanismen medfører ændringer i legerings homogenitet.
Krystalstrukturen består af atomer, der er grupperet i et meget specifikt arrangement, kaldet et gitter. I de fleste elementer omordner denne ordre sig selv afhængigt af forhold som temperatur og tryk. Denne omlejring, kaldet allotropi eller polymorfisme, kan forekomme flere gange ved mange forskellige temperaturer for et bestemt metal. I legeringer kan denne omlægning forårsage et element, som normalt ikke opløses til basismetal til pludselig at blive opløseligt, mens en reversering af allotropien vil gøre elementerne enten delvis eller fuldstændig uopløselige.
Når i den opløselige tilstand forårsager diffusionsprocessen atomer af det opløste element at sprede sig ud, forsøger at danne en homogen fordeling inden i krystallerne af basismetalet. Hvis legeringen afkøles til en uopløselig tilstand, kan atomerne af de opløste bestanddele (opløste stoffer) migrere ud af opløsningen. Denne form for diffusion, kaldet nedbør, fører til nucleation, hvor de migrerende atomer grupperer sammen ved korngrænserne. Dette danner en mikrostruktur, der i almindelighed består af to eller flere forskellige faser. Stål, som langsomt er afkølet, danner en lamineret struktur bestående af alternerende lag af ferrit og cementit, der bliver blød perlit. Efter opvarmning af stålet til austenitfasen og derefter quenching det i vand, vil mikrostrukturen være i den martensitiske fase. Dette skyldes, at stålet vil skifte fra austenitfasen til martensitfasen efter slukning. Det skal bemærkes, at nogle perlitter eller ferrit kan være til stede, hvis slukken ikke hurtigt afkøler hele stålet.
I modsætning til jernbaserede legeringer oplever de fleste varmebehandlede legeringer ikke en ferrittransformation. I disse legeringer forstærker kernen ved korngrænserne ofte krystalmatrixens struktur. Disse metaller hærder ved nedbør. Typisk er en langsom proces, afhængigt af temperatur, ofte omtalt som "alderhærdning".
Mange metaller og ikke-metaller udviser en martensitstransformation, når de afkøles hurtigt (med eksterne medier som olie, polymer, vand osv.). Når et metal afkøles meget hurtigt, kan de uopløselige atomer ikke være i stand til at migrere ud af opløsningen i tide. Dette kaldes en "diffusionfri transformation." Når krystalmatrixen ændres til dens lave temperaturarrangement, bliver atomerne af det opløste stof fanget inde i gitteret. De fangede atomer forhindrer krystalmatrixen i at ændre sig fuldstændigt til dets lave temperatur allotrope, hvilket skaber skærebelastninger i gitteret. Når nogle legeringer afkøles hurtigt, såsom stål, hærder martensitetransformationen metallet, mens i andre, som aluminium, bliver legeringen blødere.
Effekter af tid og temperatur
Time-temperatur transformation (TTT) diagram for stål. De røde kurver repræsenterer forskellige afkølingshastigheder (hastighed), når de afkøles fra den øvre kritiske (A3) temperatur. V1 producerer martensit. V2 har perleit blandet med martensit, V3 producerer bainit, sammen med perlit og matensit.
Korrekt varmebehandling kræver præcis temperaturstyring, tidsbesparelse ved en bestemt temperatur og afkølingshastighed. [12]
Med undtagelse af stressaflastning, temperering og aldring begynder de fleste varmebehandlinger ved at opvarme en legering ud over den øvre transformation (A3) temperatur. Denne temperatur betegnes som en "arrestering", fordi der ved A3 temperaturen oplever metallet en periode med hysterese. På dette tidspunkt bruges al varmeenergi til at forårsage krystalændringen, så temperaturen holder op med at stige i kort tid (anholdelser) og fortsætter derefter med at klatre, når ændringen er færdig. [13] Derfor skal legeringen opvarmes over den kritiske temperatur for at en transformation skal forekomme. Legeringen holdes sædvanligvis ved denne temperatur lang nok til, at varmen fuldstændigt trænger ind i legeringen, hvorved den bringes i en fuldstændig fast opløsning.
Fordi en mindre kornstørrelse normalt forbedrer mekaniske egenskaber, såsom sejhed, forskydningsstyrke og trækstyrke, opvarmes disse metaller ofte til en temperatur, der ligger lige over den øvre kritiske temperatur for at forhindre, at kornets opløsning vokser for stor . For eksempel, når stål opvarmes over den øvre kritiske temperatur, små korn af austenit form. Disse bliver større, da temperaturen er forøget. Når den afkøles meget hurtigt, under en martensitstransformation påvirker austenitens kornstørrelse direkte den martensitiske kornstørrelse. Større korn har store korngrænser, der tjener som svage pletter i strukturen. Kornstørrelsen reguleres sædvanligvis for at reducere sandsynligheden for brud.
Diffusionstransformationen er meget tidsafhængig. Køling af et metal vil normalt undertrykke nedbør til en meget lavere temperatur. Austenit findes for eksempel kun over den øvre kritiske temperatur. Men hvis austenitten afkøles hurtigt nok, kan transformationen undertrykkes i hundredvis af grader under den lavere kritiske temperatur. Sådan austenit er stærkt ustabil og vil, hvis den gives tilstrækkelig tid, udfælde i forskellige mikrostrukturer af ferrit og cementit. Kølehastigheden kan anvendes til at styre graden af kornvækst eller kan endda bruges til at producere delvist martensitiske mikrostrukturer. Imidlertid er martensitstransformationen tidsafhængig. Hvis legeringen afkøles til martensitetransformationens (Ms) temperatur før andre mikrostrukturer kan udformes, vil transformationen normalt forekomme lige under lydens hastighed.
Når austenit afkøles langsomt nok til, at en martensitstransformation ikke forekommer, vil austenitkornstørrelsen have en virkning på nukleationshastigheden, men det er generelt temperatur og kølingshastigheden, der styrer kornstørrelsen og mikrostrukturen. Når austenit afkøles ekstremt langsomt, vil den danne store ferritkrystaller fyldt med sfæriske indeslutninger af cementit. Denne mikrostruktur betegnes som "sphereoidite". Hvis afkølet lidt hurtigere, vil der danne grov perlit. Endnu hurtigere, og fint perlit vil danne. Hvis afkølet endnu hurtigere, vil bainite danne sig. Tilsvarende vil disse mikrostrukturer også dannes, hvis de afkøles til en bestemt temperatur og derefter holdes der i en vis tid. [17]
De fleste ikke-jernholdige legeringer opvarmes også for at danne en løsning. Oftest afkøles disse derefter meget hurtigt for at producere en martensitstransformation og sætte opløsningen i en overmættet tilstand. Legeringen, der er i en meget blødere tilstand, kan så blive koldt bearbejdet. Denne kolde arbejde øger legeringens styrke og hårdhed, og defekterne forårsaget af plastisk deformation har tendens til at fremskynde nedbør, hvilket øger hårdheden ud over det, der er normalt for legeringen. Selvom det ikke koldt virker, vil opløsningerne i disse legeringer normalt falde ud, selvom processen kan tage meget længere tid. Nogle gange opvarmes disse metaller til en temperatur, der ligger under den lavere kritiske (A1) temperatur, hvilket forhindrer omkrystallisation for at fremskynde bundfaldet.
Annealing til metalplade
Annealing (metallurgi)
Annealing består i at opvarme et metal til en bestemt temperatur og derefter afkøle med en hastighed, der vil frembringe en raffineret mikrostruktur, enten helt eller delvist at adskille bestanddelene. Kølehastigheden er generelt langsom. Annealing bruges oftest til at blødgøre et metal til koldt arbejde, for at forbedre maskinbearbejdningen eller for at forbedre egenskaber som elektrisk ledningsevne.
I jernholdige legeringer udføres annealing sædvanligvis ved opvarmning af metallet ud over den øvre kritiske temperatur og derefter afkøling meget langsomt, hvilket resulterer i dannelsen af perlit. I både rene metaller og mange legeringer, som ikke kan varmebehandles, bruges glødning til at fjerne hårdheden forårsaget af kold arbejde. Metallet opvarmes til en temperatur, hvor omkrystallisation kan forekomme, hvorved de defekter, der er forårsaget af plastisk deformation, repareres. I disse metaller vil kølehastigheden normalt have lille effekt. De fleste ikke-jernholdige legeringer, der er varmebehandlet, er også annealeret for at lette hårdheden ved kold arbejde. Disse kan langsomt afkøles for at muliggøre fuldstændig udfældning af bestanddelene og frembringe en raffineret mikrostruktur.
Jernholdige legeringer er normalt enten "fuldstændig annealed" eller "proces annealed." Fuldglødning kræver meget langsomt afkøling, for at danne grov perlit. Ved procesglødning kan kølehastigheden være hurtigere; op til og herunder normalisering. Hovedformålet med procesglødning er at fremstille en ensartet mikrostruktur. Ikke-jernholdige legeringer udsættes ofte for en række annealingsteknikker, herunder "omkrystallisationsglødning", "delvis annealing", "fuldglødning" og "endelig glødning". Ikke alle annealingsteknikker involverer omkrystallisering, såsom stressaflastning.
