Proses Perlakuan Panas

Perlakuan panas mengacu pada proses pemrosesan termal logam di mana bahan berada dalam keadaan padat dengan cara pemanasan, pengawetan panas dan pendinginan untuk mendapatkan struktur dan sifat yang diinginkan.

1. Normalisasi: memanaskan bagian baja atau baja ke suhu yang sesuai di atas titik kritis AC3 atau ACM untuk jangka waktu tertentu dan kemudian mendinginkan udara untuk mendapatkan proses perlakuan panas dari struktur perlit.

2. Anil: Benda kerja baja hypoeutectoid dipanaskan hingga 20-40 derajat di atas AC3, dan setelah ditahan untuk jangka waktu tertentu, perlahan-lahan didinginkan dengan tungku (atau dikubur di pasir atau didinginkan dalam kapur) hingga proses perlakuan panas pendinginan di udara di bawah 500 derajat .

3. Perlakuan panas larutan padat: paduan dipanaskan ke wilayah fase tunggal suhu tinggi dan dipertahankan pada suhu konstan, sehingga fase berlebih sepenuhnya larut ke dalam larutan padat, dan kemudian dengan cepat didinginkan untuk mendapatkan larutan padat jenuh.

4. Penuaan: Setelah paduan mengalami perlakuan panas larutan atau deformasi plastik dingin, ketika paduan ditempatkan pada suhu kamar atau disimpan sedikit lebih tinggi dari suhu kamar, sifat-sifatnya berubah seiring waktu.

5. Perawatan larutan padat: larutkan sepenuhnya berbagai fase dalam paduan, perkuat larutan padat, tingkatkan ketangguhan dan ketahanan korosi, hilangkan stres dan lunak, sehingga dapat terus memproses dan membentuk.

6. Perlakuan penuaan: Memanaskan dan mempertahankan suhu pada suhu presipitasi fase penguatan, sehingga fase penguatan diendapkan, dikeraskan, dan kekuatan ditingkatkan.

7. Pendinginan: Proses perlakuan panas di mana baja diustenitisasi dan kemudian didinginkan pada kecepatan pendinginan yang sesuai, sehingga benda kerja dapat mengalami transformasi martensit dan mikrostruktur tidak stabil lainnya di semua atau rentang penampang tertentu.

8. Tempering: Benda kerja yang dipadamkan dipanaskan ke suhu yang sesuai di bawah titik kritis AC1 untuk jangka waktu tertentu, dan kemudian didinginkan dengan metode yang memenuhi persyaratan untuk mendapatkan struktur dan properti yang diperlukan.

9. Carbonitriding baja: Carbonitriding adalah proses menyusup ke dalam karbon dan nitrogen ke permukaan baja secara bersamaan. Secara tradisional, carbonitriding, juga dikenal sebagai cyanidation, banyak digunakan dalam carbonitriding gas suhu menengah dan carbonitriding gas suhu rendah (yaitu, gas soft nitriding). Tujuan utama karbonitriding gas suhu menengah adalah untuk meningkatkan kekerasan, ketahanan aus, dan kekuatan kelelahan baja. Carbonitriding gas suhu rendah terutama nitriding, dan tujuan utamanya adalah untuk meningkatkan ketahanan aus dan ketahanan penyitaan baja.

10. Pendinginan dan tempering: Umumnya merupakan kebiasaan untuk menggabungkan perlakuan panas dengan pendinginan dan tempering suhu tinggi sebagai pendinginan dan tempering. Perawatan pendinginan dan tempering banyak digunakan di berbagai bagian struktural penting, terutama batang penghubung, baut, roda gigi dan poros yang bekerja di bawah beban bolak-balik. Struktur sorben tempered diperoleh setelah perawatan pendinginan dan tempering, dan sifat mekaniknya lebih baik daripada struktur sorbat yang dinormalisasi dengan kekerasan yang sama. Kekerasannya tergantung pada suhu tempering suhu tinggi dan terkait dengan stabilitas tempering baja dan ukuran bagian benda kerja, umumnya antara HB200-350.

11. Mematri: proses perlakuan panas di mana dua benda kerja dipanaskan, dilebur dan diikat bersama dengan logam pengisi mematri.

Kedua, karakteristik proses

Perlakuan panas logam adalah salah satu proses penting dalam pembuatan mesin. Dibandingkan dengan proses pemrosesan lainnya, perlakuan panas umumnya tidak mengubah bentuk dan komposisi kimia keseluruhan benda kerja, tetapi mengubah struktur mikro di dalam benda kerja atau mengubah komposisi kimia permukaan benda kerja. , untuk memberi atau meningkatkan kinerja benda kerja. Hal ini ditandai dengan meningkatkan kualitas intrinsik benda kerja, yang umumnya tidak terlihat dengan mata telanjang. Untuk membuat benda kerja logam memiliki sifat mekanik, sifat fisik, dan sifat kimia yang diperlukan, selain pemilihan bahan yang wajar dan berbagai proses pembentukan, proses perlakuan panas seringkali sangat penting. Baja adalah bahan yang paling banyak digunakan di industri permesinan. Struktur mikro baja itu kompleks dan dapat dikontrol dengan perlakuan panas. Oleh karena itu, perlakuan panas baja adalah kandungan utama dari perlakuan panas logam. Selain itu, aluminium, tembaga, magnesium, titanium, dll. dan paduannya juga dapat mengubah sifat mekanik, fisik, dan kimianya melalui perlakuan panas untuk mendapatkan kinerja yang berbeda.

3. Proses

Proses perlakuan panas umumnya mencakup tiga proses pemanasan, pengawetan panas dan pendinginan, dan kadang-kadang hanya ada dua proses pemanasan dan pendinginan. Proses-proses ini saling berhubungan dan tidak terputus.

Pemanasan adalah salah satu proses penting dari perlakuan panas. Ada banyak metode pemanasan untuk perlakuan panas logam. Yang paling awal menggunakan arang dan batu bara sebagai sumber panas, dan baru-baru ini, bahan bakar cair dan gas digunakan. Penerapan listrik membuat pemanasan mudah dikendalikan dan bebas dari pencemaran lingkungan. Sumber panas ini dapat digunakan untuk pemanasan langsung atau pemanasan tidak langsung melalui garam atau logam cair, serta partikel mengambang.

Ketika logam dipanaskan, benda kerja terkena udara, dan oksidasi dan dekarburisasi sering terjadi (yaitu, kandungan karbon pada permukaan bagian baja berkurang), yang memiliki efek yang sangat buruk pada sifat permukaan bagian-bagian setelah perlakuan panas. Oleh karena itu, logam biasanya harus dipanaskan dalam atmosfer yang terkontrol atau atmosfer pelindung, dalam garam cair dan dalam ruang hampa, dan juga dapat dilindungi dengan metode pelapisan atau pengemasan.

Suhu pemanasan adalah salah satu parameter proses penting dari proses perlakuan panas. Pemilihan dan kontrol suhu pemanasan adalah masalah utama untuk memastikan kualitas perlakuan panas. Suhu pemanasan bervariasi dengan bahan logam yang akan diproses dan tujuan perlakuan panas, tetapi umumnya dipanaskan di atas suhu transisi fase untuk mendapatkan struktur suhu tinggi. Selain itu, transformasi membutuhkan waktu tertentu. Oleh karena itu, ketika permukaan benda kerja logam mencapai suhu pemanasan yang diperlukan, itu harus dipertahankan pada suhu ini untuk jangka waktu tertentu untuk membuat suhu internal dan eksternal konsisten dan struktur mikro berubah sepenuhnya. Periode waktu ini disebut waktu penahanan. Ketika pemanasan kepadatan energi tinggi dan perlakuan panas permukaan digunakan, kecepatan pemanasan sangat cepat, dan umumnya tidak ada waktu penahanan, sedangkan waktu penahanan perlakuan panas kimia seringkali lebih lama.

Pendinginan juga merupakan langkah yang sangat diperlukan dalam proses perlakuan panas. Metode pendinginan bervariasi dengan proses yang berbeda, terutama mengendalikan laju pendinginan. Umumnya, laju pendinginan anil adalah yang paling lambat, laju pendinginan normalisasi lebih cepat, dan laju pendinginan pendinginan lebih cepat. Namun, ada juga persyaratan yang berbeda karena jenis baja yang berbeda. Misalnya, baja yang dikeraskan berlubang dapat dikeraskan dengan laju pendinginan yang sama dengan normalisasi.

Empat, klasifikasi proses

Proses perlakuan panas logam secara kasar dapat dibagi menjadi tiga kategori: perlakuan panas keseluruhan, perlakuan panas permukaan dan perlakuan panas kimia. Menurut media pemanas yang berbeda, suhu pemanasan dan metode pendinginan, setiap kategori dapat dibagi menjadi beberapa proses perlakuan panas yang berbeda. Logam yang sama mengadopsi proses perlakuan panas yang berbeda untuk mendapatkan struktur yang berbeda dan dengan demikian memiliki sifat yang berbeda. Baja adalah logam yang paling banyak digunakan dalam industri, dan struktur mikro baja juga yang paling kompleks, sehingga ada banyak jenis proses perlakuan panas baja.

Perlakuan panas keseluruhan adalah proses perlakuan panas logam yang memanaskan benda kerja secara keseluruhan, dan kemudian mendinginkannya pada tingkat yang sesuai untuk mendapatkan struktur metalografi yang diperlukan untuk mengubah sifat mekaniknya secara keseluruhan. Perlakuan panas keseluruhan baja umumnya memiliki empat proses dasar: anil, normalisasi, pendinginan dan tempering.

Proses berarti:

Anil adalah untuk memanaskan benda kerja ke suhu yang sesuai, mengadopsi waktu penahanan yang berbeda sesuai dengan ukuran bahan dan benda kerja, dan kemudian perlahan-lahan mendinginkannya, tujuannya adalah untuk membuat struktur internal logam mencapai atau mendekati keadaan kesetimbangan, mendapatkan kinerja dan kinerja proses yang baik, atau untuk pendinginan lebih lanjut Bersiaplah untuk organisasi.

Normalisasi adalah memanaskan benda kerja ke suhu yang sesuai dan kemudian mendinginkannya di udara. Efek normalisasi mirip dengan anil, tetapi struktur yang diperoleh lebih halus. Ini sering digunakan untuk meningkatkan kinerja pemotongan bahan, dan kadang-kadang digunakan untuk beberapa bagian dengan persyaratan rendah. sebagai perlakuan panas akhir.

Pendinginan adalah dengan cepat mendinginkan benda kerja dalam media pendinginan seperti air, minyak atau garam anorganik lainnya dan larutan berair organik setelah pemanasan dan menjaga benda kerja tetap hangat. Setelah pendinginan, baja menjadi keras, tetapi pada saat yang sama menjadi rapuh. Untuk menghilangkan kerapuhan dalam waktu, umumnya perlu untuk meredam tepat waktu.

Untuk mengurangi kerapuhan bagian baja, bagian baja yang padam disimpan pada suhu yang sesuai lebih tinggi dari suhu kamar tetapi lebih rendah dari 650 ° C untuk waktu yang lama, dan kemudian didinginkan. Proses ini disebut tempering. Anil, normalisasi, pendinginan, dan tempering adalah "empat kebakaran" dalam perlakuan panas secara keseluruhan. Di antara mereka, pendinginan dan tempering terkait erat dan sering digunakan bersama, dan tidak ada yang sangat diperlukan. "Empat kebakaran" telah mengembangkan proses perlakuan panas yang berbeda dengan suhu pemanasan dan metode pendinginan yang berbeda. Untuk mendapatkan kekuatan dan ketangguhan tertentu, proses menggabungkan pendinginan dan tempering suhu tinggi disebut pendinginan dan tempering. Setelah beberapa paduan dipadamkan untuk membentuk larutan padat jenuh, mereka disimpan pada suhu kamar atau suhu yang sesuai sedikit lebih tinggi untuk waktu yang lama untuk meningkatkan kekerasan, kekuatan atau sifat listrik dan magnetik paduan. Proses perlakuan panas semacam itu disebut perlakuan penuaan.

Metode menggabungkan deformasi tekanan dan perlakuan panas secara efektif dan dekat untuk membuat benda kerja memperoleh kekuatan dan ketangguhan yang baik disebut perlakuan panas deformasi; perlakuan panas dalam atmosfer tekanan negatif atau vakum disebut perlakuan panas vakum, yang tidak hanya membuat Benda kerja tidak teroksidasi atau didekarburasi, permukaan benda kerja setelah perawatan tetap halus, dan kinerja benda kerja ditingkatkan.

Perlakuan panas permukaan adalah proses perlakuan panas logam yang hanya memanaskan permukaan benda kerja untuk mengubah sifat mekanik permukaan. Agar hanya memanaskan lapisan permukaan benda kerja tanpa membiarkan terlalu banyak panas masuk ke bagian dalam benda kerja, sumber panas yang digunakan harus memiliki kepadatan energi yang tinggi, yaitu, jumlah energi panas yang lebih besar diberikan ke benda kerja per satuan luas, sehingga lapisan permukaan atau area lokalbenda kerja bisa jangka pendek atau instan. mencapai suhu tinggi. Metode utama perlakuan panas permukaan adalah pendinginan api dan perlakuan panas pemanasan induksi. Sumber panas yang umum digunakan adalah api seperti oxyacetylene atau oxypropane, induced current, laser dan electron beam.

Perlakuan panas kimia adalah proses perlakuan panas logam yang mengubah komposisi kimia, struktur dan sifat permukaan benda kerja. Perbedaan antara perlakuan panas kimia dan perlakuan panas permukaan adalah bahwa yang pertama mengubah komposisi kimia permukaan benda kerja. Perlakuan panas kimia adalah memanaskan benda kerja dalam media (gas, cair, padat) yang mengandung karbon, garam atau elemen paduan lainnya, dan menyimpannya untuk waktu yang lama, sehingga lapisan permukaan benda kerja disusupi dengan unsur-unsur seperti karbon, nitrogen, boron dan kromium. Setelah elemen disusupi, proses perlakuan panas lainnya seperti pendinginan dan temper kadang-kadang dilakukan. Metode utama perlakuan panas kimia adalah karburasi, nitriling, dan metalisasi.

Perlakuan panas adalah salah satu proses penting dalam pembuatan suku cadang dan alat mekanis. Secara umum, ini dapat memastikan dan meningkatkan berbagai sifat benda kerja, seperti ketahanan aus, ketahanan korosi, dll. Ini juga dapat meningkatkan struktur dan keadaan stres kosong untuk memfasilitasi berbagai pemrosesan dingin dan panas.

Sebagai contoh: besi cor putih dapat menjadi besi cor yang mudah dibentuk setelah perawatan anil jangka panjang untuk meningkatkan plastisitas; roda gigi mengadopsi proses perlakuan panas yang benar, dan masa pakai dapat digandakan atau puluhan kali lebih tinggi daripada roda gigi tanpa perlakuan panas; Menyusup ke beberapa elemen paduan memiliki beberapa sifat baja paduan yang mahal, yang dapat menggantikan beberapa baja tahan panas dan baja tahan karat; hampir semua alat dan cetakan perlu dipanaskan sebelum dapat digunakan.

Mengapa pipa baja perlu dipanaskan?

Fungsi perlakuan panas adalah untuk meningkatkan sifat mekanik pipa baja dan pipa baja presisi, menghilangkan tegangan sisa dan meningkatkan kinerja pemesinan pipa baja.

Menurut berbagai tujuan perlakuan panas, proses perlakuan panas dapat dibagi menjadi dua kategori: perlakuan panas awal dan perlakuan panas akhir.

1. Perlakuan panas persiapan

Tujuan dari perlakuan panas persiapan adalah untuk meningkatkan kemampuan proses, menghilangkan tekanan internal dan menyiapkan struktur metalografi yang baik untuk perlakuan panas akhir. Proses perlakuan panas meliputi anil, normalisasi, penuaan, pendinginan dan temper, dll.

(1) Anil dan normalisasi

Anil dan normalisasi digunakan untuk blanko yang bekerja panas. Baja karbon dan baja paduan dengan kandungan karbon lebih besar dari 0, 5% sering dianil untuk mengurangi kekerasannya dan mudah dipotong; baja karbon dan baja paduan dengan kandungan karbon kurang dari 0, 5%, untuk menghindari menempel pada pisau ketika kekerasannya terlalu rendah, Dan penggunaan perawatan normalisasi. Anil dan normalisasi masih dapat memurnikan biji-bijian dan struktur yang seragam untuk mempersiapkan perlakuan panas selanjutnya. Anil dan normalisasi biasanya dijadwalkan setelah fabrikasi kosong dan sebelum pemesinan kasar.

(2) Perawatan penuaan

Perawatan penuaan terutama digunakan untuk menghilangkan stres internal yang dihasilkan dalam pembuatan dan pemesinan kosong.

Untuk menghindari beban kerja transportasi yang berlebihan, untuk suku cadang dengan presisi umum, perawatan penuaan dapat diatur sebelum selesai. Namun, untuk suku cadang dengan persyaratan presisi tinggi (seperti kotak mesin bor koordinat, dll.), Dua atau beberapa prosedur perawatan penuaan harus diatur. Bagian sederhana umumnya tidak mengalami perawatan penuaan.

Selain coran, untuk beberapa bagian presisi dengan kekakuan yang buruk (seperti sekrup timah presisi), untuk menghilangkan tekanan internal yang dihasilkan selama pemrosesan dan menstabilkan akurasi pemesinan bagian-bagian tersebut, beberapa perawatan penuaan sering diatur antara roughing dan semi-finishing. Untuk beberapa bagian poros, perawatan penuaan juga harus diatur setelah proses pelurusan.

(3) Pendinginan dan temper

Pendinginan dan tempering adalah perawatan tempering suhu tinggi setelah pendinginan, yang dapat memperoleh struktur sorben temper yang seragam dan teliti untuk mempersiapkan pengurangan deformasi selama pendinginan permukaan berikutnya dan perawatan nitriding. Oleh karena itu, pendinginan dan tempering juga dapat digunakan sebagai perlakuan panas awal.

Karena sifat mekanik komprehensif yang baik dari bagian-bagian setelah pendinginan dan temper, beberapa bagian yang tidak memerlukan kekerasan tinggi dan ketahanan aus juga dapat digunakan sebagai proses perlakuan panas akhir.

2. Perlakuan panas akhir

Tujuan perlakuan panas akhir adalah untuk meningkatkan sifat mekanik seperti kekerasan, ketahanan aus dan kekuatan.

1 Pendinginan

Pendinginan termasuk pendinginan permukaan dan pendinginan integral. Diantaranya, pendinginan permukaan banyak digunakan karena deformasi, oksidasi dan dekarburisasi yang lebih sedikit, dan pendinginan permukaan juga memiliki keunggulan kekuatan eksternal yang tinggi dan ketahanan aus yang baik, sambil mempertahankan ketangguhan internal yang baik dan ketahanan benturan yang kuat. Untuk meningkatkan sifat mekanik bagian yang mengeras di permukaan, perlakuan panas seperti pendinginan dan tempering atau normalisasi sering diperlukan sebagai perlakuan panas awal. Rute proses umum adalah: blanking -- penempaan -- normalisasi (anil) -- roughing -- quenching dan tempering -- semi-finishing -- surface quenching -- finishing.

(2) Karburasi dan pendinginan

Karburasi dan pendinginan cocok untuk baja karbon rendah dan baja paduan rendah. Pertama, kandungan karbon dari lapisan permukaan bagian tersebut meningkat. Setelah pendinginan, lapisan permukaan dapat memperoleh kekerasan yang tinggi, sedangkan inti masih mempertahankan kekuatan tertentu dan ketangguhan dan plastisitas yang tinggi. Karburasi dibagi menjadi karburasi keseluruhan dan karburasi lokal. Ketika karburasi lokal, tindakan anti-rembesan (pelapisan tembaga atau pelapisan bahan anti-rembesan) harus diambil untuk bagian yang tidak dikuburasi. Karena deformasi karburasi dan pendinginan yang besar, dan kedalaman karburasi umumnya antara 0, 5 dan 2 mm, proses karburasi umumnya diatur antara semi-finishing dan finishing.

Rute proses umumnya: blanking - penempaan - normalisasi - kasar, semi-finishing - karburasi dan pendinginan - finishing.

Ketika bagian non-karburasi dari bagian karburasi lokal mengadopsi rencana proses menghilangkan lapisan karburasi berlebih setelah meningkatkan penyisihan, proses menghilangkan lapisan karburasi berlebih harus diatur setelah karburasi dan sebelum pendinginan.

(3) Perawatan nitriding

Nitriding adalah metode menyusup ke atom nitrogen ke permukaan logam untuk mendapatkan lapisan senyawa yang mengandung nitrogen. Lapisan nitriding dapat meningkatkan kekerasan, ketahanan aus, kekuatan kelelahan dan ketahanan korosi pada permukaan bagian. Karena suhu nitriding rendah, deformasinya kecil, dan lapisan nitriding tipis (umumnya tidak lebih dari 0,6 ~ 0,7mm), proses nitriding harus diatur sejauh mungkin ke belakang. Untuk mengurangi deformasi selama nitriding, umumnya perlu tempering suhu tinggi untuk menghilangkan stres.

Selain itu, sesuai dengan strukturnya, tungku perlakuan panas terus menerus perapian rol dapat dibagi menjadi tabung baja satu tahap, dua tahap dan tiga tahap. Tungku perapian rol dua tahap atau tiga tahap sebagian besar digunakan untuk perlakuan panas cerah dari pipa baja mulus, dan umumnya disebut tungku perlakuan panas cerah perapian rol. Tungku perlakuan panas terus menerus perapian rol.

Metode perlakuan panas ditentukan pada standar pipa baja mulus; beberapa produk. Standar ini menentukan persyaratan kinerja yang harus dipenuhi oleh pipa baja seamless. Umumnya, perlakuan panas jadi dari pipa baja seamless baja karbon rendah sebagian besar sepenuhnya dianil atau dinormalisasi; sedangkan pipa baja seamless stainless steel austenitic kromium-nikel austenitik mengadopsi perawatan solusi pipa baja Shandong Sinoma.

Setelah pipa baja mulus digulung panas, inklusi non-logam dalam baja (terutama sulfida dan oksida, dan silikat) ditekan ke dalam lembaran tipis, dan fenomena delaminasi (sandwich) terjadi. Tegangan sisa yang disebabkan oleh pendinginan yang tidak merata jauh lebih besar daripada regangan yang disebabkan oleh beban.