Wyżarzanie w obróbce cieplnej: przegląd
Co to jest wyżarzanie?
Wyżarzanie to proces obróbki cieplnej stosowany w celu zmiany właściwości fizycznych, a czasami chemicznych materiału, zazwyczaj metalu (stopu niklu,rury ze stali nierdzewnej, rura, płyta, pręt). Podstawowym celem wyżarzania jest zmniejszenie twardości, poprawa plastyczności, złagodzenie naprężeń wewnętrznych i udoskonalenie struktury ziaren, dzięki czemu materiał będzie bardziej przydatny w kolejnych procesach produkcyjnych.
Proces wyżarzania Trzy główne etapy:
1. Ogrzewanie: Materiał podgrzewa się do określonej temperatury, w której może nastąpić rekrystalizacja. Temperatura ta jest zwykle wyższa od temperatury rekrystalizacji materiału, ale niższa od jego temperatury topnienia.
2. Moczenie: Materiał utrzymuje się w temperaturze wyżarzania przez pewien czas, aby umożliwić zajście przemiany. Czas namaczania zależy od materiału i pożądanych właściwości.
3. Chłodzenie: Materiał jest chłodzony z kontrolowaną szybkością. Chłodzenie można przeprowadzić w piecu (chłodzenie pieca), w powietrzu (chłodzenie powietrzem) lub przy użyciu innego medium, takiego jak olej lub woda (hartowanie). Szybkość chłodzenia wpływa na końcowe właściwości materiału.
Co to jest wyżarzanie: rodzaje wyżarzania
1. Pełne wyżarzanie: obejmuje ogrzewanie materiału powyżej jego temperatury krytycznej, utrzymywanie go w tej temperaturze, a następnie powolne chłodzenie w piecu. W wyniku tego procesu powstaje gruboziarnista struktura perlityczna, dzięki czemu materiał jest miękki i plastyczny.
2. Wyżarzanie procesowe: Proces ten, stosowany głównie w przypadku stali niskowęglowych, polega na podgrzaniu materiału poniżej jego temperatury krytycznej, przetrzymaniu go, a następnie ochłodzeniu na powietrzu. Zwykle stosuje się go w celu przywrócenia ciągliwości po obróbce na zimno.
3. Wyżarzanie odprężające: Materiał podgrzewa się do niższej temperatury, zwykle poniżej punktu rekrystalizacji, w celu złagodzenia naprężeń wewnętrznych bez znaczącej zmiany jego struktury. Jest to powszechnie stosowane w przypadku komponentów, które zostały poddane spawaniu lub obróbce mechanicznej.
4. Wyżarzanie sferoidyzujące: Proces ten, wykonywany na stalach wysokowęglowych, obejmuje długotrwałe ogrzewanie w temperaturach tuż poniżej punktu krytycznego w celu wytworzenia sferoidalnej mikrostruktury, która poprawia skrawalność i odkształcalność.
5. Wyżarzanie izotermiczne: Materiał podgrzewa się do temperatury powyżej jego punktu krytycznego, a następnie szybko schładza do temperatury poniżej temperatury eutektoidy i trzyma tam aż do zakończenia przemiany. Na koniec schładza się do temperatury pokojowej. W wyniku tego procesu uzyskuje się jednolitą mikrostrukturę i ulepszone właściwości mechaniczne.
Korzyści z wyżarzania:
- Poprawiona ciągliwość: Wyżarzanie zwiększa ciągliwość materiałów, czyniąc je bardziej giętkimi i łatwiejszymi w obróbce podczas kolejnych procesów produkcyjnych.
- Zmniejszona twardość: Zmiękczając materiał, wyżarzanie zmniejsza twardość, ułatwiając obróbkę, formowanie i kształtowanie.
- Uwolnione naprężenia wewnętrzne: proces pomaga wyeliminować naprężenia wewnętrzne, które mogą powstać podczas odlewania, spawania lub obróbki, zapobiegając potencjalnym zniekształceniom i awariom.
- Rafinowana struktura ziarna: Wyżarzanie może udoskonalić strukturę ziarna, poprawiając właściwości mechaniczne i ogólną wydajność materiału.
- Zwiększona skrawalność: Miękkie materiały są łatwiejsze do cięcia i kształtowania, co poprawia wydajność operacji obróbki.
