Thermomechanische Bearbeitung von Metallen und Legierungen. Thermomechanische Behandlung Zweck und Arten der Wärmebehandlung

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SP 16.13330.2011 Stahlkonstruktionen;SP 128.13330.2012 Aluminiumkonstruktionen;

1. Allgemeine Information

Metalle als Materialien haben einen Komplex von Eigenschaften, die für Baumaschinen wertvoll sind - hohe Festigkeit, Duktilität, Schweißbarkeit, Haltbarkeit; die Fähigkeit, unter thermomechanischen und chemischen Einflüssen zu härten und andere Eigenschaften zu verbessern.

Dies ist der Grund für ihre breite Anwendung im Bauwesen und anderen Bereichen der Technik.

In reiner Form werden Metalle aufgrund unzureichender Festigkeit, Härte und hoher Duktilität selten verwendet. Sie werden hauptsächlich als Legierungen mit anderen Metallen und Nichtmetallen wie Kohlenstoff verwendet.

Eisen und seine Legierungen (Stahl C2,14%, Gusseisen C>2,14%) werden als Eisenmetalle bezeichnet, der Rest (Be, Mg, Al, Ti, Cr, Mn, Ni, Cu, Zn usw.) und deren Legierungen - Nichteisenmetalle.

Eisenmetalle werden am häufigsten im Bauwesen verwendet.

Ihre Kosten sind viel niedriger als bei farbigen.

Letztere haben jedoch eine Reihe wertvoller Eigenschaften - hohe spezifische Festigkeit, Duktilität, Korrosionsbeständigkeit und dekorative Wirkung, die den Anwendungsbereich ihrer Anwendung im Bauwesen erweitern, vor allem architektonische und Konstruktionsteile und -konstruktionen aus Aluminium.

Metallklassifizierung

Der Rohstoff für die Herstellung von Eisenmetallen sind Eisenerze, vertreten durch Mineralien der Oxidklasse - Magnetit (FeFeO), Hämatit (FeO), Chromit (FeCrO) usw.

Zur Herstellung von Nichteisenmetallen werden Bauxite verwendet; Sulfid- und Karbonaterze von Kupfer, Nickel, Zink usw.

2. Atomkristallstruktur von Metallen

Metalle und Legierungen im festen Zustand sind kristalline Körper.

Die Atome in ihnen sitzen regelmäßig in den Knoten des Kristallgitters und schwingen mit einer Frequenz von etwa 10 Hz.

С вязь в металлах и сплавах электростатическая, обусловленная силами притяжения и отталкивания между положительно заряженными ионами (атомами) в узлах кристаллической решетки и коллективизированными электронами проводимости, плотность которых составляет 10-10 электронов в 1 см, что в десятки тысяч раз превышает содержание атомов и молекул in der Luft.

Elektromagnetische, optische, thermische und andere Eigenschaften von Metallen hängen von den spezifischen Eigenschaften der Leitungselektronen ab.

Atome im Gitter neigen dazu, eine Position einzunehmen, die dem Minimum ihrer Energie entspricht, und bilden die dichtesten Packungen – kubisches Volumen – und flächenzentriert und hexagonal.

Koordinationszahlen (Packungsdichte) von Kristallgittern. a)kubisch flächenzentriert (K 12); b) körperzentriert (K8);c) sechseckig (K 12)

Die Packungsdichte wird durch die Koordinationszahl charakterisiert, also die Anzahl der Nachbaratome, die den gleichen und kleinsten Abstand zu einem gegebenen Atom haben.

Je höher die Zahl, desto dichter die Packung.

Bei kubisch raumzentrierter Packung ist er gleich 8 (K8); gesichtszentriert - 12 (K12); sechseckig - auch 12 (K12).

Der Abstand zwischen den Mittelpunkten der nächsten Atome im Gitter wird als Gitterperiode bezeichnet.

Die Gitterperiode der meisten Metalle liegt im Bereich von 0,1–0,7 nm.

Viele Metalle unterliegen in Abhängigkeit von der Temperatur strukturellen Veränderungen im Kristallgitter.

So hat Eisen bei Temperaturen unter 910 °C und über 1392 °C eine raumzentrierte Atompackung mit einer Gitterperiode von 0,286 nm und wird als -Fe bezeichnet; im Bereich dieser Temperaturen wird das Kristallgitter von Eisen in ein flächenzentriertes mit einer Periode von 0,364 nm umgeordnet und wird als -Fe bezeichnet.

Die Rekristallisation wird von einer Wärmeabgabe beim Abkühlen und einer Wärmeaufnahme beim Erwärmen begleitet, was in den Diagrammen entlang horizontaler Schnitte aufgezeichnet ist.

Kühlkurve (Heizkurve) des Bügeleisens

Metalle sind polykristalline Körper, die aus einer großen Anzahl kleiner Kristalle mit unregelmäßiger Form bestehen.

Im Gegensatz zu regelmäßig geformten Kristallen werden sie Kristallite oder Körner genannt.

Kristallite sind unterschiedlich orientiert, daher sind die Eigenschaften von Metallen in allen Richtungen mehr oder weniger gleich, d.h. polykristalline Körper sind isotrop.

Für die gleiche Orientierung von Kristalliten wird eine solche imaginäre Isotropie jedoch nicht beobachtet.

Das Kristallgitter von Metallen und Legierungen ist weit von einer idealen Struktur entfernt.

Es enthält Mängel - Leerstellen und Versetzungen.

3. Grundlagen der Eisen- und Stahlerzeugung

Gusseisen wird im Laufe eines Hochofenprozesses gewonnen, der auf der Reduktion von Eisen aus seinen in Eisenerzen enthaltenen natürlichen Oxiden mit Koks bei hoher Temperatur beruht.

Koks verbrennt zu Kohlendioxid.

Beim Durchgang durch heißen Koks wird es zu Kohlenmonoxid, das Eisen im oberen Teil des Ofens nach dem verallgemeinerten Schema FeOFeOFeOFe reduziert.

Beim Abstieg in den unteren heißen Teil des Ofens schmilzt das Eisen in Kontakt mit dem Koks und verwandelt sich durch teilweises Auflösen in Gusseisen.

Das fertige Gusseisen enthält etwa 93 % Eisen, bis zu 5 % Kohlenstoff und eine geringe Menge an Verunreinigungen aus Silizium, Mangan, Phosphor, Schwefel und einigen anderen Elementen, die aus Gangart in Gusseisen übergegangen sind.

Je nach Menge und Form der Bindung von Kohlenstoff und Verunreinigungen mit Eisen haben Gusseisen unterschiedliche Eigenschaften, darunter auch die Farbe, die nach diesem Merkmal in weiß und grau unterteilt wird.

Stahl wird aus Gusseisen gewonnen, indem ein Teil des Kohlenstoffs und der Verunreinigungen daraus entfernt werden. Es gibt drei Hauptmethoden der Stahlherstellung: Konverter, offene Herde und elektrisches Schmelzen.

Der Konverter basiert auf dem Einblasen von geschmolzenem Eisen in große birnenförmige Konvertergefäße mit Druckluft.

Luftsauerstoff oxidiert Verunreinigungen und wandelt sie in Schlacke um; Kohlenstoff brennt aus.

Bei einem geringen Phosphorgehalt in Gusseisen sind die Konverter mit sauren Feuerfestmaterialien ausgekleidet, beispielsweise Dinas, mit einem erhöhten Gehalt mit basischen Periklas-Feuerfestmaterialien.

Dementsprechend wird der darin erschmolzene Stahl traditionell als Bessemer- und Thomas-Stahl bezeichnet.

Das Konverterverfahren zeichnet sich durch eine hohe Produktivität aus, was zu seiner weiten Verbreitung geführt hat.

Zu den Nachteilen gehören erhöhter Metallabfall, Schlackenverunreinigung und das Vorhandensein von Luftblasen, die die Stahlqualität verschlechtern.

Die Verwendung von Sauerstoffstrahl anstelle von Luft in Kombination mit Kohlendioxid und Wasserdampf verbessert die Qualität des Konverterstahls erheblich.

Das Open-Herd-Verfahren wird in speziellen Öfen durchgeführt, in denen Roheisen mit Eisenerz und Schrott (Schrott) zusammengeschmolzen wird.

Das Ausbrennen von Verunreinigungen erfolgt aufgrund von Sauerstoff aus der Luft, die zusammen mit brennbaren Gasen und Eisenerz in der Zusammensetzung von Oxiden in den Ofen eintritt.

Die Zusammensetzung des Stahls lässt sich gut regulieren, was es ermöglicht, hochwertige Stähle für kritische Konstruktionen in Herdöfen zu erhalten.

Elektrisches Schmelzen ist der perfekte Weg, um hochwertige Stähle mit den gewünschten Eigenschaften zu erhalten, erfordert jedoch einen erhöhten Stromverbrauch.

Elektroöfen werden nach der Art ihrer Lieferung in Lichtbogen- und Induktionsöfen unterteilt.

Lichtbogenöfen werden am häufigsten in der Metallurgie eingesetzt. In Elektroöfen werden spezielle Stahlsorten geschmolzen - mittel- und hochlegierte, werkzeug-, hitzebeständige, magnetische und andere.

4. Mechanische Eigenschaften von Metallen

Die mechanischen Eigenschaften werden aus den Ergebnissen von statischen, dynamischen und Ermüdungstests (Dauertests) bestimmt.

Statisch Tests zeichnen sich durch langsames und gleichmäßiges Aufbringen der Last aus. Die wichtigsten sind: Zugversuche, Härte und Bruchzähigkeit.

Für ZugversucheVerwenden Sie Standardproben mit einer berechneten Längeich= 10 d und eine Fläche von 11,3 SONDERN wo (d und SONDERN- jeweils der Durchmesser und die Querschnittsfläche einer Probe von Langprodukten mit rundem, quadratischem oder rechteckigem Querschnitt.

Die Prüfungen werden auf Zugprüfmaschinen mit automatischer Aufnahme des Zugdiagramms durchgeführt.

Abbildung 4 zeigt ein solches Diagramm für Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt.

Kurve 1 charakterisiert das Verhalten des Metalls unter Einwirkung bedingter Spannungen =R/A und die Kurve 2 - unter Einwirkung echter Spannungen, S=R/A, (wo SONDERN und SONDERN- bzw. die Querschnittsfläche der Probe vor dem Testen und in jeder Belastungsstufe bis zum Versagen).

Normalerweise verwenden sie das bedingte Spannungsdiagramm, obwohl die Kurve objektiver ist2.

Metallzugdiagramme: a) für bedingte (durchgezogene Linien) und wahre (gestrichelte Linien) Spannungen; / - Bereich der elastischen Verformung;// - derselbe Kunststoff; /// - Bereich der Rissentwicklung; b) bedingt wahre Spannungen

Die Elastizitätsgrenze wird durch die Spannung bestimmt, bei der die bleibende Dehnungsverformung 0,05 % nicht überschreitet.

Die Streckgrenze wird durch die bedingte Streckgrenze charakterisiert, bei der die bleibende Verformung 0,2 % nicht überschreitet.

Die physikalische Streckgrenze entspricht der Spannung, bei der sich die Probe ohne weitere Belastungserhöhung verformt.

Für im Zugversuch spröde Werkstoffe kommen statische Druckversuche (für Gusseisen), Torsionsversuche (für gehärtete Stähle und Baustähle) und Biegeversuche (für Grau- und Sphäroguss) zum Einsatz.

HärteMetalle Sie werden getestet, indem eine Stahlkugel, ein Diamantkegel oder eine Pyramide unter einer bestimmten Belastung hineingedrückt und anhand des Ausmaßes der erzeugten plastischen Verformung (Eindruck) bewertet wird.

Je nach verwendetem Spitzentyp und Bewertungskriterium wird zwischen Brinell-, Rockwell- und Vickers-Härte unterschieden.

Schema zur Bestimmung der Härte . a) nach Brinell; b) nach Rockwell; c) nach Vickers

Die Vickershärte wird mit HV 5, HV 10 usw. bezeichnet. Je dünner und härter das Metall und die Legierung, desto geringer sollte die Prüflast sein.

Zur Bestimmung der Mikrohärte von kleinen Produkten und Bauteilen aus Metallen wird das Vickers-Verfahren auch in Kombination mit einem metallographischen Mikroskop eingesetzt.

Die Bruchzähigkeitsprüfung von Metallen wird an genormten gekerbten Proben mit Dreipunktbiegung durchgeführt.

Das Verfahren ermöglicht es, den Widerstand eines Metalls gegen Ausbreitung zu bewerten, anstatt gegen die Entstehung eines Risses oder eines rissähnlichen Defekts jeglicher Herkunft, der immer im Metall vorhanden ist.

Die Bruchzähigkeit wird durch den Parameter geschätztZU,der den Spannungsintensitätsfaktor oder den lokalen Anstieg der Zugspannungen (MPa) an der Rissspitze darstellt.

dynamisch Prüfungen von Metallen werden auf Schlagbiegung durch zyklische Wechselbelastung durchgeführt. Für das Schlagbiegen werden Metallproben mit den Abmessungen (1x1x5,5) 10 m mit einem Spannungskonzentrator (Kerbe) in der Mitte getestet

Die Prüfung erfolgt auf einem Pendelschlagwerk. Der Widerstand eines Metalls gegen Schlagbiegung wird Schlagfestigkeit genannt und bezeichnetKCU, KV und KST(wo KSist das Symbol für Schlagfestigkeit undU, V und T -Art und Größe des Spannungskonzentrators).

Die Widerstandsfähigkeit eines Metalls gegen zyklische Belastung wird durch die maximale Belastung charakterisiert, die ein Metall ohne Zerstörung für eine bestimmte Anzahl von Zyklen aushalten kann, und wird als Dauerfestigkeit bezeichnet. Wenden Sie symmetrische und asymmetrische Belastungszyklen an.

In Gegenwart von Belastungskonzentratoren nimmt die Belastungsgrenze stark ab.

5. Kristallisation und Phasenzusammensetzung von Eisen-Kohlenstoff-Legierungen

Kristallisation entwickelt sich nur, wenn das Metall unter die Gleichgewichtstemperatur unterkühlt wird.

Der Kristallisationsprozess beginnt mit der Bildung von Kristallisationskeimen (Kristallisationszentren) und setzt sich mit deren Wachstum fort.

Je nach Kristallisationsbedingungen (Abkühlgeschwindigkeit, Art und Menge der Verunreinigungen) entstehen Kristalle unterschiedlicher Größe von 10 bis 10 nm mit regelmäßiger und unregelmäßiger Form.

Bei Legierungen werden je nach Zustand folgende Phasen unterschieden: flüssige und feste Lösungen, chemische und Zwischenverbindungen (Zwischenphasen, elektronische Verbindungen etc.).

Eine Phase ist ein physikalisch und chemisch homogener Teil eines Systems (Metall oder Legierung), der die gleiche Zusammensetzung, Struktur, den gleichen Aggregatzustand hat und durch eine Trennfläche vom Rest des Systems getrennt ist.

Ein flüssiges Metall ist also ein Einphasensystem, eine Mischung zweier verschiedener Kristalle bzw. das gleichzeitige Vorhandensein von flüssiger Schmelze und Kristallen sind Zwei- und Dreiphasensysteme.

Stoffe, die Legierungen bilden, werden Komponenten genannt

Mischkristalle sind Phasen, in denen eine der Legierungskomponenten ihr Kristallgitter behält, während sich die Atome einer anderen oder anderer Komponenten im Kristallgitter der ersten Komponente (Lösungsmittel) befinden und ihre Abmessungen (Perioden) ändern.

Es gibt feste Lösungen von Substitution und Interstitial.

Im ersten Fall ersetzen die Atome der gelösten Komponente einen Teil der Lösungsmittelatome auf den Plätzen ihres Kristallgitters; im zweiten befinden sie sich in den Zwischenräumen (Hohlräumen) des Kristallgitters des Lösungsmittels und in denen, wo mehr freier Raum ist.

In Substitutionslösungen kann die Gitterperiode je nach Verhältnis der Atomradien des Lösungsmittels und der gelösten Komponente zu- oder abnehmen; bei Embedding-Lösungen - immer mehr.

Interstitielle Mischkristalle entstehen nur in Fällen, in denen die Durchmesser der Atome der gelösten Komponente klein sind.

Beispielsweise können sich in Eisen Molybdän, Chrom, Kohlenstoff, Stickstoff und Wasserstoff lösen und interstitielle feste Lösungen bilden. Solche Lösungen haben eine begrenzte Konzentration, da die Anzahl der Poren im Lösungsmittelgitter begrenzt ist.

6. Änderung der Struktur und Eigenschaften von Stahl

Die Eigenschaft von Eisen-Kohlenstoff-Legierungen, Phasenumwandlungen während der Kristallisation und Wiedererwärmung-Kühlung zu erfahren, die Struktur und Eigenschaften unter dem Einfluss von thermomechanischen und chemischen Einflüssen und Modifikatorverunreinigungen zu verändern, wird in der Metallurgie weithin genutzt, um Metalle mit gewünschten Eigenschaften zu erhalten.

Bei der Entwicklung und Konstruktion von Stahl- und Stahlbetonkonstruktionen von Gebäuden und Bauwerken, technologischen Geräten und Maschinen (Autoklaven, Öfen, Mühlen, Druck- und Nichtdruckleitungen für verschiedene Zwecke, Metallformen für die Herstellung von Bauprodukten, Baumaschinen usw.) , ist es notwendig, klimatische, technologische und Notfall ihre Arbeitsbedingungen zu berücksichtigen.

Niedrige Minustemperaturen senken die Kältesprödigkeitsschwelle, Schlagzähigkeit und Bruchzähigkeit.

Erhöhte Temperatur verringert den Elastizitätsmodul, die Zugfestigkeit und die Streckgrenze, was sich beispielsweise bei Bränden deutlich manifestiert

Bei 600 °C gehen Stahl und bei 200 °C Aluminiumlegierungen vollständig in einen plastischen Zustand über, und Konstruktionen verlieren unter Belastung ihre Stabilität.

Aus diesem Grund haben ungeschützte Metallkonstruktionen einen relativ geringen Feuerwiderstand.

Technologische Ausrüstung - Kessel, Rohrleitungen, Autoklaven, Metallformen sowie Bewehrung von Stahlbetonkonstruktionen, die während des Produktionsprozesses ständig einer zyklischen Erwärmung und Abkühlung im Temperaturbereich von 20-200 ° C und mehr ausgesetzt sind, unterliegen einer thermischen Alterung und sind niedrig -Temperaturanlassen, oft verstärkt durch Korrosion, was bei der Auswahl von Stahlsorten für bestimmte Zwecke berücksichtigt werden muss.

Die wichtigsten Methoden zur Änderung der Struktur und der Eigenschaften von Stahl, die in der Metallurgie verwendet werden, sind:

Einführung in das geschmolzene Metall von Substanzen, die feuerfeste Verbindungen bilden, die Kristallisationszentren sind;

Die Einführung von Legierungselementen, die die Festigkeit der Kristallgitter von Ferrit und Austenit erhöhen, die Diffusionsprozesse der Kohlenstoff- und Karbidfreisetzung und die Bewegung von Versetzungen verlangsamen;

Thermische und thermomechanische Behandlung von Stahl.

Sie zielen hauptsächlich darauf ab, die Körner von Hartstahl zu mahlen, Eigenspannungen abzubauen und seine chemische und physikalische Homogenität zu erhöhen.

Dadurch wird die Härtbarkeit von Stahl erhöht; Härte, Kaltversprödungsschwelle, Anlassversprödung, Neigung zu Wärme- und Verformungsalterung werden reduziert, plastische Eigenschaften von Stahl werden verbessert.

Die spezifischen Merkmale dieser Verfahren werden unten diskutiert.

Legierungselemente werden in Baustähle eingebracht.

Als karbidbildende Elemente dienen sie gleichzeitig als Modifikator-Additive, die für die Keimbildung und Verfeinerung von Stahlkörnern während der Schmelzkristallisation sorgen.

Bei legierten Stahlsorten werden Art und Gehalt der Legierungselemente durch Buchstaben und Zahlen rechts neben den Buchstaben angegeben.

Sie geben den ungefähren Gehalt (%) des Legierungselements an; das Fehlen von Zahlen bedeutet, dass er 1,5 % nicht überschreitet.

Akzeptierte Bezeichnungen von Legierungselementen: A - Stickstoff, B - Niob, C - Wolfram, D - Mangan, D - Kupfer, E - Selen, K - Kobalt, H - Nickel, M - Molybdän, P - Phosphor, P - Bor, C - Silizium, T - Titan, F - Vanadium, X - Chrom, C - Zirkonium, H - Seltene Erde, Yu - Aluminium.

Legierungselemente, die sich in Ferrit und Austenit lösen, reduzieren die Korngröße und Partikel der Karbidphase.

Da sie sich entlang der Korngrenzen befinden, behindern sie deren Wachstum, die Diffusion von Kohlenstoff und anderen Legierungselementen und erhöhen die Beständigkeit des Austenits gegen Unterkühlung.

Daher haben niedriglegierte Stähle eine feinkörnige Struktur und höhere Qualitätsindikatoren.

Thermische und thermomechanische Bearbeitung sind gängige Methoden, um die Struktur zu modifizieren und die Eigenschaften von Stahl zu verbessern.

Es gibt folgende Arten von ihnen: Glühen, Normalisieren, Härten und Anlassen. Das Glühen umfasst die Prozesse der Homogenisierung, Rekristallisation und Beseitigung von Eigenspannungen.

Temperaturbereiche für verschiedene Glüharten: 1 - Homogenisierung; 2 - Niedertemperatur-Rekristallisationsglühen (hohes Anlassen) zur Verringerung der Härte; 3 - Glühen (Anlassen) zum Spannungsabbau; 4 - vollständiges Glühen mit Phasenrekristallisation; 5, 6 - Normalisierung von unter- und übereutektoidem Stahl; 7 - Sphäroidisierung; 8 - unvollständiges Glühen von untereutektoidem Stahl

Blöcke aus legiertem Stahl werden einer Homogenisierung bei 1100–1200 °C für 15–20 h unterzogen, um die chemische Zusammensetzung anzugleichen, dendritische und intrakristalline Segregation zu reduzieren, die einen Sprödbruch während der Druckbehandlung, Anisotropie der Eigenschaften, Flockenbildung und a grobkörnige Struktur.

Rekristallisationsglühen wird verwendet, um die Verhärtung eines verformten Metalls zu entfernen, indem es über die Temperatur der Rekristallisationsschwelle erhitzt, bei dieser Temperatur durchwärmt und abgekühlt wird.

Es gibt kalte und heiße (warme) Verformungen.

Kalt wird bei einer Temperatur unterhalb der Rekristallisationsschwelle und heiß - darüber durchgeführt.

Die Rekristallisation während der Kaltverformung wird als statisch bezeichnet und während der Warmumformung als dynamisch, gekennzeichnet durch eine verbleibende "Warmverfestigung", die zum Härten durch Walzerhitzen nützlich ist.

Das Glühen zum Abbau von Eigenspannungen erfolgt bei 550...650 °C über mehrere Stunden. Es verhindert ein Verziehen von geschweißten Produkten nach dem Schneiden, Richten usw.

Das Normalisieren sieht beim Erhitzen von Langprodukten auf - und übereutektoidem Baustahl ein kurzes Einwirken und Abkühlen an Luft vor.

Es bewirkt eine vollständige Phasenrekristallisation von Stahl, baut innere Spannungen ab, erhöht die Duktilität und Schlagfestigkeit.

Beschleunigtes Abkühlen an Luft führt bei niedrigeren Temperaturen zur Zersetzung von Austenit.

Die Normalisierung wird häufig verwendet, um die Eigenschaften von Baustählen mit niedrigem Kohlenstoffgehalt zu verbessern und das Glühen zu ersetzen. Bei Stählen mit mittlerem Kohlenstoffgehalt und legierten Stählen wird es mit Hochanlassen bei Temperaturen unterhalb der Rekristallisationsschwelle kombiniert.

Abschrecken und Anlassen sorgen für die Verbesserung der Festigkeit und der plastisch-viskosen Eigenschaften von Stahl, die Herabsetzung der Kältesprödigkeitsschwelle und die Empfindlichkeit gegenüber Spannungskonzentratoren.

Das Härten besteht darin, den Stahl zu erhitzen, ihn zu halten, bis der Stahl vollständig austenitisiert ist, und ihn mit einer Geschwindigkeit abzukühlen, die den Übergang von Austenit zu Martensit gewährleistet.

Daher ist das Kristallgitter von Martensit stark verzerrt und erfährt Spannungen aufgrund von Strukturmerkmalen und einer Zunahme des spezifischen Volumens von Martensit gegenüber Austenit um 4...4,25 %.

Martensit ist spröde, hart und fest. Eine ausreichend vollständige martensitische Umwandlung ist jedoch nur für hochgekohlte und legierte Stähle möglich, die eine erhöhte Stabilität von unterkühltem Austenit aufweisen.

In kohlenstoffarmen und niedriglegierten Baustählen ist er klein und daher bildet sich beim Abschrecken auch bei schneller Abkühlung mit Wasser kein oder in geringerer Menge Martensit in Kombination mit Bainit.

Beim schnellen Abkühlen von kohlenstoffarmen Baustählen (C0,25%) (Abschrecken durch Walzerwärmung) zersetzt sich Austenit und es bildet sich ein hochdisperses Ferrit-Zementit-Gefüge aus Perlit-Sorbit und Troostit oder kohlenstoffarmem Martensit und Zementit.

Diese Struktur wird Bainit genannt.

Es hat im Vergleich zu den Zersetzungsprodukten von Austenit in der Perlitregion - Sorbit und Proostit - eine erhöhte Festigkeit, Härte und Beständigkeit, während es eine hohe Plastizität, Viskosität und eine reduzierte Kältekapazitätsschwelle beibehält.

Das Härten von Stahl durch Abschrecken aus der Walzerwärmung beruht auf der Tatsache, dass die dynamische Rekristallisation während der Walzerwärmung unvollständig ist und Bainit eine hohe Dichte von Versetzungen erbt, die in verformtem Austenit gebildet werden.

Die Kombination der plastischen Verformung von Stahl im austenitischen Zustand mit Abschrecken und Anlassen kann seine Festigkeit, Duktilität und Zähigkeit erheblich erhöhen und die Tendenz zur Anlassversprödung beseitigen, die beim Anlassen von legiertem Stahl bei 300 ... 400 ° bei mittlerer Temperatur beobachtet wird C.

Anlassen ist der letzte Arbeitsgang der Wärmebehandlung von Stahl, nach dem er die erforderlichen Eigenschaften erhält.

Es besteht darin, gehärteten Stahl zu erhitzen, auf einer bestimmten Temperatur zu halten und mit einer bestimmten Geschwindigkeit abzukühlen.

Der Zweck des Anlassens besteht darin, das Niveau der Eigenspannungen zu verringern und die Beständigkeit gegen Zerstörung zu erhöhen.

Es gibt drei Arten davon: Niedertemperatur (niedrig) mit Erwärmung auf bis zu 250 °C; Mitteltemperatur (mittel) mit Erwärmung im Bereich von 350–500 °C und Hochtemperatur (hoch) mit Erwärmung auf 500–600 °C.

Die Alterung von Kohlenstoffstahl äußert sich in einer zeitlichen Veränderung seiner Eigenschaften ohne merkliche Veränderung der Mikrostruktur.

Festigkeits- und Kältesprödigkeitsschwelle steigen, Plastizität und Schlagzähigkeit nehmen ab.

Es gibt zwei Arten der Alterung - thermisch und deformierend (mechanisch).

Die Verformung (mechanische) Alterung erfolgt nach plastischer Verformung bei einer Temperatur unterhalb der Rekristallisationsschwelle.

Der Hauptgrund für diese Art der Alterung ist auch die Ansammlung von C- und N-Atomen an Versetzungen, die deren Bewegung behindern.

Mit der Anlassversprödung und Alterung von Stahl begegnen Bauherren beim elektrothermischen Verfahren des Spannens von Bewehrung bei der Herstellung von vorgespannten Stahlbetonkonstruktionen.

7. Gusseisen

Wie oben erwähnt, werden Eisen-Kohlenstoff-Legierungen mit mehr als 2,14 % C als Gusseisen bezeichnet.

Das Vorhandensein von Eutektika im Gefüge von Gusseisen bestimmt ausschließlich seine Verwendung als Gusslegierung. Kohlenstoff in Gusseisen kann in Form von Zementit und Graphit oder beidem vorliegen.

Zementit verleiht dem Bruch eine helle Farbe und einen charakteristischen Glanz; Graphit - graue Farbe ohne Glanz.

Gusseisen, bei dem der gesamte Kohlenstoff in Form von Zementit vorliegt, wird als weiß und in Form von Zementit und freiem Graphit als grau bezeichnet

Abhängig von der Form des Graphits und den Bedingungen seiner Bildung gibt es: graue, hochfeste Gusseisen mit Kugelgraphit und Temperguss.

Phasenzusammensetzung und Eigenschaften von Gusseisen werden maßgeblich durch den darin enthaltenen Gehalt an Kohlenstoff, Silizium und anderen Verunreinigungen sowie durch die Art der Abkühlung und Glühung beeinflusst.

Einfluss des Kohlenstoff- und Siliziumgehalts auf das Gefüge von Gusseisen (schattierter Bereich – die häufigsten Gusseisen):

I - Bereich aus weißem Gusseisen; II - Halbgusseisen; III - perlitischer Grauguss; IV - ferritisch-perlitisches Gusseisen; V - ferritischer Grauguss;L - Ledeburit; P - Perlit; C - Zementit; G - Graphit; F - Ferrit

Weißes Gusseisen hat eine hohe Härte und Festigkeit (HB 4000-5000 MPa), lässt sich schlecht schneiden und ist spröde.

Es wird als Umwandlung in Stahl oder Sphäroguss verwendet.

Hartguss hat eine Struktur aus weißem Gusseisen in der Oberflächenschicht und Grauguss im Kern, was den daraus hergestellten Produkten eine erhöhte Verschleißfestigkeit und Lebensdauer verleiht.

Ungefähre Zusammensetzung von weißem Gusseisen: C = 2,8–3,6 %; Si = 0,5–0,8 %; Mn = 0,4–0,6 %.

Grauguss ist eine Legierung aus Fe-Si-C, mit den unvermeidlichen Verunreinigungen von Mn, P und S.

Die besten Eigenschaften haben untereutektische Gusseisen mit 2,4-3,8 % C, von denen ein Teil bis zu 0,7 % in Form von Zementit vorliegt.

Silizium trägt zur Graphitisierung von Gusseisen bei, Mangan hingegen verhindert diese, erhöht aber die Ausbleichneigung von Gusseisen.

Schwefel ist eine schädliche Verunreinigung, die die mechanischen und Gießeigenschaften von Gusseisen verschlechtert.

Phosphor in einer Menge von 0,2-0,5% beeinflusst die Graphitisierung nicht, erhöht die Fließfähigkeit, erhöht jedoch die Sprödigkeit von Gusseisen.

Die mechanischen und plastischen Eigenschaften von Gusseisen werden durch seine Struktur bestimmt, hauptsächlich durch den Graphitanteil. Je weniger Graphiteinschlüsse, desto kleiner, verzweigter und isolierter voneinander, desto fester und duktiler Gusseisen.

Die Struktur der Metallbasis aus Gusseisen ist untereutektoider oder eutektoider Stahl, d.h. Ferrit + Perlit oder Perlit. Die größte Festigkeit, Härte und Verschleißfestigkeit hat Grauguss mit einer Perlitstruktur der Metallbasis der ungefähren Zusammensetzung: C = 3,2-3,4%; Si - 1,4-2,2 %; Mn = 0,7–1,0 %; P, S 0,15–0,2 %.

Einfluss der Metallbasis und der Form von Graphiteinschlüssen auf die mechanisch-technologischen Eigenschaften von Gusseisen

Physikalische und mechanische Eigenschaften von Gusseisen verschiedener Strukturen

Bezeichnung für Gusseisen	Gusseisenqualität	Struktur der Metallbasis	Graphitform	Härte HB, MPa	Zugfestigkeit, MPa	Relative Ausdehnung, %
Grau	MF-10; SCH-15		Große und mittelgroße Teller	1200-2400	100-150	-
	MF-18; MF-21; MF-24; MF-25; MF-30; SCH-40	Perlit (Sorbit)	Kleine wirbelnde Platten	2550-2900	180-400	-
Sehr langlebig	VCh35-22; VCh40-15; VCh45-10	Ferritisch und ferritisch-perlitisch	kugelförmig	1400-1700; 1400-2020; 1400-2250;
	VCh50-8;	Perlit	kugelförmig	1530-2450;
	VCh60-3;			1920-2770;
	VCh70-2;			2280-3020;
	VCh80-2;			2480-3510;
	VCh100-2			2700-3600	1000
Formbar	KCh30-6;	ferritisch	flockig	1630
	KCH33-8
	KCh35-10
	KCH37-12
	KCh50-4;	Perlit	flockig	2410-2690
	KCh56-4;
	KCh60-3;
	KCh63-2

Graphiteinschlüsse, die die Zugfestigkeit von Grauguss stark verringern, beeinflussen seine Druckfestigkeit, Biegung und Härte praktisch nicht; machen es unempfindlich gegen Spannungskonzentratoren, verbessern die Bearbeitbarkeit.

Grauguss ist mit den Buchstaben C - Grauguss und H - Gusseisen gekennzeichnet.

Die Zahlen danach geben die durchschnittliche Zugfestigkeit (kg/mm) an.

Perlitische Gusseisen umfassen modifizierte Gusseisensorten SCH30-SCH35, die Modifikatoradditive enthalten - Graphit, Ferrosilicium, Silicocalcium in einer Menge von 0,3-0,8% usw.

Um innere Spannungen abzubauen, werden Gussteile bei 500–600 °C geglüht und anschließend langsam abgekühlt.

Modifikation und Glühen erhöhen die Duktilität, Zähigkeit und Lebensdauer von Gusseisen

Mit der Einführung von Grauguss beim Schmelzen von Magnesium in einer Menge von 0,03-0,07% nimmt Graphit im Kristallisationsprozess eine Kugelform anstelle einer Lamellenform an.

Ein solches Gusseisen hat eine hohe Festigkeit, vergleichbar mit der von Gussstahl, gute Gießeigenschaften und Duktilität, Bearbeitbarkeit und Verschleißfestigkeit.

Sphärogusssorten werden mit Buchstaben und Zahlen bezeichnet.

Letzteres bedeutet Zugfestigkeit (kg/mm) und relative Dehnung (%).

Sphäroguss wird durch langfristiges Erhitzen (Glühen) von weißen Gusseisengussstücken erhalten.

Das Glühen wird in zwei Stufen durchgeführt, wobei jeder von ihnen bis zur vollständigen Zersetzung von Ledeburit (Stufe I), Austenit und Zementit (Stufe II) und der Bildung von Ferrit und Graphit ausgesetzt ist.

Letzteres zeichnet sich in diesem Fall in Form von Flocken ab, was dem Gusseisen eine hohe Duktilität verleiht.

Sein Bruch ist samtig schwarz.

Bei beschleunigter Abkühlung entsteht Temperguss auf perlitischer Basis, was die Duktilität verringert und dem Bruch ein leichtes (Stahl-) Aussehen verleiht. Markieren Sie es wie hochfestes Gusseisen.

Der Begriff "Sphäroguss" ist bedingt und charakterisiert den Kunststoff und nicht die technologischen Eigenschaften von Gusseisen, da Produkte daraus wie aus anderen Gusseisen durch Gießen und nicht durch Schmieden erhalten werden.

Im Bauwesen werden alle Arten der betrachteten Gusseisen mit Graphiteinschlüssen verwendet.

Grauguss wird in Bauwerken verwendet, die unter statischer Belastung arbeiten (Säulen, Fundamentplatten, Fußplatten für Fachwerkträger, Träger, Kanalrohre, Schächte, Ventile); высокопрочные и ковкие чугуны, обладающие повышенной прочностью, пластичностью и вязкостью, используют в конструкциях, подвергающихся динамической и вибрационной нагрузке и износу (полы промзданий, фундаменты тяжелого кузнечно-прессового оборудования, подферменные опоры железнодорожных и автодорожных мостов, тюбинги для крепления ответственных транспортных тоннелей под землей , in den Bergen).

8. Nichteisenmetalle

Von den Nichteisenmetallen hat Aluminium die größte Verwendung im Bauwesen, da es eine hohe spezifische Festigkeit, Duktilität, Korrosionsbeständigkeit und Wirtschaftlichkeit aufweist.

Silber, Gold, Kupfer, Zink, Titan, Magnesium, Zinn, Blei und andere werden hauptsächlich als Legierungszusätze und Legierungsbestandteile verwendet und haben daher eine spezielle und begrenzte Verwendung im Bauwesen (besondere Glasarten, einzigartige Objekte - Denkmäler auf Mamaev Kurgan in Wolgograd, auf Poklonnaya Gora, ein Obelisk zu Ehren der Eroberung des Weltraums in Moskau und anderen, in denen Titan, Kupfer und ihre Legierungen weit verbreitet sind; Absperr- und Regelventile und Geräte für Sanitär und Heizung, elektrische Systeme von Gebäuden und Strukturen).

In reiner Form werden Buntmetalle wie Eisen aufgrund ihrer geringen Festigkeit und Härte kaum verwendet.

Aluminium- silberweißes Metall, Dichte 2700 kg/m3 und Schmelzpunkt 658 °C. Sein Kristallgitter ist ein flächenzentrierter Würfel mit einer Periode von 0,40412 nm.

Echte Aluminiumkörner haben wie Eisenkörner eine Blockstruktur und ähnliche Defekte – Leerstellen, interstitielle Atome, Versetzungen, Grenzen mit niedrigem und hohem Winkel zwischen den Körnern.

Eine Festigkeitssteigerung wird durch Zulegieren von Mg, Mn, Cu, Si, Al, Zn, sowie plastische Verformung (Hartarbeit), Härten und Altern erreicht. Alle Aluminiumlegierungen werden in geschmiedete und gegossene Legierungen unterteilt.

Knetlegierungen wiederum werden unterteilt inthermisch gehärtet und nicht gehärtet .

Die wärmegehärteten Legierungen umfassen Al-Mg-Si, Al-Cu-Mg, Al-Zn-Mg; thermisch nicht gehärtet - technisches Aluminium und Zweikomponentenlegierungen Al-Mn und Al-Mg (Maglia).

Kupfer- der Hauptlegierungszusatz von Legierungen - Duraluminium, erhöht die Festigkeit, verringert jedoch die Duktilität und die Korrosionsschutzeigenschaften von Aluminium.

Mangan und Magnesium erhöhen die Festigkeit und Korrosionsschutzeigenschaften; Silizium - Fließfähigkeit und Schmelzbarkeit, verschlechtert aber die Plastizität.

Zink, insbesondere mit Magnesium, erhöht die Festigkeit, verringert jedoch die Beständigkeit gegen Spannungskorrosion.

Um die Eigenschaften von Aluminiumlegierungen zu verbessern, führen sie eine kleine Menge Chrom, Vanadium, Titan, Zirkonium und andere Elemente ein. Eisen (0,3–0,7 %) ist eine unerwünschte, aber unvermeidliche Verunreinigung.

Das Verhältnis der Komponenten in den Legierungen wird basierend auf den Bedingungen für deren Erzielung nach Wärmebehandlung und Alterung von hoher Festigkeit, Bearbeitbarkeit und Korrosionsbeständigkeit ausgewählt.

Legierungen werden nach Sorten bezeichnet, die eine alphabetische und numerische Bezeichnung haben, die die Zusammensetzung und den Zustand der Legierung charakterisieren: M - geglüht (weich); H - kaltverformt; H2 - halbgehärtet; T - gehärtet und natürlich gealtert; T1 - gehärtet und künstlich gealtert; T4 - nicht durchgehärtet und künstlich gealtert.

Hart arbeitend und halbhart arbeitend sind typisch für thermisch gehärtete Legierungen; Härten und Altern - für thermisch gehärtet.

Sorten von technischem Aluminium: AD, AD1 (A - Aluminium, D - Legierung vom Duraluminiumtyp, 1 - charakterisiert den Reinheitsgrad von Aluminium - 99,3%; in der Marke AD - 98,8 A1); hochfest - B95, B96, Schmieden - AK6, AK8 (die Zahlen geben den Gesamtgehalt der Haupt- und Zusatzlegierungselemente in der Legierung an (%).

Marken von thermisch nicht gehärteten Aluminiumlegierungen: AD1M, AMtsM, AMg2M, AMg2N2 (M - weich, Mts - Mangan, Mg2 - Magnesium mit einem Gehalt von 2% in der Legierung).

Numerische Bezeichnung der Aluminiumlegierungssorten: 1915, 1915T, M925, 1935T (die erste Ziffer gibt die Basis der Legierung an - Aluminium; die zweite - die Zusammensetzung der Komponenten; 0 - kommerziell reines Aluminium, 1 - Al-Cu-Mg, 3 - Al-Mg-Si, 4 - Al-Mn, 5- Al-Mg, 9 - Al-Mg-Zn; die letzten beiden sind die Seriennummer der Legierung in ihrer Gruppe).

Die Hauptarten der Wärmebehandlung von Aluminiumlegierungen sind Glühen, Härten und Altern (Anlassen)

Das Glühen erfolgt ohne Phasenumwandlungen und dient dem Spannungsabbau, der Homogenisierung, der Rekristallisation und der Erholung.

Im letzteren Fall werden die ursprünglichen physikalischen und mechanischen Eigenschaften der Legierung wiederhergestellt, die Festigkeit verringert, die Plastizität und die Schlagfestigkeit erhöht, die für technologische Zwecke erforderlich sind.

9. Stahlbewehrung für Stahlbetonkonstruktionen

Zur Bewehrung von Stahlbetonkonstruktionen werden Stab- und Drahtbewehrungen mit glattem und periodischem Profil und Seile aus kohlenstoffarmen und niedriglegierten Stählen verwendet, die durch Abschrecken durch Walzerhitzen, Kalt- oder Warmverformung gehärtet werden.

Diese Anforderungen werden durch hochfeste Stäbe (A-1V - AV1; At-1VC (K) - At-V1C (K) usw.), Draht (B-II, Vr-II) und Seil (K-) besser erfüllt 7, K-9) Bewehrung mit einer Streckgrenze von 590–1410 MPa bzw. einer relativen Dehnung von 8–14 %, die zur Herstellung von vorgespannten Stahlbetonkonstruktionen verwendet wird.

Gleichzeitig wird neben einer Erhöhung der Festigkeit und Rissbeständigkeit von Strukturen um 20-30% der Verbrauch an Bewehrungsstahl im Vergleich zu nicht gespanntem A-I (A-240), A-II (A-300) reduziert. , A-III (A-400) , Vp-I.

Aus Sicht des Korrosionsverhaltens sind jedoch hochfeste, insbesondere vorgespannte Bewehrungen potenziell anfälliger.

Das Korrosionsverhalten der Bewehrung im Beton wird hauptsächlich durch die Änderung der Festigkeit, Duktilität und die Art ihres Bruchs sowie die Tiefe des Korrosionsschadens (mm/Jahr) oder den Gewichtsverlust (g/m Tag oder g/m h) charakterisiert.

Der passive Zustand der thermodynamisch zu Oxidationsreaktionen neigenden Bewehrung im Beton wird durch die stark alkalische Natur des Mediums (pH12) und eine ausreichend dicke (0,01-0,035 m) und dichte Schutzschicht aus Beton gewährleistet.

Gemäß der Oxidfilmtheorie entsteht der passive Verstärkungszustand in oxidierender Umgebung durch die Bildung eines dünnen Oxidfilms auf der Metalloberfläche.

Das Gleichgewichtspotential für die Bildung eines solchen Films ist positiv und beträgt ungefähr 0,63 V, und Eisen im aktiven Zustand beträgt ungefähr -0,4 V.

Sobald die Polarisierung der Anodenabschnitte des Metalls das Potential zur Bildung eines Oxidfilms erreicht, nimmt die Auflösungsstromdichte stark ab und das Metall geht in einen passiven Zustand über.

Dieses charakteristische Potential wird Flade-Potential genannt..

Die Passivierung der Bewehrung im Beton bei einer Temperatur von 20 ± 5 ° C ist in 32-36 Stunden abgeschlossen, nicht nur mit einer sauberen Oberfläche, sondern auch mit Rost.

Der pH-Wert des Mediums charakterisiert jedoch den Bewehrungszustand im Beton mehrdeutig; sie wird maßgeblich durch das Vorhandensein von aktivierenden Ionen bestimmt, die das Auflösungspotential des Metalls in die negative Richtung verschieben; das Metall geht dann in einen aktiven Zustand über.

Eine objektive Beurteilung des elektrochemischen Zustands der Bewehrung im Beton ist nur durch ihre Polarisierbarkeit möglich, d.h. Änderung des Elektrodenpotentials und der Stromdichte.

Nicht alle Betone zeichnen sich durch einen hohen pH-Wert aus.

In autoklavierten Gipsen und Betonen mit aktiven mineralischen Zusätzen ab dem Zeitpunkt ihrer Herstellung pH<12.

In solchen Betonen erfordert die Bewehrung eine Schutzbeschichtung.

Bewehrungsdepassivierung kann auch in der karbonisierten Betonschutzschicht (wo sich die Bewehrung befindet) auftreten, insbesondere an Rissstellen, die bei der Zuordnung der Dicke und Dichte der Schutzschicht je nach Art, Verwendungszweck, Betriebsbedingungen und Lebensdauer von Stahlbetonkonstruktionen.

Lokalisierte Korrosionsläsionen der Metalloberfläche wirken ähnlich wie Spannungskonzentratoren.

In duktilen Weichstählen in der Nähe der Zentren dieser Läsionen kommt es zu einer Spannungsumverteilung, wodurch sich die mechanischen Eigenschaften von Stählen praktisch nicht ändern.

In hochfesten Stählen mit geringer Duktilität mit glattem und periodischem Profil, z. B. V-II und Vr-II, die Zugspannungen nahe der Streckgrenze erfahren (und aus diesem Grund weniger anodisch polarisiert werden können), lokale Korrosion Schäden verursachen eine große Konzentration von schwach entspannenden Spannungen und die Wahrscheinlichkeit eines Sprödbruchs wird.

Daher sind hochfeste Bewehrungsstähle, die für vorgespannte Strukturen empfohlen werden, in der Regel komplex legiert, thermisch und thermomechanisch behandelt, normalisiert und bei 600-650 °C hochgehärtet.

Die Einführung einer kleinen Menge von Legierungszusätzen Cr, Mn, Si, Cu, P, Al und anderen in Bewehrungsstahl zusammen mit einer thermischen und thermomechanischen Behandlung verbessert die mechanischen und 2-3-fachen Korrosionsschutzeigenschaften von Stählen erheblich

10. Stahlkonstruktionen

Die wichtigsten strukturellen Formen und Zwecke von Stahlkonstruktionen sind:Industriebauten, Rahmen und weitgespannte Verkleidungen öffentlicher Gebäude, Brücken und Überführungen, Türme und Masten, Buntglasfenster, Fenster- und Türfüllungen, abgehängte Decken usw.

Die Hauptelemente von Gebäudestrukturen sind:

Stahlblech dick warmgewalzt 4-160 mm dick, 6-12 m lang, 0,5-3,8 m breit, geliefert in Form von Blechen und Rollen; dünn warm- und kaltgewalzt, bis zu 4 mm dick in Coils; Breitregal Universal 6-60 mm stark warmgewalzt mit bearbeiteten, fluchtenden Kanten;

Profilstahl - Winkel, Kanäle, I-Träger, T-Stücke, Rohre usw., aus denen verschiedene symmetrische Abschnitte zusammengesetzt werden, um die Stabilität und Wirtschaftlichkeit von Konstruktionen zu erhöhen;

Warmgewalzte nahtlose Rundrohre mit einem Durchmesser von 25-550 mm und einer Wandstärke von 2,5-75 mm für Radio- und Fernsehmasten;

Elektrogeschweißte runde Rohre mit einem Durchmesser von 8-1620 mm und einer Wandstärke von 1-16 mm; quadratischer und rechteckiger Querschnitt mit Seiten von 60 bis 180 mm und Wandstärken von 3 bis 8 mm. Rohre werden beim Bau von leichten Dächern, Fachwerkwänden, Einfassungen, Buntglasfenstern verwendet;

Kaltgeformte Profile aus Band oder Band mit einer Dicke von 1-8 mm Ihr Hauptanwendungsgebiet ist der leichte, wirtschaftliche Bau von Gebäudehüllen;

Profile für verschiedene Zwecke - Fenster-, Tür- und Laternenrahmen, Kranschienen, verzinkte Profilbeläge, Stahlseile und hochfeste Drähte für Hänge- und Schrägseildächer, Brücken, Masten, vorgespannte Dachkonstruktionen, Rohre, Tanks usw.

Die wichtigsten Arten von Walzprofilen. a) Stahlblech; b) Eckprofile; c) Kanal; d), e), f) I-Träger mit unterschiedlichen Regalbreiten; g) dünnwandige I-Träger und Kanäle; h) nahtlose und elektrogeschweißte Rohre

Arten von kaltgeformten Profilen aus Stahlband oder Band mit einer Dicke von 1 bis 8 mm. a) ungleiche und gleiche Winkel; b) Kanäle; c) beliebiger Abschnitt

Die Liste der gewalzten Profile, die Form, Abmessungen, Masse der Einheit und Toleranzen angibt, wird als Sortiment bezeichnet

Am wirtschaftlichsten und darin sind dünnwandige Profile.

Fragmente von Säulen, Kran- und Brückenträgern, Fachwerken, Trägern, Bögen, Zylinder- und Walmdächern und anderen Strukturen werden aus Primärelementen im Werk hergestellt, die dann zu Blöcken vergrößert und auf der Baustelle montiert werden.

Die Produktion und Installation von Metallkonstruktionen wird von spezialisierten Fabriken und Installationsorganisationen durchgeführt, die eine hohe Produktivität und Qualität der Produkte und der Installation gewährleisten.

Je nach Zweck und Betriebsbedingungen von Metallkonstruktionen, dem Grad der Verantwortung von Gebäuden und Konstruktionen, wird empfohlen, verschiedene Kategorien von Stählen zu verwenden, unter Berücksichtigung ihrer Kältebeständigkeit bei winterlichen Außentemperaturen.

Alle Arten von Strukturen werden in 4 Gruppen eingeteilt, deren Anforderungen und dementsprechend Stahlsorten von der ersten bis zur vierten Gruppe abnehmen.

Und wenn in den ersten drei von ihnen für die wichtigsten kritischen Strukturen hauptsächlich komplexe legierte Stähle, gut geschweißt und kältebeständig, empfohlen werden, dann in der vierten Gruppe für Hilfsstrukturen - gewöhnliche Stähle VSt3sp (ps) (kp).

Das Legieren von Stählen mit geringen Mengen an Kupfer, Phosphor, Nickel, Chrom (z. B. Stähle der ersten und zweiten Gruppe, 15G2AFDps, 10KhSND, 10KhNDP, 12GN2MFAYu usw.) schützt sie besonders wirksam vor atmosphärischer Korrosion.

Die Fähigkeit niedriglegierter Stähle, dichte Schutzrostschichten aus amorphem FeUN zu bilden, führte zur Entstehung sogenannter Cartens.

Sie werden für Konstruktionen von Industriegebäuden, Brücken, Stützen und anderen Konstruktionen verwendet, die unter atmosphärischen Bedingungen arbeiten. Cardens müssen nicht gestrichen werden und korrodieren nicht während der gesamten Lebensdauer der Strukturen. Die Schutzeigenschaften des Films werden durch periodisches Befeuchten - Trocknen verbessert.

Typische Carten-Zusammensetzung 0,09 % C und P; 0,4 % Mn und Cu; 0,8 % Cr und 0,3 % Ni.

11. Aluminiumstrukturen

Als Beginn der Verwendung von Aluminium im Bauwesen kann die Installation eines Aluminiumgesimses auf dem Life Building in Montreal im Jahr 1896 und eines Aluminiumdachs auf zwei religiösen Gebäuden in Rom in den Jahren 1897-1903 angesehen werden.

Beim Wiederaufbau der Stadtbrücke in Pittsburgh (USA) im Jahr 1933 wurden erstmals die tragenden Elemente der Brückenfahrbahn aus Aluminiumschienen und -blechen hergestellt, die 34 Jahre lang erfolgreich betrieben wurden.

Im heimischen Bau wurden Aluminiumkonstruktionen erstmals in den frühen fünfziger Jahren bei der Ausrüstung der Forschungsstation "Nordpol" und dem Bau von Kletterern im Kaukasus eingesetzt.

Aluminium wird im Ausland häufiger verwendet, und der Bausektor verbraucht bis zu 27 % des gesamten Aluminiumverbrauchs in diesen Ländern.

Die Produktion von Aluminium-Baukonstruktionen in ihnen konzentriert sich auf große spezialisierte Werke mit einer Kapazität von 30-40 Tausend Tonnen pro Jahr, die die Produktion verschiedener hochwertiger Produkte gewährleisten.

Die effektivsten von ihnen sind:Paneele von Außenwänden und Verkleidungen ohne Rahmen, abgehängte Decken, zusammenklappbare und Plattenkonstruktionen.

Ein wesentlicher Teil des wirtschaftlichen Effekts wird durch die Reduzierung der Transport- und Betriebskosten aufgrund der erhöhten Korrosionsbeständigkeit und Leichtigkeit von Aluminiumkonstruktionen im Vergleich zu ähnlichen Konstruktionen aus Stahl und Stahlbeton erzielt.

In tragenden Konstruktionen ist der Einsatz von Aluminium wirtschaftlich nicht sinnvoll, mit Ausnahme von weitspannigen Beschichtungen und Fällen erhöhter Aggressivität der Umgebung.

Dies liegt an dem niedrigen Elastizitätsmodul von Aluminium, wodurch es notwendig ist, die Querschnittsabmessungen der Elemente und der Strukturen selbst zu erhöhen, um ihnen die erforderliche Steifigkeit und Stabilität zu verleihen.

Gleichzeitig wird die Festigkeit von Aluminium zu wenig genutzt.

Zudem weist Aluminium im Vergleich zu Stahl eine reduzierte Zyklenfestigkeit und Temperaturbeständigkeit auf.

Diese Mängel können (unter Berücksichtigung der hohen plastischen Eigenschaften von Aluminium) durch die Schaffung von räumlichen Strukturen, einschließlich Stab- und Hängestrukturen, mit gebogenen Elementen, Stanzteilen und Wellblechen überwunden werden, die gleichzeitig tragende und umschließende Funktionen erfüllen.

Aluminium gebogene Profile aus Blech. a) offene einfache Stäbe; b) offene komplexe Stäbchen; c) Wellplatten mit verschiedenen Wellenformen (1 - gerillt; 2 - Membran; 3 - gewellt; 4 - gerippt; 5 - Mulde); d), e) geschlossene Mehrkammerprofile

Arten von extrudierten Profilen. eine solide; b) offen; c) halboffen; d) hohl (geschlossen); e) gepresste Platten; f) Verriegelungsverbindungen von gepaarten Profilen; g) Schnappprofilverbindungen

Aluminiumfensterblöcke und Buntglasfenster bieten im Vergleich zu Holzfenstern keinen signifikanten wirtschaftlichen Effekt, auch nicht unter den Bedingungen des hohen Nordens.

Trotzdem haben sie die besten funktionellen Eigenschaften, Aussehen und hohe Haltbarkeit, die die Zweckmäßigkeit ihrer breiten Anwendung in allen Bauarten vorbestimmen.

Umschließende Aluminiumkonstruktionen von Wänden und Beschichtungen können auf zwei Arten hergestellt werden: aus Paneelen mit vollständiger Werksreife oder aus profilierten oder glatten Blechen, die während des Baus isoliert oder nicht isoliert sind.

Letztere gehören zu unbeheizten Industriegebäuden und Lagerhallen.

Beide Methoden haben ihre Vor- und Nachteile.

Der Einfachheit und Schnelligkeit der Montage von vorgefertigten Paneelen steht das Fehlen einer Umverteilung im Werk bei Verwendung von Flach- oder Profilbändern entgegen. Aber die Installation einer Heizung wird komplizierter.

Beim Fertigbau gibt es ein Problem der Zuverlässigkeit von Verbindungen, insbesondere von profilierten Blechen; mit Band - Installation und Spannung von Bändern für große Spannweiten.

Im Wohnungsbau hat die First-Panel-Methode bisher den größten Einsatz gefunden.

Wand- und Dachplatten bestehen in der Regel aus zwei dünnen, glatten oder profilierten Aluminiumblechen mit dazwischen liegender Dämmung.

Entlang der Kontur der Platte sind in den meisten Fällen Rippen angebracht, die einen Rahmen bilden.

Eine der Aluminiumplatten (normalerweise innen) kann durch Sperrholz-, Asbestzement- oder Kunststoffplatten, Spanplatten und Faserplatten ersetzt werden.

Als Heizung werden Mineralwollplatten, PSB-, PVC-, PSB-S-Schaum und Polyurethanschaum verwendet, die während des technologischen Prozesses zwischen die Häute geschäumt werden. Die Isolierung wird mit Epoxid- oder Gummikleber auf Aluminiumbleche geklebt und ist in den Betrieb des Paneels einbezogen. Die Plattenabmessungen betragen 6 x 1,5 x (0,05-0,15) m, 6,6 x 3 x (0,05-0,2) m und mehr.

Die Dicke von Aluminium-Ummantelungsblechen beträgt 1-2,5 mm. Die empfohlenen Sorten von Aluminiumlegierungen für ihre Herstellung sind AMg2M, AMg2N2, AD31T 1(4-5), 1915.

Im Ausland werden geklebte dreischichtige Rahmen und rahmenlose Platten vom Typ "Sandwich" auf einem Strom in einzelnen Formen oder kontinuierlich in Form eines Endlosbandes hergestellt und am Ende einer automatischen Linie in Produkte eines bestimmten Typs geschnitten Größe.

Um die Witterungsbeständigkeit zu erhöhen und die Optik zu verbessern, werden Aluminiumbleche eloxiert oder mit Polymerverbindungen in verschiedenen Farben lackiert. Um die Steifigkeit und Qualität der Paneele zu verbessern, werden Aluminiumbleche mechanisch vorgespannt.

Dadurch können Sie die Haut in die Arbeit des Paneelrahmens einbeziehen, den Abstand zwischen den Rippen vergrößern, die Welligkeit der Platten beseitigen und einen besseren Klebekontakt mit der Isolierung herstellen.

Im Industriebau werden Aluminiumbleche mit Längs- und Querprofilierung vielfach für Wände und Beschichtungen verwendet.

Die Länge der Platten beträgt 10-30 m oder mehr, die Breite 0,58-1,6 m, die Dicke 0,3-1,62 mm.

Platten mit Querprofilierung, wie "Furral", Snap-rib, Zip-rib für Bedachungen, werden in der Baupraxis in den USA, England, Deutschland, der Schweiz und anderen Ländern verwendet.

Für dieses Dach wird die weiche Aluminiumlegierung AMts verwendet.

Bleche werden in Rollen transportiert. Beim Bau werden sie ausgerollt und an einer Holzkiste befestigt.

Befestigungsbleche vom Typ "Furral" an einer Holzkiste. 1 - Holzkiste; 2 - Blätter "Furral"; 3 - Befestigungsstreifen

Isolierung von Mauerzäunen aus Wellplatten mit Plattenisolierung. 1 - Wellbleche; 2 - Isolierung

Inländische Erfahrungen in der Herstellung von Blechen mit Querprofilierung unterscheiden sich von ausländischen Erfahrungen in der vollständigen Fabrikreife von Rollzäunen einschließlich Isolierung.

Besonders wirkungsvoll sind Einzäunungen von Industriegebäuden aus glatten vorgespannten Aluminiumblechen.

Ihre Kosten sind 20-30% geringer als bei profilierten und die Nutzfläche ist 25-35% größer.

Eine schaumartige Isolierung mit einer strukturierten Schicht, die als Dampfsperre wirkt, wird werkseitig auf die Platten geklebt oder während ihrer Installation auf die Oberfläche der Platten aufgebracht, wie beispielsweise in Italien und Japan, wo geschäumter Polyurethanschaum oder eine geschäumte Zusammensetzung auf Bitumenbasis mit einer Dicke von 6 -8 mm.

Dreischichtige Rollpaneelstruktur: 1 - Wellblech (Träger); 2 - elastische Isolierung; 3 - Dekorfolie (innen); a - die Länge des Wellblechs; b - Paneelbreite; R - Biegeradius der Platte

Faltbare Aluminiumkonstruktionen werden für den Bau von Industrie-, Wohn- und öffentlichen Gebäuden sowie Siedlungen städtischen Typs in schwer zugänglichen Gebieten und im hohen Norden verwendet, wo sie per Flugzeug geliefert werden. Im Vergleich zu herkömmlichen Materialien und Strukturen wird die Masse von Gebäuden um fast das 20-fache, die Bauzeit um das 4-fache und die geschätzten Kosten für 1 m2 Nutzfläche um 15-20 % reduziert. Mit steigendem Fertigbauumsatz erhöht sich der wirtschaftliche Effekt deutlich.

Abgehängte Decken aus Aluminium in Bezug auf technische und wirtschaftliche Indikatoren und eine Vielzahl von erfüllten Funktionen (dekorativ und akustisch, architektonische Planung, Belüftung, Beleuchtung, Sanitär und Hygiene usw.) sind im Vergleich zu abgehängten Decken aus Gips, Asbestzement und Mineral günstig Wollplatten wie "Agmigran" und andere Materialien

Sie sind leichter, verziehen sich nicht, stauben nicht, müssen nicht repariert werden, lassen sich beliebig verformen und farblich eloxieren, was als Korrosionsschutz dient.

Aluminiumtanks werden in zwei Arten hergestellt: zur Lagerung von flüssigen aggressiven Stoffen (saures Öl und Ölprodukte, Essigsäure, konzentrierte Salpetersäure und andere Säuren); zur Lagerung von Flüssiggasen.

Tanks, die zu unterschiedlichen Zeiten in verschiedenen Ländern gebaut wurden, haben ein Volumen von 500 m bis 3500 m und sind in gutem Zustand.

Druck- und drucklose Rohrleitungen aus den Aluminiumsorten AMg2M, AD31T, 1915, 1915T werden zum Transport von Öl und Gas, Halbprodukten der Lebensmittel- und chemischen Industrie, zum Pumpen von Mörtel und Beton verwendet.

Duralrohre mit einem Durchmesser von 38-50 mm werden für Klappgerüste und Gerüste verwendet.

Üblicherweise werden nahtlose und elektrogeschweißte Rohre mit einem Durchmesser von bis zu 200 mm verwendet.

Bei der Verlegung in Böden werden Rohre durch Bitumen-Gummi-Mastix und Polymermaterialien vor Korrosion geschützt.

Die Baupraxis hat positive Beispiele für die Verwendung von Aluminium auch in Lüftungs- und Schornsteinen zur Entfernung von schwefelhaltigen Gasen, die bei der Kondensation gegenüber Stahl aggressiv sind.

Verbindungen von Elementen von Aluminiumkonstruktionen werden ausgeführt:

Argon-Lichtbogen-Elektroschweißen mit nicht abschmelzenden (Wolfram) und abschmelzenden Elektroden;
- Elektrokontaktschweißen (für dünne Bleche);

Annieten für gehärtete Aluminiumelemente und Teile unterschiedlicher Dicke. Das Nieten wird in kaltem Zustand durchgeführt, um beim Heißnieten beobachtete Spalte und interkristalline Korrosion zu vermeiden;

Auf verzinkten und kadmierten Bolzen, Schrauben und Dichtungen;

Beim Einkleben von Schraubverbindungen, Schlössern und Riegeln.

Im Gegensatz zu den eigentlichen thermischen chemisch-thermischen und thermomechanischen Behandlungen beinhalten neben thermischen Einwirkungen auch chemische bzw. Verformungseinwirkungen auf das Metall. Dies verkompliziert das Gesamtbild von Änderungen in der Struktur und den Eigenschaften während der Wärmebehandlung.

Die Ausrüstung für chemisch-thermische und thermomechanische Behandlungen ist in der Regel komplizierter als für die eigentliche Wärmebehandlung. Neben herkömmlichen Heizgeräten gehören dazu beispielsweise Anlagen zur Schaffung einer kontrollierten Atmosphäre, Geräte zur plastischen Verformung.

Im Folgenden betrachten wir die allgemeinen Muster der Struktur- und Eigenschaftsänderungen bei chemisch-thermischen und thermomechanischen Behandlungen und deren Varianten.

"Theorie der Wärmebehandlung von Metallen",
I. I. Novikov

Bei der HTMT wird Austenit im Bereich seiner thermodynamischen Stabilität verformt und anschließend zu Martensit abgeschreckt (siehe Abbildungsschema der Verarbeitung legierter Stähle). Nach dem Abschrecken wird ein niedriges Anlassen durchgeführt. Das Hauptziel der konventionellen Wärmebehandlung mit Umformerwärmung (Walzen und Schmieden) besteht darin, eine spezielle Erwärmung zum Härten zu eliminieren und dadurch einen wirtschaftlichen Effekt zu erzielen. Das Hauptziel von HTMT ist die Verbesserung der mechanischen Eigenschaften...

Von großem Interesse ist das von ML Bernstein entdeckte Phänomen der Vererbung ("Reversibilität") der Härtung von HTMT bei wiederholter Wärmebehandlung. Es hat sich herausgestellt, dass die HTMT-Härtung erhalten bleibt, wenn der Stahl durch kurzes Einwirken auf die Erwärmungstemperatur zum Abschrecken nachgehärtet wird oder wenn der HTMT-gehärtete Stahl zunächst einem hohen Anlassen unterzogen und dann erneut gehärtet wird. Zum Beispiel die Zugfestigkeit von Stahl 37XH3A nach HTMT gemäß dem Regime ...

Die TMT-Verfahren von Stählen wurden seit Mitte der 1950er Jahre im Zusammenhang mit der Suche nach neuen Wegen zur Erhöhung der Strukturfestigkeit intensiv untersucht. Niedertemperatur-Thermomechanische Behandlung (LTMT) Bei der LTMT wird unterkühlter Austenit im Bereich seiner erhöhten Festigkeit, jedoch zwangsläufig unterhalb der Temperatur des Rekristallisationsbeginns, verformt und dann (in Martensit umgewandelt. Danach wird eine Tiefvergütung durchgeführt (nicht siehe Abbildung) Verarbeitungsschema ...

Die Verwendung von HTMT wird durch die folgenden Faktoren eingeschränkt. Die Legierung kann sich in einem so engen Bereich von Erwärmungstemperaturen zum Abschrecken unterscheiden, dass es praktisch unmöglich ist, die Warmumformtemperatur innerhalb solch enger Grenzen zu halten (beispielsweise innerhalb von ± 5°C für D16-Duraluminium). Der optimale Temperaturbereich für die Warmumformung kann deutlich niedriger sein als der Temperaturbereich für das Erhitzen zum Abschrecken. Zum Beispiel beim Pressen von Aluminiumlegierungen …

Das Wesen von PTMT liegt in der Tatsache, dass ein Halbzeug, das nach einer Warmverformung in einem nicht rekristallisierten Zustand erhalten wird, eine nicht rekristallisierte Struktur behält, selbst wenn es zum Abschrecken erhitzt wird. PTMT unterscheidet sich von HTMT dadurch, dass die Vorgänge der Warmverformung und des Erhitzens zum Abschrecken getrennt sind (siehe Abbildung Thermomechanische Behandlung von Alterungslegierungen). PTMT ist in der Technologie der Herstellung von Halbzeugen aus Aluminiumlegierungen weit verbreitet. Es ist lange her...

Bei HTMT werden Warmverformung, Abschrecken durch Verformungserwärmung und Alterung durchgeführt (siehe Abbildung des Schemas der thermomechanischen Behandlung von Alterungslegierungen). Während der Warmverformung nimmt die Dichte der Versetzungen zu und es kommt zu einer Warmhärtung, die während der Verformung selbst infolge der Entwicklung einer dynamischen Polygonisierung und einer dynamischen Rekristallisation teilweise oder vollständig entfernt werden kann. Die Spannungs-Dehnungs-Kurve hat einen Abschnitt mit Fließspannungsanstieg, ...

Die Abbildung zeigt die Hauptschemata von TMT von Alterungslegierungen. Gezackte Linien zeigen plastische Verformung an. Schemata der thermomechanischen Behandlung von Alterungslegierungen Thermomechanische Niedertemperaturbehandlung (LTMT) Die LTMT von Alterungslegierungen ist die erste (in den 1930er Jahren) und die am weitesten verbreitete thermomechanische Behandlung in der Industrie. Der Hauptzweck von LTMT ist die Erhöhung der Festigkeitseigenschaften. Beim LTMT wird die Legierung zunächst konventionell gehärtet, ...

Betrachten wir zunächst die Auswirkung der Kaltverformung auf die Zonenalterung. Es scheint, dass die Verformung durch Erhöhung der Versetzungsdichte und der Konzentration von Leerstellen die Zonenalterung beschleunigen sollte. Aber erstens werden die Zonen homogen erzeugt und nicht auf Versetzungen, und zweitens sind Versetzungen effektive Orte für Leerstellensenken. Eine sehr starke plastische Verformung erhöht die Leerstellenkonzentration (das Verhältnis der Anzahl der Leerstellen zur Anzahl der Atome) nur um 10-6, ...

Die Effizienz der LTMT-Anwendung wird dadurch bestimmt, welche Härtungsphase während der Alterung freigesetzt wird. So ist beispielsweise die zusätzliche Aufhärtung durch das Einbringen der Verformung vor der Warmauslagerung bei Al-Cu-Mg-Legierungen (Härter - Phase S) größer als bei Al-Cu-Legierungen (Härter - Phase θ´). Beim Erhitzen zum Altern nach der Kaltverformung erfolgt die Rekristallisation in der Regel nicht, aber ...

Thermomechanische Bearbeitung von Metallen ist eine Reihe von Verformungs-, Erwärmungs- und Abkühlungsvorgängen, wodurch die Bildung der endgültigen Struktur und Eigenschaften des Materials unter Bedingungen erhöhter Dichte und optimaler Verteilung von strukturellen Unvollkommenheiten erfolgt, die durch plastische Verformung entstehen.

Die thermomechanische Bearbeitung von Stahl erfolgt hauptsächlich nach drei Schemata: Hochtemperatur- (HTMT), Niedertemperatur- (LTMT) und thermomechanische Vorbehandlung (PTMT).

Hauptidee Hochtemperaturverarbeitung besteht in der Auswahl der Walz- und Kühlmodi nach dem Walzen, was die Herstellung eines feinen und gleichmäßigen Korns im fertigen Walzprodukt sicherstellt.

Verarbeitung bei niedriger Temperatur besteht aus einer Erwärmung des Stahls auf 1000..L 100 °C, einer schnellen Abkühlung auf die Temperatur des metastabilen Zustands von Austenit (400 ... 600 °C) und einem hohen Verformungsgrad (bis zu 90 % und mehr) bei diesem Temperatur. Danach wird auf Martensit abgeschreckt und bei 100...400 °C angelassen. Das Ergebnis ist eine deutliche Festigkeitssteigerung im Vergleich zu HTMT, jedoch eine geringere Duktilität und Schlagzähigkeit. Dieses Verfahren ist praktisch nur auf legierte Stähle anwendbar.

Thermomechanische Vorbehandlung Es zeichnet sich durch die Einfachheit des technologischen Prozesses aus: plastische Kaltverformung (erhöht die Versetzungsdichte), Vorrekristallisationserwärmung (bietet Polygonisierung der Ferritstruktur), Härten und Anlassen.

19. Kupfer und Legierungen auf Kupferbasis. Kennzeichnung von Bronze und Messing. Der Einsatz von Kupferbasislegierungen in der Sanitärtechnik.

Kupfer- verformbares viskoses Metall von roter (rosa im Bruch) Farbe, in sehr dünnen Schichten sieht es im Licht grünlich-blau aus.

Die erhaltenen Eigenschaften hängen von der Reinheit ab, und der Gehalt an Verunreinigungen bestimmt die Marke: MOOk - mindestens 99,99% Kupfer, MOK - 99,97%, M1K - 99,95%, M2k - 99,93% Kupfer usw. Sorten nach dem Buchstaben M ( kupfer) geben die bedingte Reinheitszahl und dann die Buchstabenmethode und die Bedingungen für die Gewinnung von Kupfer an: k - Kathode; b - anoxisch; p - desoxidiert; f - mit Phosphor desoxidiert. Schädliche Verunreinigungen, die die mechanischen und technologischen Eigenschaften von Kupfer und seinen Legierungen beeinträchtigen, sind Blei, Wismut, Schwefel und Sauerstoff. Ihr Gehalt an Kupfer ist streng begrenzt: Wismut - nicht mehr als 0,005%, Blei - 0,05% usw.

Kupfer gehört zu den schweren Nichteisenmetallen. Die Dichte beträgt 8890 kg / m 3, der Schmelzpunkt liegt bei 1083 ° C. Reines Kupfer hat eine hohe elektrische und thermische Leitfähigkeit.

Kupfer hat eine hohe Duktilität und eine ausgezeichnete Kalt- und Warmbearbeitbarkeit, gute Gießeigenschaften und eine zufriedenstellende maschinelle Bearbeitbarkeit. Die mechanischen Eigenschaften von Kupfer sind relativ gering: Die Zugfestigkeit beträgt 150...200 MPa, die relative Dehnung 15...25 %.

Zwei- oder Mehrkomponentenlegierungen aus Kupfer mit Zink und anderen Elementen werden genannt Messing.

Messing ist mit dem Buchstaben L (Messing) gekennzeichnet, gefolgt von Zahlen, die den Kupferanteil angeben. Beispielsweise enthält Messing der Marke L68 68 % Kupfer, der Rest ist Zink. Wenn das Messing aus mehreren Komponenten besteht, setzen Sie nach dem Buchstaben L das Symbol anderer Elemente (A - Aluminium, F - Eisen, H - Nickel, K - Silizium, T - Titan, Mts - Mangan, O - Zinn, C - Blei, C - Zink usw.) und Zahlen, die ihren durchschnittlichen Prozentsatz in der Legierung angeben. Die Reihenfolge von Buchstaben und Zahlen in geschmiedetem und gegossenem Messing ist unterschiedlich. Bei Gießereimessingen wird der durchschnittliche Gehalt der Legierungskomponente unmittelbar nach dem Namensbuchstaben angegeben.

Bronze- eine Legierung aus Kupfer mit Zinn, Aluminium, Blei und anderen Elementen, unter denen Zink und Nickel nicht die wichtigsten sind. Zink und Nickel können nur als zusätzliche Legierungselemente in Bronzen eingebracht werden. Aufgrund ihrer chemischen Zusammensetzung werden Bronzen eingeteilt in Zinn bis zinnlos.

Bronze ist mit den Buchstaben Br gekennzeichnet, gefolgt von alphabetischen und numerischen Bezeichnungen der enthaltenen Elemente außer Kupfer. Die Bezeichnung von Elementen in Bronze ist die gleiche wie bei der Markierung von Messing. Das Vorhandensein von Kupfer in der Sorte wird nicht angezeigt, und sein Gehalt wird durch die Differenz bestimmt. In druckverarbeiteten Bronzesorten sind die Namen der Legierungselemente in absteigender Reihenfolge ihrer Konzentration angegeben, und am Ende der Sorte sind in derselben Reihenfolge ihre durchschnittlichen Konzentrationen angegeben. Beispielsweise enthält die Bronzemarke BrOTsS4-4-2.5 4 % Zinn und Zink, 2,5 % Blei, der Rest ist Kupfer. In Gießereibronzen (GOST 613 und 493) wird nach jeder Bezeichnung eines Legierungselements dessen Gehalt angegeben. Wenn sich die Zusammensetzungen von Gießerei- und druckbehandelten Bronzen überschneiden, z. B. BrA9ZhZL.

20. Aluminium und Legierungen auf Aluminiumbasis. Der Einsatz von Aluminiumbasislegierungen in der Sanitärtechnik.

Aluminium ist ein silbrig-weißes Leichtmetall mit einer Dichte von 2,7 g/cm3 und einem Schmelzpunkt von 660°C. Gekennzeichnet durch hohe thermische und elektrische Leitfähigkeit und gute Korrosionsbeständigkeit in vielen aggressiven Umgebungen. Je reiner das Aluminium, desto höher seine Korrosionsbeständigkeit.

Je nach Gehalt an Verunreinigungen wird Aluminium in Gruppen und Qualitäten eingeteilt: hochreines Aluminium A999 - 99,999 % Aluminium, hochreine Qualitäten: A995 - 99,995 %, A99 - 99,99 %, A97 - 99,97 %, A95 - 99,95 % Aluminium, technisch Reinheit mit einem Verunreinigungsgehalt von OD5 ... 1,0 %: A85, A8, A7, A6, A5, AO. Beispielsweise bedeutet die Klasse A85, dass das Metall 99,85 % Aluminium enthält, und die Klasse AO bedeutet 99 % Aluminium. Technisch geschmiedetes Aluminium ist mit ADO und AD1 gekennzeichnet. Als Verunreinigungen im Aluminium können Fe, Si, Cu, Mn, Zn etc. vorhanden sein.

Technisch werden alle Aluminiumlegierungen eingeteilt 2 Klassen:

Gegossen und nicht verformbar.

Duraluminium sind die gebräuchlichsten Legierungen dieser Gruppe, die auf Aluminium, Kupfer und Magnesium basieren. Duraluminium zeichnet sich durch eine Kombination aus hoher Festigkeit und Duktilität aus, sie lassen sich bei Hitze und Kälte gut verformen.

Silumine- Dies ist die allgemeine Bezeichnung für eine Gruppe von Gusslegierungen auf der Basis von Aluminium mit Silizium (4 ... 13% und in einigen Qualitäten bis zu 23%) und einigen anderen Elementen. Silumine haben hohe Gießeigenschaften, eine ausreichend hohe Festigkeit, eine erhöhte Korrosionsbeständigkeit und lassen sich spanend gut verarbeiten.

Prüfung

Materialwissenschaften

Zum Thema: "Wärmebehandlung von Metallen und Legierungen"

Ischewsk

1. Einleitung

2. Zweck und Arten der Wärmebehandlung

4. Härten

6. Alterung

7. Kältebehandlung

8. Thermomechanische Bearbeitung

9. Zweck und Arten der chemisch-thermischen Behandlung

10. Wärmebehandlung von NE-Metalllegierungen

11. Fazit

12. Literatur

Einführung

Die Wärmebehandlung wird in verschiedenen Phasen der Herstellung von Maschinenteilen und Metallprodukten eingesetzt. In einigen Fällen kann es sich um einen Zwischenvorgang handeln, der dazu dient, die Bearbeitbarkeit von Legierungen durch Druck, Schneiden zu verbessern, in anderen Fällen ist es der letzte Vorgang, der die erforderlichen Indikatoren für die mechanischen, physikalischen und betrieblichen Eigenschaften von Produkten oder Halbzeugen liefert Endprodukte. Halbzeuge werden einer Wärmebehandlung unterzogen, um die Struktur zu verbessern, die Härte zu verringern (verbesserte Bearbeitbarkeit) und Teile - um ihnen bestimmte erforderliche Eigenschaften (Härte, Verschleißfestigkeit, Festigkeit und andere) zu verleihen.

Durch die Wärmebehandlung können die Eigenschaften von Legierungen in einem weiten Bereich verändert werden. Die Möglichkeit einer signifikanten Verbesserung der mechanischen Eigenschaften nach der Wärmebehandlung im Vergleich zum Ausgangszustand ermöglicht es, die zulässigen Spannungen zu erhöhen, die Größe und das Gewicht von Maschinen und Mechanismen zu reduzieren und die Zuverlässigkeit und Lebensdauer von Produkten zu erhöhen. Die Verbesserung der Eigenschaften als Ergebnis der Wärmebehandlung ermöglicht die Verwendung von Legierungen mit einfacheren Zusammensetzungen und daher billigeren. Legierungen erhalten auch einige neue Eigenschaften, in Verbindung mit denen sich ihr Anwendungsbereich erweitert.

Zweck und Arten der Wärmebehandlung

Die thermische (thermische) Behandlung ist ein Prozess, dessen Kern das Erhitzen und Abkühlen von Produkten in bestimmten Modi ist, was zu Änderungen der Struktur, Phasenzusammensetzung, mechanischen und physikalischen Eigenschaften des Materials führt, ohne die chemische Zusammensetzung zu verändern.

Der Zweck der Wärmebehandlung von Metallen besteht darin, die erforderliche Härte zu erhalten und die Festigkeitseigenschaften von Metallen und Legierungen zu verbessern. Die Wärmebehandlung wird in thermische, thermomechanische und chemisch-thermische unterteilt. Wärmebehandlung - nur thermische Einwirkung, thermomechanisch - eine Kombination aus thermischer Einwirkung und plastischer Verformung, chemisch-thermisch - eine Kombination aus thermischen und chemischen Einwirkungen. Die Wärmebehandlung wird je nach dem durch ihre Anwendung erzielten Gefügezustand in Glühen (erste und zweite Art), Härten und Anlassen unterteilt.

Glühen

Glühen - Wärmebehandlung, die darin besteht, das Metall auf bestimmte Temperaturen zu erhitzen, zu belichten und anschließend zusammen mit dem Ofen sehr langsam abzukühlen. Sie werden verwendet, um die Bearbeitung von Metallen durch Schneiden zu verbessern, die Härte zu verringern, eine körnige Struktur zu erhalten sowie Spannungen abzubauen, teilweise (oder vollständig) alle Arten von Inhomogenitäten zu beseitigen, die bei früheren Operationen (Bearbeitung) in das Metall eingebracht wurden , Druckbehandlung, Gießen, Schweißen), verbessert die Stahlkonstruktion.

Glühen erster Art. Dies ist ein Glühen, bei dem keine Phasenumwandlungen auftreten, und wenn sie auftreten, beeinflussen sie nicht die Endergebnisse, die für ihren beabsichtigten Zweck vorgesehen sind. Es gibt folgende Glüharten erster Art: Homogenisierung und Rekristallisation.

Homogenisieren- Dies ist ein Glühen mit einer langen Exposition bei einer Temperatur über 950 ° C (normalerweise 1100–1200 ° C), um die chemische Zusammensetzung auszugleichen.

Rekristallisation- Dies ist das Glühen von gehärtetem Stahl bei einer Temperatur, die die Temperatur des Beginns der Rekristallisation übersteigt, um das Härten zu beseitigen und eine bestimmte Korngröße zu erhalten.

Glühen zweiter Art. Dies ist Glühen, bei dem Phasenumwandlungen seinen Verwendungszweck bestimmen. Folgende Typen werden unterschieden: vollständig, unvollständig, diffus, isotherm, leicht, normalisiert (Normalisierung), sphäroidisierend (für körnigen Perlit).

Vollständiges Glühen hergestellt durch Erhitzen von Stahl um 30–50 °C über den kritischen Punkt, Halten bei dieser Temperatur und langsames Abkühlen auf 400–500 °C mit einer Geschwindigkeit von 200 °C pro Stunde für Kohlenstoffstähle, 100 °C pro Stunde für niedriglegierte Stähle und 50 °C für eine Stunde für hochlegierte Stähle. Die Stahlkonstruktion ist nach dem Glühen ausgeglichen und stabil.

Partielles Glühen Es wird durch Erhitzen von Stahl auf eine der Temperaturen im Bereich von Umwandlungen, Halten und langsamem Abkühlen hergestellt. Unvollständiges Glühen wird verwendet, um innere Spannungen zu reduzieren, die Härte zu verringern und die Bearbeitbarkeit zu verbessern.

Diffusionsglühen. Das Metall wird auf Temperaturen von 1100–1200 °C erhitzt, da in diesem Fall die zum Ausgleich der chemischen Zusammensetzung notwendigen Diffusionsprozesse vollständiger ablaufen.

Isothermes Glühen ist wie folgt: Der Stahl wird erhitzt und dann schnell abgekühlt (oft durch Überführung in einen anderen Ofen) auf eine Temperatur unter der kritischen Temperatur von 50–100 ° C. Hauptsächlich für legierte Stähle verwendet. Wirtschaftlich, da konventionelles Glühen (13 - 15) h und isothermes Glühen (4 - 6) h

Sphäroidisierendes Glühen (für körnigen Perlit) besteht darin, den Stahl um 20 - 30 ° C über die kritische Temperatur zu erhitzen, auf dieser Temperatur zu halten und langsam abzukühlen.

Blankglühen erfolgt nach den Verfahren des vollständigen oder unvollständigen Glühens unter Schutzatmosphären oder in Öfen mit Teilvakuum. Es wird verwendet, um die Metalloberfläche vor Oxidation und Entkohlung zu schützen.

Normalisierung- besteht darin, das Metall auf eine Temperatur von (30–50) ºС über dem kritischen Punkt zu erhitzen und anschließend an der Luft abzukühlen. Der Zweck der Normalisierung ist je nach Zusammensetzung des Stahls unterschiedlich. Anstatt zu glühen, werden kohlenstoffarme Stähle normalisiert. Für Stähle mit mittlerem Kohlenstoffgehalt wird Normalisierung anstelle von Abschrecken und Hochtempern verwendet. Stähle mit hohem Kohlenstoffgehalt werden einer Normalisierung unterzogen, um das Zementitnetzwerk zu beseitigen. Anstelle des Glühens wird eine Normalisierung mit anschließendem Hochtempern verwendet, um die Struktur von legierten Stählen zu korrigieren. Das Normalisieren ist ein wirtschaftlicherer Vorgang als das Glühen, da es nicht zusammen mit dem Ofen gekühlt werden muss.

Härten

Härten- dies ist Erhitzen auf die optimale Temperatur, Aussetzen und anschließendes schnelles Abkühlen, um eine Ungleichgewichtsstruktur zu erhalten.

Durch das Härten nehmen Festigkeit und Härte zu und die Duktilität des Stahls ab. Die Hauptparameter während des Härtens sind Aufheiztemperatur und Abkühlgeschwindigkeit. Die kritische Abschreckrate ist die Abkühlrate, die die Bildung einer Struktur ermöglicht - Martensit oder Martensit und Restaustenit.

Je nach Bauteilform, Stahlsorte und gefordertem Eigenschaftsprofil kommen unterschiedliche Härteverfahren zum Einsatz.

Härten in einem Kühler. Das Teil wird auf Härtetemperatur erwärmt und in einem Kühlmittel (Wasser, Öl) abgekühlt.

Härten in zwei Umgebungen (intermittierendes Härten)- Dies ist das Härten, bei dem das Teil nacheinander in zwei Medien gekühlt wird: Das erste Medium ist ein Kühlmittel (Wasser), das zweite ist Luft oder Öl.

Stufenhärtung. Das auf Härtetemperatur erhitzte Teil wird in geschmolzenen Salzen gekühlt, nachdem es für die Zeit gehalten wurde, die zum Temperaturausgleich über den gesamten Abschnitt erforderlich ist, wird das Teil an Luft gekühlt, was hilft, Härtespannungen zu reduzieren.

Isothermes Härten er wird ebenso wie der gestufte in zwei Kühlmedien hergestellt. Die Temperatur des heißen Mediums (Salz-, Nitrat- oder Alkalibäder) ist unterschiedlich: Sie hängt von der chemischen Zusammensetzung des Stahls ab, liegt aber immer 20–100 °C über dem martensitischen Umwandlungspunkt eines bestimmten Stahls. Die abschließende Abkühlung auf Raumtemperatur erfolgt an der Luft. Isothermes Härten ist weit verbreitet für Teile aus hochlegierten Stählen. Nach dem isothermen Härten erhält der Stahl hochfeste Eigenschaften, dh eine Kombination aus hoher Zähigkeit und Festigkeit.

Selbsttemperierung ist in der Werkzeugindustrie weit verbreitet. Das Verfahren besteht darin, dass die Teile nicht bis zur vollständigen Abkühlung in einem Kühlmedium gehalten werden, sondern zu einem bestimmten Zeitpunkt daraus entfernt werden, um eine bestimmte Wärmemenge im Kern des Teils zu speichern, wodurch die anschließendes Tempern erfolgt.

Urlaub

Urlaub Stahl ist der letzte Arbeitsgang der Wärmebehandlung, der das Gefüge und damit die Eigenschaften des Stahls formt. Das Anlassen besteht darin, den Stahl auf unterschiedliche Temperaturen (je nach Art des Anlassens, jedoch immer unterhalb des kritischen Punktes) zu erhitzen, auf dieser Temperatur zu halten und mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten abzukühlen. Zweck des Anlassens ist es, die beim Härteprozess entstehenden Eigenspannungen abzubauen und das notwendige Gefüge zu erhalten.

Abhängig von der Erwärmungstemperatur des gehärteten Teils gibt es drei Arten des Anlassens: hoch, mittel und niedrig.

hoher Urlaub hergestellt bei Heiztemperaturen über 350–600 °C, aber unter dem kritischen Punkt; ein solches Anlassen wird für Baustähle verwendet.

Durchschnittlicher Urlaub hergestellt bei Heiztemperaturen von 350 - 500 °C; Ein solches Anlassen wird häufig für Federn und Federstähle verwendet.

geringer Urlaub hergestellt bei Temperaturen von 150–250 °C. Die Härte des Teils nach dem Härten ändert sich fast nicht; Niedriges Anlassen wird für Kohlenstoff- und legierte Werkzeugstähle verwendet, bei denen eine hohe Härte und Verschleißfestigkeit erforderlich sind.

Die Anlasskontrolle erfolgt durch die Anlassfarben, die auf der Oberfläche des Teils erscheinen.

Altern

Altern ist ein Prozess zur Änderung der Eigenschaften von Legierungen ohne merkliche Änderung der Mikrostruktur. Es gibt zwei Arten der Alterung: thermische und Verformung.

Thermische Alterung erfolgt durch Änderungen der Löslichkeit von Kohlenstoff in Eisen in Abhängigkeit von der Temperatur.

Wenn die Änderung der Härte, Duktilität und Festigkeit bei Raumtemperatur auftritt, wird eine solche Alterung genannt natürlich.

Läuft der Prozess bei erhöhter Temperatur ab, spricht man von Alterung künstlich.

Verformung (mechanische) Alterung erfolgt nach plastischer Kaltverformung.

Kältebehandlung

Eine neuartige Wärmebehandlung zur Erhöhung der Härte von Stahl durch Umwandlung des Restaustenits von gehärtetem Stahl in Martensit. Dies geschieht durch Abkühlen des Stahls auf die Temperatur des unteren Martensitpunktes.

Methoden der Oberflächenhärtung

Oberfläche gehärtet Wärmebehandlungsprozess genannt, der das Erhitzen der Oberflächenschicht aus Stahl auf eine Temperatur oberhalb der kritischen Temperatur und anschließendes Abkühlen ist, um eine Martensitstruktur in der Oberflächenschicht zu erhalten.

Es gibt folgende Arten: Induktionshärtung; Abschrecken in einem Elektrolyten, Abschrecken durch Erhitzen mit Hochfrequenzströmen (HFC), Abschrecken mit Flammenerwärmung.

Induktionshärten basiert auf einem physikalischen Phänomen, dessen Kern darin besteht, dass ein hochfrequenter elektrischer Strom, der durch einen Leiter fließt, um ihn herum ein elektromagnetisches Feld erzeugt. Auf der Oberfläche eines in diesem Feld platzierten Teils werden Wirbelströme induziert, wodurch sich das Metall auf hohe Temperaturen erhitzt. Dadurch können Phasenumwandlungen auftreten.

Je nach Erwärmungsverfahren wird das Induktionshärten in drei Arten unterteilt:

gleichzeitiges Erhitzen und Härten der gesamten Oberfläche (verwendet für kleine Teile);

sequentielles Erwärmen und Härten einzelner Abschnitte (verwendet für Kurbelwellen und ähnliche Teile);

Kontinuierlich-sequentielle Erwärmung und Aushärtung durch Bewegung (für lange Teile).

Gasflammenhärten. Beim Flammhärten wird die Bauteiloberfläche mit einer Acetylen-Sauerstoff- oder Sauerstoff-Kerosin-Flamme schnell auf Härtetemperatur erhitzt und anschließend mit Wasser oder einer Emulsion abgekühlt.

Aushärtung im Elektrolyten. Der Prozess des Härtens in einem Elektrolyten ist wie folgt: Das zu härtende Teil wird in ein Bad mit einem Elektrolyten (5–10% kalzinierte Salzlösung) abgesenkt und ein Strom von 220–250 V wird durchgeleitet. das Teil wird auf hohe Temperaturen erhitzt. Das Teil wird entweder im selben Elektrolyten (nach Abschalten des Stroms) oder in einem speziellen Härtebecken gekühlt.

Thermomechanische Verarbeitung

Die thermomechanische Behandlung (T.M.O.) ist eine neue Methode zur Festigung von Metallen und Legierungen unter Beibehaltung einer ausreichenden Plastizität, bei der plastische Verformung und härtende Wärmebehandlung (Abschrecken und Anlassen) kombiniert werden. Es gibt drei Hauptmethoden der thermomechanischen Verarbeitung.

Thermomechanische Niedertemperaturverarbeitung (L.T.M.O.) basiert auf schrittweisem Härten, dh die plastische Verformung von Stahl wird bei Temperaturen relativer Stabilität von Austenit durchgeführt, gefolgt von Härten und Anlassen.

Gleichzeitig thermomechanische Hochtemperaturbehandlung (H.T.M.O.). Die plastische Verformung wird bei Austenit-Stabilitätstemperaturen durchgeführt, gefolgt von Abschrecken und Anlassen.

Thermomechanische Vorbehandlung (P.T.M.O) Die Verformung kann in diesem Fall bei den Temperaturen N.T.M.O und V.T.M.O oder bei einer Temperatur von 20 ° C durchgeführt werden. Außerdem wird die übliche Wärmebehandlung durchgeführt: Härten und Anlassen.

Um die technischen Eigenschaften eines Metalls zu ändern, können Sie eine darauf basierende Legierung erstellen und weitere Komponenten hinzufügen. Es gibt jedoch eine andere Möglichkeit, die Parameter eines Metallprodukts zu ändern - die Metallwärmebehandlung. Mit seiner Hilfe können Sie die Struktur des Materials beeinflussen und seine Eigenschaften verändern.

Die Wärmebehandlung von Metall ist eine Reihe von Prozessen, die es Ihnen ermöglichen, Restspannungen von einem Teil zu entfernen, die innere Struktur des Materials zu verändern und die Leistung zu verbessern. Die chemische Zusammensetzung des Metalls nach dem Erhitzen ändert sich nicht. Bei gleichmäßiger Erwärmung des Werkstücks verändert sich die Korngröße des Materialgefüges.

Geschichte

Die Technologie der Wärmebehandlung von Metall ist der Menschheit seit der Antike bekannt. Im Mittelalter erhitzten und kühlten Schmiede Rohlinge für Schwerter mit Wasser. Bis zum 19. Jahrhundert hatte der Mensch gelernt, Gusseisen zu verarbeiten. Der Schmied legte das Metall in einen Behälter voller Eis und bedeckte es mit Zucker. Als nächstes beginnt der Prozess der gleichmäßigen Erwärmung, der 20 Stunden dauert. Danach konnte der Gusseisenknüppel geschmiedet werden.

Mitte des 19. Jahrhunderts dokumentierte der russische Metallurg D. K. Chernov, dass sich beim Erhitzen eines Metalls seine Parameter ändern. Von diesem Wissenschaftler ging die Wissenschaft aus - die Materialwissenschaft.

Wozu dient Wärmebehandlung?

Geräteteile und Kommunikationseinheiten aus Metall sind oft starken Belastungen ausgesetzt. Neben der Druckbelastung können sie kritischen Temperaturen ausgesetzt werden. Um solchen Bedingungen standzuhalten, muss das Material verschleißfest, zuverlässig und langlebig sein.

Gekaufte Metallkonstruktionen halten Belastungen nicht immer lange stand. Um sie viel länger halten zu lassen, verwenden Metallurgiemeister eine Wärmebehandlung. Während und nach dem Erhitzen bleibt die chemische Zusammensetzung des Metalls gleich, aber die Eigenschaften ändern sich. Der Wärmebehandlungsprozess erhöht die Korrosionsbeständigkeit, Verschleißfestigkeit und Festigkeit des Materials.

Vorteile der Wärmebehandlung

Die Wärmebehandlung von Metallplatinen ist ein obligatorischer Prozess, wenn es um die Herstellung von Strukturen für den Langzeitgebrauch geht. Diese Technologie hat eine Reihe von Vorteilen:

1. Erhöhte Verschleißfestigkeit von Metall.
2. Fertigteile halten länger, die Anzahl fehlerhafter Platinen wird reduziert.
3. Verbessert die Beständigkeit gegen Korrosionsprozesse.

Metallkonstruktionen nach der Wärmebehandlung halten starken Belastungen stand, ihre Lebensdauer erhöht sich.

Arten der Wärmebehandlung von Stahl

In der Metallurgie werden drei Arten der Stahlverarbeitung eingesetzt: technische, thermomechanische und chemisch-thermische. Jede der vorgestellten Wärmebehandlungsmethoden muss separat besprochen werden.

Glühen

Eine Variante oder eine andere Stufe der technischen Verarbeitung von Metall. Dieser Prozess beinhaltet eine gleichmäßige Erwärmung eines Metallwerkstücks auf eine bestimmte Temperatur und seine anschließende Abkühlung auf natürliche Weise. Nach dem Glühen verschwinden die Eigenspannung des Metalls und seine Inhomogenität. Das Material erweicht durch Wärme. Es ist später einfacher zu verarbeiten.

Es gibt zwei Arten des Glühens:

1. Erste Art. Es gibt eine leichte Veränderung im Kristallgitter im Metall.
2. Zweite Art. Phasenänderungen in der Struktur des Materials beginnen. Es wird auch Vollmetallglühen genannt.

Der Temperaturbereich während dieses Prozesses beträgt 25 bis 1200 Grad.

Härten

Eine weitere Stufe der technischen Verarbeitung. Die Metallhärtung wird durchgeführt, um die Festigkeit des Werkstücks zu erhöhen und seine Duktilität zu verringern. Das Produkt wird auf kritische Temperaturen erhitzt und dann durch Eintauchen in ein Bad mit verschiedenen Flüssigkeiten schnell abgekühlt. Arten der Härtung:

1. zweistufige Kühlung. Zunächst wird das Werkstück mit Wasser auf 300 Grad gekühlt. Danach wird das Teil in ein mit Öl gefülltes Bad gelegt.
2. Verwendung einer Flüssigkeit. Bei der Bearbeitung von Kleinteilen wird Öl verwendet. Große Werkstücke werden mit Wasser gekühlt.
3. Getreten. Nach dem Erhitzen wird das Werkstück in geschmolzenen Salzen gekühlt. Danach wird es an der frischen Luft ausgelegt, bis es vollständig abgekühlt ist.

Auch eine isotherme Härtungsart kann unterschieden werden. Es ist ähnlich wie schrittweise, aber die Zeit, in der das Werkstück in geschmolzenen Salzen gehalten wird, ändert sich.

Thermomechanische Verarbeitung

Dies ist eine typische Art der Wärmebehandlung von Stählen. Dieser Prozess verwendet Druckgeräte, Heizelemente und Kühltanks. Bei unterschiedlichen Temperaturen wird das Werkstück erhitzt und es kommt zu einer plastischen Verformung.

Urlaub

Dies ist die letzte Stufe der technischen Wärmebehandlung von Stahl. Dieser Vorgang wird nach dem Härten durchgeführt. Die Viskosität des Metalls steigt, die Eigenspannung wird abgebaut. Das Material wird haltbarer. Kann bei verschiedenen Temperaturen durchgeführt werden. Dadurch ändert sich der Prozess selbst.

Kryogene Verarbeitung

Der Hauptunterschied zwischen Wärmebehandlung und kryogenem Aussetzen besteht darin, dass letzteres das Abkühlen des Werkstücks impliziert. Am Ende dieses Verfahrens werden die Teile fester, müssen nicht angelassen werden, sind besser geschliffen und poliert.

Beim Zusammenwirken mit Kühlmedien sinkt die Temperatur auf minus 195 Grad. Die Abkühlgeschwindigkeit kann je nach Material variieren. Um das Produkt auf die gewünschte Temperatur zu kühlen, wird ein Prozessor verwendet, der Kälte erzeugt. Das Werkstück wird gleichmäßig gekühlt und verbleibt für eine gewisse Zeit in der Kammer. Danach wird es herausgenommen und kann sich von selbst auf Raumtemperatur erwärmen.

Chemisch-thermische Behandlung

Eine andere Art der Wärmebehandlung, bei der das Werkstück erhitzt und verschiedenen chemischen Elementen ausgesetzt wird. Die Oberfläche des Werkstücks wird gereinigt und mit chemischen Verbindungen beschichtet. Dieser Vorgang wird vor dem Härten durchgeführt.

Der Master kann die Oberfläche des Produkts mit Stickstoff sättigen. Dazu erhitzen sie sich auf 650 Grad. Beim Erhitzen muss sich das Werkstück in einer kryogenen Atmosphäre befinden.

Wärmebehandlung von Nichteisenlegierungen

Die vorgestellten Arten der Wärmebehandlung von Metallen sind für verschiedene Arten von Legierungen und Nichteisenmetallen nicht geeignet. Beispielsweise wird bei der Bearbeitung von Kupfer eine Rekristallisationsglühung durchgeführt. Bronze erhitzt sich auf 550 Grad. Sie arbeiten mit Messing bei 200 Grad. Aluminium wird zunächst gehärtet, dann geglüht und ausgelagert.

Die Wärmebehandlung von Metall gilt als notwendiger Prozess bei der Herstellung und weiteren Verwendung von Strukturen und Teilen für Industrieanlagen, Maschinen, Flugzeuge, Schiffe und andere Ausrüstungen. Das Material wird stärker, haltbarer und widerstandsfähiger gegen Korrosionsprozesse. Die Wahl des Verfahrens hängt von dem verwendeten Metall oder der verwendeten Legierung ab.