Metallien ja metalliseosten lämpömekaaninen käsittely. Termomekaaninen käsittely Lämpökäsittelyn tarkoitus ja tyypit
:
SP 16.13330.2011 Teräsrakenteet;SP 128.13330.2012 Alumiinirakenteet;
1. Yleistä tietoa
Metalleilla materiaaleina on joukko ominaisuuksia, jotka ovat arvokkaita rakennuslaitteille - korkea lujuus, sitkeys, hitsattavuus, kestävyys; kyky kovettua ja parantaa muita ominaisuuksia termomekaanisten ja kemiallisten vaikutusten alaisena.
Tämä on syy niiden laajaan käyttöön rakentamisessa ja muilla tekniikan aloilla.
Puhtaassa muodossaan metalleja käytetään harvoin riittämättömän lujuuden, kovuuden ja korkean sitkeyden vuoksi. Niitä käytetään pääasiassa seoksina muiden metallien ja ei-metallien, kuten hiilen, kanssa.
Rautaa ja sen seoksia (teräs C2,14%, valurauta C>2,14%) kutsutaan rautamealleiksi, loput (Be, Mg, Al, Ti, Cr, Mn, Ni, Cu, Zn jne.) ja niiden seokset - ei-rautametalliset.
Rautametalleja käytetään eniten rakentamisessa.
Niiden hinta on paljon alhaisempi kuin värillisten.
Jälkimmäisillä on kuitenkin useita arvokkaita ominaisuuksia - korkea ominaislujuus, sitkeys, korroosionkestävyys ja koristeellinen vaikutus, mikä laajentaa niiden käyttöaluetta rakentamisessa, ensisijaisesti alumiinista valmistetuissa arkkitehtonisissa ja rakennusosissa ja -rakenteissa.
Metallien luokitus
Rautametallien valmistuksen raaka-aine on rautamalmit, joita edustavat oksidiluokan mineraalit - magnetiitti (FeFeO), hematiitti (FeO), kromiitti (FeCrO) jne.
Ei-rautametallien valmistukseen käytetään bauksiitteja; kuparin, nikkelin, sinkin jne. sulfidi- ja karbonaattimalmit.
2. Metallien atomikiderakenne
Kiinteässä tilassa olevat metallit ja seokset ovat kiteisiä kappaleita.
Niissä olevat atomit sijaitsevat säännöllisesti kidehilan solmuissa ja värähtelevät noin 10 Hz:n taajuudella.
Metallien ja metalliseosten sidos on sähköstaattinen johtuen kidehilan solmukohdissa olevien positiivisesti varautuneiden ionien (atomien) ja liikkuvien johtumiselektronien välisistä veto- ja hylkimisvoimista, joiden tiheys on 10-10 elektronia per 1 cm, mikä on kymmeniä tuhansia kertoja suurempi kuin atomien ja molekyylien pitoisuus ilmassa.
Metallien sähkömagneettiset, optiset, lämpö- ja muut ominaisuudet riippuvat johtumiselektronien erityisominaisuuksista.
Atomit hilassa pyrkivät asettumaan asentoon, joka vastaa sen energian minimiä, muodostaen tiheimmän tiivisteen - kuutiotilavuus- ja pintakeskeisiä ja kuusikulmaisia.
Kidehilan koordinaatioluvut (pakkaustiheys).
a)kuutio kasvokeskeinen (K 12); b) vartalokeskeinen (K8);c) kuusikulmainen (K 12)
Pakkaustiheydelle on tunnusomaista koordinaatioluku, joka on niiden viereisten atomien lukumäärä, jotka ovat samalla ja pienimmällä etäisyydellä tietystä atomista.
Mitä suurempi luku, sitä tiheämpi pakkaus.
Vartalokeskeisessä kuutiopakkauksessa se on 8 (K8); kasvokeskeinen - 12 (K12); kuusikulmainen - myös 12 (K12).
Lähimpien atomien keskipisteiden välistä etäisyyttä hilassa kutsutaan hilajaksoksi.
Useimpien metallien hilajakso on alueella 0,1-0,7 nm.
Monet metallit käyvät läpi lämpötilasta riippuen rakenteellisia muutoksia kidehilassa.
Joten raudalla alle 910 °C ja yli 1392 °C lämpötiloissa on kehokeskeinen atomipakkaus, jonka hilajakso on 0,286 nm, ja sitä kutsutaan nimellä -Fe; näiden lämpötilojen alueella raudan kidehila järjestetään uudelleen kasvokeskeiseksi, jonka jakso on 0,364 nm, ja sitä merkitään -Fe.
Uudelleenkiteytymiseen liittyy lämmön vapautuminen jäähtymisen aikana ja imeytyminen lämmityksen aikana, mikä kirjataan kaavioihin vaakasuuntaisia osia pitkin.
Raudan jäähdytys (lämmitys) käyrä
Metallit ovat monikiteisiä kappaleita, jotka koostuvat suuresta määrästä pieniä, epäsäännöllisen muotoisia kiteitä.
Toisin kuin säännöllisen muotoisia kiteitä, niitä kutsutaan kristalliiteiksi tai rakeiksi.
Kiteet ovat orientoituneita eri tavalla, joten metallien ominaisuudet ovat suunnilleen samat kaikkiin suuntiin, ts. monikiteiset kappaleet ovat isotrooppisia.
Tällaista kuvitteellista isotropiaa ei kuitenkaan havaita kristalliittien samalla orientaatiolla.
Metallien ja metalliseosten kidehila on kaukana ihanteellisesta rakenteesta.
Se sisältää vikoja - avoimia työpaikkoja ja sijoiltaan.
3. Raudan ja teräksen tuotannon perusteet
Valurauta saatu masuuniprosessissa, joka perustuu raudan pelkistämiseen sen luonnollisista oksideista rautamalmeissa koksilla korkeassa lämpötilassa.
Koksi palaa muodostaen hiilidioksidia.
Kulkiessaan kuuman koksin läpi se muuttuu hiilimonoksidiksi, joka pelkistää raudan uunin yläosassa yleisen kaavion mukaisesti: FeOFeOFeOFe.
Kun se laskeutuu uunin alempaan kuumaan osaan, rauta sulaa kosketuksissa koksin kanssa ja liuottaa sen osittain valuraudaksi.
Valmis valurauta sisältää noin 93 % rautaa, jopa 5 % hiiltä ja pienen määrän epäpuhtauksia piitä, mangaania, fosforia, rikkiä ja joitain muita elementtejä, jotka ovat siirtyneet valurautaan valurautasta.
Riippuen hiilen ja epäpuhtauksien sidosten määrästä ja muodosta raudalla, valuraudoilla on erilaisia ominaisuuksia, mukaan lukien väri, jaettuna tämän ominaisuuden mukaan valkoiseen ja harmaaseen.
Teräs saatu valuraudasta poistamalla siitä osa hiilestä ja epäpuhtauksista. Teräksen valmistuksessa on kolme päämenetelmää: konvertteri, avouuni ja sähkösulatus.
Konvertteri perustuu sulan raudan puhallukseen suurissa päärynänmuotoisissa konvertteriastioissa paineilmalla.
Ilman happi hapettaa epäpuhtaudet muuttaen ne kuonaksi; hiili palaa.
Valuraudan fosforipitoisuuden ollessa alhainen, konvertterit on vuorattu happamilla tulenkestävillä aineilla, esimerkiksi dinasilla, joiden pitoisuus on suurempi, emäksisellä, periklaasilla.
Sen mukaisesti niissä sulatettua terästä kutsutaan perinteisesti Bessemer- ja Thomas-teräkseksi.
Muunninmenetelmälle on ominaista korkea tuottavuus, mikä on johtanut sen laajaan levitykseen.
Sen haittoja ovat lisääntynyt metallijätteet, kuonakontaminaatio ja ilmakuplien esiintyminen, jotka heikentävät teräksen laatua.
Happipuhalluksen käyttö ilman sijaan yhdessä hiilidioksidin ja vesihöyryn kanssa parantaa merkittävästi konvertteriteräksen laatua.
Tulisijamenetelmä suoritetaan erityisissä uuneissa, joissa harkkorauta sulatetaan yhteen rautamalmin ja metalliromun (romun) kanssa.
Epäpuhtauksien palaminen tapahtuu uuniin tulevan ilman hapen sekä oksidikoostumuksessa olevien palavien kaasujen ja rautamalmin vuoksi.
Teräksen koostumus soveltuu hyvin säätelyyn, jolloin on mahdollista saada korkealaatuisia teräksiä avouunien kriittisiin rakenteisiin.
Sähkösulatus on edistynein tapa saada korkealaatuisia teräksiä halutuilla ominaisuuksilla, mutta se vaatii lisääntynyttä sähkönkulutusta.
Sen syöttötavan mukaan sähköuunit jaetaan kaari- ja induktioon.
Valokaariuuneja käytetään yleisimmin metallurgiassa. Sähköuuneissa sulatetaan erikoisteräksiä - keski- ja voimakkaasti seostettuja, työkaluja, lämmönkestäviä, magneettisia ja muita.
4. Metallien mekaaniset ominaisuudet
Mekaaniset ominaisuudet määritetään staattisten, dynaamisten ja väsymistestien (kestävyys) tuloksista.
Staattinen testeille on ominaista hidas ja tasainen kuormitus. Tärkeimmät ovat: vetokokeet, kovuus ja murtolujuus.
varten vetokokeetkäytä vakionäytteitä, joiden pituus on laskettuminä= 10 d ja pinta-ala 11,3 MUTTA missä (d ja MUTTA- Pyöreän, neliön tai suorakaiteen muotoisten pitkien tuotteiden näytteen halkaisija ja poikkileikkausala.
Testit suoritetaan vetokoestuskoneilla, joissa on automaattinen vetolujuusdiagrammin tallennus.
Kuvassa 4 on tällainen kaavio keskihiiliselle teräkselle.
Käyrä 1 luonnehtii metallin käyttäytymistä ehdollisten jännitysten vaikutuksesta =R/A ja käyrä 2 - todellisten jännitysten vaikutuksesta, S=R/A, (missä MUTTA ja MUTTA- vastaavasti näytteen poikkileikkauspinta-ala ennen testausta ja kussakin latausvaiheessa vaurioitumiseen asti).
Yleensä he käyttävät ehdollista jännityskaaviota, vaikka käyrä on objektiivisempi2.
Metallin vetokaaviot: a) ehdollisille (yhtenäiset viivat) ja todellisille (katkoviivat) jännitteille; / - elastisen muodonmuutoksen alue;// - sama muovi; /// - halkeamien kehittymisalue; b) ehdollisesti todelliset jännitykset
Kimmoraja määräytyy jännityksellä, jossa pysyvä venymämuodonmuutos ei ylitä 0,05 %.
Myötörajalle on tunnusomaista ehdollinen myötöraja, jossa jäännösmuodonmuutos ei ylitä 0,2 %.
Fysikaalinen myötöraja vastaa jännitystä, jossa näyte muuttaa muotoaan lisäämättä kuormitusta.
Vetokokeessa hauraille materiaaleille käytetään staattista puristustestiä (valuraudalle), vääntötestiä (karkaistuille ja rakenneteräksille) ja taivutuskokeita (harmaa- ja pallografiittivalurautavalulle).
Kovuusmetallit ne testataan puristamalla siihen teräskuula, timanttikartio tai pyramidi tietyllä kuormituksella ja arvioidaan syntyneen plastisen muodonmuutoksen (jäljen) määrällä.
Käytetyn kärjen tyypistä ja arviointikriteeristä riippuen erotetaan Brinell-, Rockwell- ja Vickers-kovuus.
Kaavio kovuuden määrittämiseksi . a) Brinellin mukaan; b) Rockwellin mukaan; c) Vickersin mukaan
Vickersin kovuus on merkitty HV 5, HV 10 jne. Mitä ohuempi ja kovempi metalli ja seos, sitä pienempi testikuormituksen tulee olla.
Pienten tuotteiden ja metallien rakenneosien mikrokovuuden määrittämiseen käytetään myös Vickers-menetelmää yhdessä metallografisen mikroskoopin kanssa.
Metallien murtolujuuskoe suoritetaan standardikappaleilla, joissa on kolmipistetaivutus.
Menetelmä mahdollistaa metallin etenemiskestävyyden arvioinnin sen sijaan, että syntyy halkeamia tai mistä tahansa syystä halkeamaa muistuttavaa vikaa, jota metallissa aina on.
Murtolujuus arvioidaan parametrillaTO,jotka edustavat jännityksen intensiteettitekijää tai paikallista vetojännitysten (MPa) kasvua halkeaman kärjessä.
Dynaaminen metallien testit suoritetaan iskutaivutusten varalta vaihtelevalla syklisellä kuormituksella. Iskusitavutusta varten metallinäytteet testataan mitoiltaan (1x1x5,5) 10 m jännityskeskittimellä (love) keskellä
Testi suoritetaan heiluriiskutestauslaitteella. Metallin iskutaivutuskestävyyttä kutsutaan iskulujuudeksi ja merkitäänKCU, KV ja KST(missä KSon iskuvoiman symboli jaU, V ja T -jännitekeskittimen tyyppi ja koko).
Metallin kestävyydelle syklistä kuormitusta luonnehtii suurin jännitys, jonka metalli voi kestää ilman vaurioita tietyn jaksomäärän ajan, ja sitä kutsutaan kestävyysrajaksi. Käytä symmetrisiä ja epäsymmetrisiä latausjaksoja.
Kestävyysraja laskee jyrkästi jännityskeskittimien läsnä ollessa.
5. Rauta-hiili-seosten kiteytys ja faasikoostumus
Kiteytyminen kehittyy vain, kun metalli on alijäähtynyt alle tasapainolämpötilan.
Kiteytysprosessi alkaa kiteisten ytimien (kiteytyskeskusten) muodostumisella ja jatkuu niiden kasvulla.
Kiteytysolosuhteista (jäähdytysnopeudesta, epäpuhtauksien tyypistä ja määrästä) riippuen muodostuu erikokoisia 10-10 nm säännöllisen ja epäsäännöllisen muotoisia kiteitä.
Seoksissa erotetaan tilasta riippuen seuraavat faasit: nestemäiset ja kiinteät liuokset, kemialliset ja väliyhdisteet (interstitiaaliset faasit, elektroniset yhdisteet jne.).
Faasi on fysikaalisesti ja kemiallisesti homogeeninen järjestelmän (metallin tai metalliseoksen) osa, jolla on sama koostumus, rakenne, sama aggregaatiotila ja joka on erotettu muusta järjestelmästä erotuspinnalla.
Siksi nestemäinen metalli on yksifaasinen järjestelmä, ja kahden eri kiteen seos tai nestemäisen sulan ja vastaavasti kiteiden samanaikainen olemassaolo ovat kaksi- ja kolmifaasijärjestelmiä.
Aineita, jotka muodostavat seoksia, kutsutaan komponenteiksi
Kiinteät liuokset ovat faaseja, joissa yksi metalliseoskomponenteista säilyttää kidehilan, kun taas toisen tai muiden komponenttien atomit sijaitsevat ensimmäisen komponentin (liuottimen) kidehilassa muuttaen sen mittoja (jaksoja).
On olemassa kiinteitä substituutio- ja interstitiaaliratkaisuja.
Ensimmäisessä tapauksessa liuenneen komponentin atomit korvaavat osan liuotinatomeista sen kidehilan kohdissa; toisessa ne sijaitsevat liuottimen kidehilan rakoissa (tyhjiöissä) ja niissä, joissa on enemmän vapaata tilaa.
Korvausliuoksissa hilajakso voi kasvaa tai pienentyä riippuen liuottimen ja liuenneen komponentin atomisäteiden suhteesta; upotusratkaisuissa - lisää aina.
Interstitiaalisia kiinteitä liuoksia syntyy vain tapauksissa, joissa liuenneen komponentin atomien halkaisijat ovat pieniä.
Esimerkiksi raudassa molybdeeni, kromi, hiili, typpi ja vety voivat liueta ja muodostaa interstitiaalisia kiinteitä liuoksia. Tällaisilla liuoksilla on rajoitettu pitoisuus, koska huokosten lukumäärä liuotinhilassa on rajoitettu.
6. Teräksen rakenteen ja ominaisuuksien muuttaminen
Rauta-hiilimetalliseosten kykyä kokea faasimuutoksia kiteytymisen ja uudelleenkuumentamisen-jäähdytyksen aikana, muuttaa rakennetta ja ominaisuuksia termomekaanisten ja kemiallisten vaikutusten sekä modifioivien epäpuhtauksien vaikutuksesta käytetään laajalti metallurgiassa haluttujen ominaisuuksien omaavien metallien saamiseksi.
Kun kehitetään ja suunnitellaan rakennusten ja rakenteiden teräs- ja teräsbetonirakenteita, teknisiä laitteita ja koneita (autoklaavit, uunit, myllyt, paine- ja ei-paineputket eri tarkoituksiin, metallimuotit rakennustuotteiden valmistukseen, rakennuskoneet jne.) , on tarpeen ottaa huomioon ilmastolliset, tekniset ja hätätilanteet heidän työskentelyolosuhteissaan.
Alhaiset negatiiviset lämpötilat alentavat kylmähaurauden kynnystä, iskunkestävyyttä ja murtolujuutta.
Kohonnut lämpötila alentaa kimmomoduulia, vetolujuutta, myötörajaa, mikä näkyy selvästi esim. tulipalojen aikana
600 °C:ssa teräs ja 200 °C:ssa alumiiniseokset muuttuvat täysin plastisiksi ja kuormitetut rakenteet menettävät stabiiliutensa.
Siksi suojaamattomilla metallirakenteilla on suhteellisen alhainen palonkestävyys.
Tekniset laitteet - kattilat, putkistot, autoklaavit, metallimuotit sekä teräsbetonirakenteiden vahvistaminen, jotka ovat jatkuvasti syklisen lämmityksen kohteena - jäähdytys lämpötila-alueella 20-200 ° C ja enemmän tuotantoprosessin aikana, kokevat lämpövanhenemisen ja alhaiset -lämpökarkaisu, jota usein pahentaa korroosio, mikä on tarpeen ottaa huomioon valittaessa teräslajeja tiettyihin tarkoituksiin.
Tärkeimmät metallurgiassa käytetyn teräksen rakenteen ja ominaisuuksien muuttamismenetelmät ovat:
Aineiden tuominen sulaan metalliin, jotka muodostavat tulenkestäviä yhdisteitä, jotka ovat kiteytyskeskuksia;
Seoselementtien käyttöönotto, jotka lisäävät ferriitin ja austeniitin kidehilojen lujuutta, hidastaen hiilen ja karbidin vapautumisen diffuusioprosesseja ja dislokaatioiden liikettä;
Teräksen lämpö- ja termomekaaninen käsittely.
Niillä pyritään pääasiassa jauhamaan jäähdytetyn teräksen rakeita, vähentämään jäännösjännitystä ja lisäämään sen kemiallista ja fysikaalista homogeenisuutta.
Tämän seurauksena teräksen karkenevuus paranee; kovuus, kylmähaurauden kynnys, karkaushauraus, taipumus lämpö- ja muodonmuutosvanhenemiseen vähenevät, teräksen muoviominaisuudet paranevat.
Näiden menetelmien erityispiirteitä käsitellään alla.
Seoselementtejä lisätään rakenneteräksiin.
Karbidia muodostavina alkuaineina ne toimivat samanaikaisesti modifiointilisäaineina, jotka varmistavat teräsrakeiden ytimen muodostumisen ja jalostuksen sulakiteytymisen aikana.
Seosteräslajeissa seosteaineiden tyyppi ja sisältö on merkitty kirjaimilla ja numeroilla kirjainten oikealla puolella.
Ne osoittavat seosaineen likimääräisen pitoisuuden (%); lukujen puuttuminen tarkoittaa, että se ei ylitä 1,5 prosenttia.
Seosalkuaineiden hyväksytyt nimitykset: A - typpi, B - niobium, C - volframi, D - mangaani, D - kupari, E - seleeni, K - koboltti, H - nikkeli, M - molybdeeni, P - fosfori, P - boori, C - pii, T - titaani, F - vanadiini, X - kromi, C - zirkonium, H - harvinainen maametalli, Yu - alumiini.
Ferriittiin ja austeniittiin liukenevat seosaineet vähentävät karbidifaasin raekokoa ja hiukkasia.
Koska ne sijaitsevat raerajaa pitkin, ne estävät niiden kasvua, hiilen ja muiden seosaineiden diffuusiota ja lisäävät austeniitin vastustuskykyä alijäähtymiselle.
Siksi niukkaseosteisilla teräksillä on hienorakeinen rakenne ja korkeammat laatuindikaattorit.
Lämpö- ja termomekaaninen käsittely ovat yleisiä tapoja muokata teräksen rakennetta ja parantaa sen ominaisuuksia.
Niitä on seuraavanlaisia: hehkutus, normalisointi, karkaisu ja karkaisu. Hehkutus sisältää homogenointi-, uudelleenkiteytys- ja jäännösjännitysten poistoprosessit.
Lämpötila-alueet erityyppisille hehkutuksille: 1 - homogenointi; 2 - matalan lämpötilan uudelleenkiteytyshehkutus (korkea karkaisu) kovuuden vähentämiseksi; 3 - hehkutus (karkaisu) jännityksen lievittämiseksi; 4 - täydellinen hehkutus vaiheen uudelleenkiteytyksellä; 5, 6 - ala- ja hypereutektoidisen teräksen normalisointi; 7 - sferoidointi; 8 - hypoeutektoidisen teräksen epätäydellinen hehkutus
Seosteisen teräksen harkot homogenoidaan 1100–1200 °C:ssa 15–20 tunnin ajan kemiallisen koostumuksen tasaamiseksi, dendriittisen ja intrakiteisen segregaation vähentämiseksi, mikä aiheuttaa haurautta painekäsittelyn aikana, ominaisuuksien anisotropiaa, flokkien muodostumista ja karkearakeinen rakenne.
Uudelleenkiteytyshehkutusta käytetään poistamaan epämuodostuneen metallin kovettuminen kuumentamalla sitä uudelleenkiteytyskynnyksen lämpötilan yläpuolelle, liottamalla tässä lämpötilassa ja jäähdyttämällä.
On kylmiä ja kuumia (lämpimiä) muodonmuutoksia.
Kylmä suoritetaan uudelleenkiteytyskynnyksen alapuolella olevassa lämpötilassa ja kuuma - sen yläpuolella.
Uudelleenkiteytymistä kylmän muodonmuutoksen aikana kutsutaan staattiseksi ja kuuman dynaamisen aikana, jolle on ominaista jäännös "kuumatyökarkaisu", joka on hyödyllinen kovettumiseen valssauslämmityksestä.
Hehkutus jäännösjännityksen poistamiseksi suoritetaan 550...650 °C:ssa usean tunnin ajan. Se estää hitsattujen tuotteiden vääntymisen leikkauksen, oikaisun jne. jälkeen.
Normalisointi mahdollistaa pitkien tuotteiden kuumentamisen - ja hypereutektoidiseen rakenneteräkseen, lyhyen altistuksen ja jäähdytyksen ilmassa.
Se aiheuttaa teräksen täydellisen vaiheen uudelleenkiteytyksen, lievittää sisäisiä jännityksiä, lisää taipuisuutta ja iskulujuutta.
Nopeutettu jäähtyminen ilmassa johtaa austeniitin hajoamiseen alemmissa lämpötiloissa.
Normalisointia käytetään laajalti vähähiilisten rakennusterästen ominaisuuksien parantamiseen korvaamalla hehkutuksen. Keskihiilisille ja seosteräksille se yhdistetään korkeaan karkaisuun uudelleenkiteytyskynnyksen alapuolella olevissa lämpötiloissa.
Karkaisu ja karkaisu parantavat teräksen lujuutta ja plastis-viskoosisia ominaisuuksia, alentavat kylmähaurauden kynnystä ja herkkyyttä jännityskeskittimille.
Karkaisu koostuu teräksen kuumentamisesta, pitämisestä, kunnes teräs on täysin austenisoitunut, ja jäähdyttämisestä nopeudella, joka varmistaa austeniitin siirtymisen martensiitiksi.
Siksi martensiitin kidehila on voimakkaasti vääristynyt ja kokee jännityksiä rakenteellisista ominaisuuksista ja martensiitin ominaistilavuuden lisääntymisestä austeniittiin verrattuna 4...4,25 %.
Martensiitti on hauras, kova ja vahva. Riittävän täydellinen martensiittinen muunnos on kuitenkin mahdollista vain hiilipitoisille ja seosteräksille, joilla on parantunut alijäähdytetyn austeniitin stabiilisuus.
Vähähiilistessä ja niukkaseosteisissa rakenneteräksissä se on pientä ja siksi martensiittia karkaisun aikana, jopa nopealla vedellä jäähdytyksellä, joko ei muodostu, tai sitä muodostuu pienempi määrä yhdessä bainiitin kanssa.
Vähähiilisten rakennusterästen (C0,25%) nopean jäähtymisen aikana (sammutus valssauskuumennuksesta) austeniitti hajoaa ja muodostuu erittäin dispergoitunut ferriittisementiittirakenne perliitti-sorbiittia ja troostiittia tai vähähiilistä martensiittia ja sementiittiä.
Tätä rakennetta kutsutaan bainiittiksi.
Se on lisännyt lujuutta, kovuutta ja kestävyyttä verrattuna austeniitin hajoamistuotteisiin perliittialueella - sorbitoliin ja proostiittiin, säilyttäen samalla korkean plastisuuden, viskositeetin ja alhaisemman kylmäkapasiteetin kynnyksen.
Teräksen karkaisu valssauskuumennuksesta karkaisulla johtuu siitä, että dynaaminen uudelleenkiteytyminen valssauskuumennuksen aikana on epätäydellistä ja bainiitti perii suuren tiheyden dislokaatioita, jotka muodostuvat deformoituneeseen austeniittiin.
Teräksen plastisen muodonmuutoksen yhdistelmä austeniittisessa tilassa karkaisun ja karkaisun kanssa voi lisätä merkittävästi sen lujuutta, sitkeyttä ja sitkeyttä, poistaa taipumusta karkaista haurautta, jota havaitaan seostetun teräksen keskilämpötilakarkaisussa 300...400 °C:ssa. C.
Karkaisu on teräksen lämpökäsittelyn viimeinen toimenpide, jonka jälkeen se saa vaaditut ominaisuudet.
Se koostuu karkaistun teräksen kuumentamisesta, sen pitämisestä tietyssä lämpötilassa ja jäähdyttämisestä tietyllä nopeudella.
Karkaisun tarkoituksena on vähentää sisäisiä jännityksiä ja lisätä tuhoutumiskestävyyttä.
Sitä on kolmea tyyppiä: matalalämpöinen (matala) lämmittämällä jopa 250 °C; keskilämpötila (medium) lämmittämällä alueella 350-500 °C ja korkea lämpötila (korkea) lämmittämällä 500-600 °C.
Hiiliteräksen ikääntyminen ilmenee sen ominaisuuksien muutoksena ajan mittaan ilman havaittavaa mikrorakenteen muutosta.
Lujuus- ja kylmähaurauskynnys kasvavat, plastisuus ja iskulujuus heikkenevät.
Vanhenemista on kahta tyyppiä - lämpö ja muodonmuutos (mekaaninen).
Deformaatio (mekaaninen) vanheneminen etenee plastisen muodonmuutoksen jälkeen uudelleenkiteytyskynnyksen alapuolella olevassa lämpötilassa.
Pääsyy tämäntyyppiseen ikääntymiseen on myös C- ja N-atomien kerääntyminen dislokaatioihin, mikä estää niiden liikkumista.
Rakentajat kohtaavat teräksen karkaushaurauden ja ikääntymisen tosiasiat raudoituksen sähkötermisessä kiristysmenetelmässä esijännitettyjen teräsbetonirakenteiden valmistusprosessissa.
7. Valurauta
Kuten edellä mainittiin, rauta-hiili-seoksia, jotka sisältävät yli 2,14 % C, kutsutaan valuraudaksi.
Eutektiikan esiintyminen valuraudan rakenteessa määrää sen käytön yksinomaan valumetallina. Valuraudassa oleva hiili voi olla sementiitin ja grafiitin tai molempien muodossa.
Sementiitti antaa raolle vaalean värin ja ominaisen kiillon; grafiitti - harmaa väri ilman kiiltoa.
Valurautaa, jossa kaikki hiili on sementiitin muodossa, kutsutaan valkoiseksi ja sementiitin ja vapaan grafiitin muodossa harmaaksi
Grafiitin muodosta ja sen muodostumisolosuhteista riippuen on olemassa: harmaita, lujia ja nodulaarisella grafiitilla ja tempervalurautaa.
Valuraudan faasikoostumukseen ja ominaisuuksiin vaikuttavat ratkaisevasti sen sisältämän hiilen, piin ja muiden epäpuhtauksien pitoisuus sekä jäähdytys- ja hehkutustapa.
Hiili- ja piipitoisuuden vaikutus valuraudan rakenteeseen (varjostettu alue - yleisimmät valuraudat):
I - valkoisen valuraudan pinta-ala; II - puoli valurautaa; III - perliittinen harmaa valurauta; IV - ferriitti-perliittivalurauta; V - ferriittinen harmaavalurauta;L - ledeburiitti; P - perliitti; C - sementiitti; G - grafiitti; F - ferriitti
Valkoisella valuraudalla on korkea kovuus ja lujuus (HB 4000-5000 MPa), se on huonosti käsitelty leikattaessa ja hauras.
Sitä käytetään muuntamiseen teräkseksi tai pallografiittivaluraudaksi.
Jäähdytetyn valuraudan pintakerroksen rakenne on valkoista valurautaa ja ytimessä harmaata valurautaa, mikä lisää siitä valmistettujen tuotteiden kulutuskestävyyttä ja kestävyyttä.
Valkoraudan likimääräinen koostumus: C=2,8-3,6 %; Si = 0,5 - 0,8 %; Mn = 0,4 - 0,6 %.
Harmaa valurauta on Fe-Si-C:n seos, jossa on väistämättömiä Mn:n, P:n ja S:n epäpuhtauksia.
Parhaat ominaisuudet ovat hypoeutektiset valuraudat, jotka sisältävät 2,4-3,8 % C, joista osa, jopa 0,7 %, on sementiitin muodossa.
Pii edistää valuraudan grafitoitumista, mangaani päinvastoin estää sen, mutta lisää valuraudan taipumusta valkaisuun.
Rikki on haitallinen epäpuhtaus, joka heikentää valuraudan mekaanisia ja valuominaisuuksia.
Fosfori määränä 0,2-0,5% ei vaikuta grafitoitumiseen, lisää juoksevuutta, mutta lisää valuraudan haurautta.
Valuraudan mekaaniset ja plastiset ominaisuudet määräytyvät sen rakenteen, pääasiassa grafiittikomponentin, mukaan. Mitä vähemmän grafiittisulkeuksia, mitä pienempi, haaroittuneempi ja toisistaan eristyneempi, sitä vahvempi ja sitkeämpi valurauta on.
Valuraudan metallipohjan rakenne on hypoeutektoidinen tai eutektoidinen teräs, ts. ferriitti + perliitti tai perliitti. Suurin lujuus, kovuus ja kulutuskestävyys on harmaalla valuraudalla, jonka metallipohjan perliittirakenne on likimääräinen koostumus: C = 3,2-3,4%; Si - 1,4 - 2,2 %; Mn = 0,7 - 1,0 %; P, S 0,15 - 0,2 %.
Metallipohjan ja grafiittisulkeutumien muodon vaikutus valuraudan mekaanisiin ja teknologisiin ominaisuuksiin
Erilaisten rakenteiden valuraudan fysikaaliset ja mekaaniset ominaisuudet
|
Valuraudan nimi |
Valurautalaatu |
Metallipohjan rakenne |
grafiitin muotoinen |
Kovuus HB, MPa |
Vetolujuus, MPa |
Suhteellinen laajennus, % |
|
Harmaa |
MF-10; SCH-15 |
Suuret ja keskikokoiset lautaset |
1200-2400 |
100-150 |
- |
|
|
MF-18; MF-21; MF-24; MF-25; MF-30; SCh-40 |
Perliitti (sorbitoli) |
Pienet pyörivät lautaset |
2550-2900 |
180-400 |
- |
|
|
Erittäin kestävä |
VCh35-22; VCh40-15; VCh45-10 |
Ferriittiset ja ferriittis-perliittiset |
pallomainen |
1400-1700; 1400-2020; 1400-2250; |
||
|
VCh50-8; |
perliitti |
pallomainen |
1530-2450; |
|||
|
VCh60-3; |
1920-2770; |
|||||
|
VCh70-2; |
2280-3020; |
|||||
|
VCh80-2; |
2480-3510; |
|||||
|
VCh100-2 |
2700-3600 |
1000 |
||||
|
Muokattava |
KCh30-6; |
ferriittistä |
hilseilevä |
1630 |
||
|
KCH33-8 |
||||||
|
KCh35-10 |
||||||
|
KCH37-12 |
||||||
|
KCh50-4; |
perliitti |
hilseilevä |
2410-2690 |
|||
|
KCh56-4; |
||||||
|
KCh60-3; |
||||||
|
KCh63-2 |
Grafiittisulkeumat, jotka vähentävät jyrkästi harmaan valuraudan vetolujuutta, eivät käytännössä vaikuta sen puristuslujuuteen, taivutukseen ja kovuuteen; tehdä siitä epäherkkä jännityskeskittimille, parantaa työstettävyyttä.
Harmaa valurauta on merkitty kirjaimilla C - harmaa ja H - valurauta.
Niiden perässä olevat numerot osoittavat keskimääräistä vetolujuutta (kg/mm).
Pearliittiset valuraudat sisältävät muunnettuja valurautalaatuja SCH30-SCH35, jotka sisältävät modifioivia lisäaineita - grafiittia, ferropiitä, piikalsiumia 0,3-0,8 % jne.
Sisäisten jännitysten lievittämiseksi valukappaleet hehkutetaan 500–600 °C:ssa, minkä jälkeen jäähdytetään hitaasti.
Modifiointi ja hehkutus lisäävät valuraudan sitkeyttä, sitkeyttä ja kestävyyttä
Kun harmaavalurautaa lisätään magnesiumin sulatuksen aikana 0,03-0,07 %:n määränä, grafiitti saa kiteytysprosessissa pallomaisen muodon lamellimaisen sijaan.
Tällaisella valuraudalla on korkea lujuus, verrattavissa valuteräkseen, hyvät valuominaisuudet ja sitkeys, työstettävyys ja kulutuskestävyys.
Pallorautalaadut on merkitty kirjaimilla ja numeroilla.
Jälkimmäinen tarkoittaa vetolujuutta (kg/mm) ja suhteellista venymää (%).
Pallorautaa saadaan pitkäkestoisella lämmityksellä (hehkuttamalla) valkoista valurautaa.
Hehkutus suoritetaan kahdessa vaiheessa altistaen molemmille, kunnes ledeburiitin (vaihe I), austeniitin ja sementiitin (vaihe II) täydellinen hajoaminen ja ferriitin ja grafiitin muodostuminen tapahtuu.
Jälkimmäinen erottuu tässä tapauksessa hiutaleina, mikä antaa valuraudalle korkean sitkeyden.
Sen murtuma on sametinmusta.
Jos jäähtymistä kiihdytetään, muodostuu tempervalurautaa, jossa on perliittipohjainen pohja, mikä vähentää sitkeyttä ja antaa rakolle kevyen (teräksen) ulkonäön. Merkitse se samalla tavalla kuin luja valurauta.
Termi "pallografiittivalurauta" on ehdollinen ja kuvaa valuraudan muovia eikä teknologisia ominaisuuksia, koska siitä, kuten muista valuraudoista, valmistetut tuotteet saadaan valamalla, ei takomalla.
Rakentamisessa käytetään kaikentyyppisiä valurautoja, joissa on grafiittisulkeumat.
Harmaavalurautaa käytetään staattisen kuormituksen alaisena toimivissa rakenteissa (pylväät, perustuslaatat, ristikkolevyt, palkit, viemäriputket, kaivot, venttiilit); Lisääntyneen lujuuden, sitkeyden ja sitkeyden omaavia pallografiittivalurautaa käytetään rakenteissa, jotka ovat alttiina dynaamiselle ja tärinäkuormitukselle ja kulumiselle (teollisuusrakennusten lattiat, raskaiden taonta- ja puristuslaitteiden perustukset, rautatie- ja maantiesiltojen ristikkokannattimet, letkut kriittisten kiinnitysten kuljetustunnelit maan alla, vuoristossa).
8. Ei-rautametallit
Ei-rautametalleista eniten käytetään rakentamisessa alumiinilla, jolla on korkea ominaislujuus, sitkeys, korroosionkestävyys ja taloudellinen tehokkuus.
Hopeaa, kultaa, kuparia, sinkkiä, titaania, magnesiumia, tinaa, lyijyä ja muita käytetään pääasiassa seosaineena ja seoskomponentteina, ja siksi niillä on erityinen ja rajoitettu käyttö rakentamisessa (erityislasityypit, ainutlaatuiset esineet - muistomerkit Mamajev Kurganissa vuonna Volgograd, Poklonnaya Gora, obeliski Moskovan ja muiden avaruuden valloituksen kunniaksi, jossa titaania, kuparia ja niiden seoksia käytetään laajalti; sulku- ja ohjausventtiilit ja laitteet putkistoihin ja lämmitykseen, rakennusten sähköjärjestelmät ja rakenteet).
Puhtaassa muodossaan ei-rautametalleja, kuten rautaa, käytetään harvoin niiden alhaisen lujuuden ja kovuuden vuoksi.
Alumiini- hopeanvalkoinen metalli, tiheys 2700 kg/m3 ja sulamispiste 658 °С. Sen kidehila on kasvokeskeinen kuutio, jonka jakso on 0,40412 nm.
Aidoissa alumiinirakeissa, kuten rautarakeissa, on lohkorakenne ja vastaavia vikoja - tyhjiä paikkoja, interstitiaalisia atomeja, dislokaatioita, matalan ja korkean kulman rajat rakeiden välillä.
Lujuuden lisäys saavutetaan seostamalla Mg, Mn, Cu, Si, Al, Zn sekä plastinen muodonmuutos (kova työ), kovettuminen ja vanheneminen. Kaikki alumiiniseokset on jaettu taottuihin ja valettuihin.
Muokatut seokset puolestaan jaetaanlämpökarkaistu ja ei-karkaistu .
Lämpökarkaistuja seoksia ovat Al-Mg-Si, Al-Cu-Mg, Al-Zn-Mg; termisesti karkaistumaton - tekninen alumiini ja kaksikomponenttiset seokset Al-Mn ja Al-Mg (maglia).
Kupari- Seosten pääseoslisäys - duralumiini, lisää lujuutta, mutta vähentää alumiinin sitkeyttä ja korroosionesto-ominaisuuksia.
Mangaani ja magnesium lisäävät lujuutta ja korroosionestoominaisuuksia; pii - juoksevuus ja sulavuus, mutta huonontaa plastisuutta.
Sinkki, erityisesti magnesiumin kanssa, lisää lujuutta, mutta vähentää jännityskorroosionkestävyyttä.
Alumiiniseosten ominaisuuksien parantamiseksi ne lisäävät pienen määrän kromia, vanadiinia, titaania, zirkoniumia ja muita alkuaineita. Rauta (0,3-0,7 %) on ei-toivottu, mutta väistämätön epäpuhtaus.
Seosten komponenttien suhde valitaan niiden olosuhteiden perusteella, joilla ne saavuttavat lämpökäsittelyn ja vanhenemisen jälkeen korkean lujuuden, työstettävyyden ja korroosionkestävyyden.
Seokset on merkitty laaduilla, joilla on aakkosellinen ja numeerinen merkintä, joka kuvaa lejeeringin koostumusta ja tilaa: M - hehkutettu (pehmeä); H - kylmätyöstetty; H2 - puolikovettu; T - karkaistu ja luonnollisesti vanhentunut; T1 - karkaistu ja keinotekoisesti vanhentunut; T4 - ei täysin karkaistu ja keinotekoisesti vanhentunut.
Ahkera ja puolikova työskentely on tyypillistä lämpökarkaistuille metalliseoksille; kovettuminen ja vanheneminen - lämpökovettuneelle.
Teknistä alumiinia: AD, AD1 (A - alumiini, D - duralumiinityyppinen seos, 1 - kuvaa alumiinin puhtausastetta - 99,3%; AD-tuotemerkissä - 98,8 A1); korkea lujuus - B95, B96, taonta - AK6, AK8 (luvut osoittavat seoksen pää- ja lisäseoselementtien kokonaispitoisuuden (%).
Termisesti karkaisemattomien alumiiniseosten merkit: AD1M, AMtsM, AMg2M, AMg2N2 (M - pehmeä, Mts - mangaani, Mg2 - magnesium, jonka pitoisuus on 2 % seoksessa).
Alumiiniseoslaatujen numeerinen merkintä: 1915, 1915T, M925, 1935T (ensimmäinen numero ilmaisee lejeeringin perustan - alumiini; toinen - komponenttien koostumuksen; 0 - kaupallisesti puhdas alumiini, 1 - Al-Cu-Mg, 3 - Al-Mg-Si, 4 - Al-Mn, 5- Al-Mg, 9 - Al-Mg-Zn; kaksi viimeistä ovat seoksen sarjanumero sen ryhmässä).
Tärkeimmät alumiiniseosten lämpökäsittelytyypit ovat hehkutus, karkaisu ja vanhentaminen (karkaisu)
Hehkutus tapahtuu ilman faasimuutoksia ja sitä käytetään jännityksen lievitykseen, homogenointiin, uudelleenkiteyttämiseen ja palautumiseen.
Jälkimmäisessä tapauksessa lejeeringin alkuperäiset fysikaaliset ja mekaaniset ominaisuudet palautuvat, lujuus heikkenee, sitkeys ja iskulujuus lisääntyvät, jotka ovat välttämättömiä teknologisiin tarkoituksiin.
9. Teräsraudoitus teräsbetonirakenteille
Teräsbetonirakenteiden lujittamiseen käytetään sileän ja jaksollisen profiilin tanko- ja lankaraudoitusta sekä vähähiilisestä ja niukkaseosteisesta teräksestä valmistettuja köysiä, jotka on kovetettu karkaisemalla valssauskuumennuksesta, kylmästä tai lämpimästä muodonmuutoksesta.
Nämä vaatimukset täyttävät paremmin lujat tangot (A-1V - AV1; At-1VC (K) - At-V1C (K) jne.), vaijerit (B-II, Vr-II) ja köysi (K- 7, K-9) raudoitus, jonka myötöraja on 590-1410 MPa ja suhteellinen venymä 8-14 %, käytetään esijännitettyjen teräsbetonirakenteiden valmistukseen.
Samaan aikaan, kun rakenteiden lujuus ja murtumiskestävyys lisääntyvät 20-30 %, raudoitusteräksen kulutus vähenee verrattuna jännittämättömiin A-I (A-240), A-II (A-300) , A-III (A-400), Vp-I.
Korroosiokäyttäytymisen kannalta lujat, erityisesti esijännitetty raudoitus, ovat kuitenkin mahdollisesti haavoittuvampia.
Betonin raudoituksen korroosiokäyttäytymiselle on ominaista pääasiassa lujuuden, plastisuuden ja murtuman luonteen muutos sekä korroosiovaurion syvyys (mm/vuosi) tai painon menetys (g/m vrk tai g/mh)
Termodynaamisesti hapetusreaktiolle alttiiden betonin raudoituksen passiivisen tilan takaavat väliaineen erittäin alkalinen luonne (pH12) sekä riittävän paksu (0,01-0,035 m) ja tiheä betonin suojakerros.
Oksidikalvoteorian mukaan lujituksen passiivinen tila hapettavassa ympäristössä tapahtuu ohuen oksidikalvon muodostumisen vuoksi metallin pinnalle.
Tasapainopotentiaali tällaisen kalvon muodostumiselle on positiivinen ja on noin 0,63 V, ja rauta aktiivisessa tilassa on noin -0,4 V.
Heti kun metallin anodiosien polarisaatio saavuttaa potentiaalin oksidikalvon muodostumiselle, liukenemisvirran tiheys pienenee jyrkästi ja metalli siirtyy passiiviseen tilaan.
Tätä ominaispotentiaalia kutsutaan Flade-potentiaaliksi..
Betonin raudoituksen passivointi lämpötilassa 20 ± 5 ° C valmistuu 32-36 tunnissa, ei vain puhtaalla pinnalla, vaan myös ruosteella.
Väliaineen pH-arvo kuvaa kuitenkin epäselvästi betonin lujituksen tilaa; sen määrää suurelta osin aktivoivien ionien läsnäolo, jotka siirtävät metallin liukenemispotentiaalia negatiiviseen suuntaan; metalli menee sitten aktiiviseen tilaan.
Betonin raudoituksen sähkökemiallista tilaa voidaan objektiivisesti arvioida vain sen polarisoituvuuden, ts. elektrodin potentiaalin ja virrantiheyden muutos.
Kaikille betoneille ei ole ominaista korkea pH-arvo.
Autoklavoiduissa, kipsissä ja betoneissa, joissa on aktiivisia mineraalilisäaineita niiden valmistushetkestä alkaen pH<12.
Tällaisissa betoneissa raudoitus vaatii suojapinnoitteen.
Myös betonin hiiltyneessä suojakerroksessa (missä raudoitus sijaitsee), erityisesti halkeamien paikoissa voi tapahtua raudoitusdepassivoitumista, mikä tulee ottaa huomioon suojakerroksen paksuutta ja tiheyttä määritettäessä riippuen tyypistä, käyttötarkoituksesta, teräsbetonirakenteiden käyttöolosuhteet ja käyttöikä.
Metallipinnan paikalliset korroosiovauriot toimivat samalla tavalla kuin jännityskeskittimet.
Muovattavissa mietoissa teräksissä näiden vaurioiden keskipisteiden lähellä tapahtuu jännitysten uudelleenjakautumista, jonka seurauksena terästen mekaaniset ominaisuudet eivät käytännössä muutu.
Suurilujissa, matalan sitkeyden teräksissä, joissa on sileä ja jaksoittainen profiili, esimerkiksi V-II ja Vr-II, joissa vetojännitys on lähellä myötörajaa (ja tästä syystä ne ovat vähemmän alttiita anodiselle polarisaatiolle), paikallista korroosiota. vaurio aiheuttaa suuren keskittymän heikosti rentouttavia rasituksia ja hauraiden murtumien todennäköisyys kasvaa.
Siksi esijännitetyille rakenteille suositellut lujat lujiteteräkset ovat pääsääntöisesti monimutkaisia seostettuja, niille on tehty lämpö- ja termomekaaninen käsittely, normalisointi ja korkea karkaisu 600-650 °C:ssa.
Pienen määrän seostavien lisäaineiden Cr, Mn, Si, Cu, P, Al ja muiden lisääminen lujiteteräkseen sekä lämpö- ja termomekaaninen käsittely parantaa merkittävästi terästen mekaanisia ja 2-3 kertaa korroosionesto-ominaisuuksia
10. Teräsrakenteet
Teräsrakenteiden päärakennemuodot ja käyttötarkoitukset ovat:teollisuusrakennukset, julkisten rakennusten rungot ja suuriväliset päällysteet, sillat ja ylikulkusillat, tornit ja mastot, lasimaalaukset, ikkunoiden ja ovien täytteet, alakatot jne.
Rakennusrakenteiden pääelementit ovat:
Teräslevyn paksuinen kuumavalssattu, paksuus 4-160 mm, pituus 6-12 m, leveys 0,5-3,8 m, toimitetaan levyinä ja rullina; ohut kuuma- ja kylmävalssattu, enintään 4 mm paksu keloissa; laajahyllyinen universaali 6-60 mm paksu kuumavalssattu koneistetuilla, kohdistetuilla reunoilla;
Profiiliteräs - kulmat, kanavat, I-palkit, T-palkit, putket jne., joista kootaan erilaisia symmetrisiä osia, mikä lisää rakenteiden vakautta ja kustannustehokkuutta;
Kuumavalssatut saumattomat pyöreät putket, joiden halkaisija on 25–550 mm ja seinämän paksuus 2,5–75 mm radio- ja televisiopylväitä varten;
Pyöreät sähköhitsatut putket, halkaisija 8-1620 mm ja seinämän paksuus 1-16 mm; neliö- ja suorakaiteen muotoinen osa, jonka sivut ovat 60-180 mm ja seinämän paksuus 3-8 mm. Putkia käytetään kevyiden kattojen, ristikkorakenteisten seinien, siteiden, lasimaalausten rakentamiseen;
Kylmämuovatut profiilit teipistä tai kaistaleista, joiden paksuus on 1-8 mm. Niiden pääasiallinen käyttöalue on kevyt, taloudellinen rakennuspäällysteiden rakentaminen;
Profiilit eri käyttötarkoituksiin - ikkunoiden, ovien ja lyhtyjen karmit, nosturin kiskot, galvanoidut profiililaudat, teräsköydet ja luja lanka riippu- ja kaapelikatoille, sillat, mastot, esijännitetyt kattorakenteet, putket, säiliöt jne.
Valssavien profiilien päätyypit. a) teräslevy; b) kulmaprofiilit; c) kanava; d), e), f) I-palkit eri hyllyleveyksillä; g) ohutseinäiset I-palkit ja kanavat; h) saumattomat ja sähköhitsatut putket
Teräsnauhasta tai -nauhasta valmistetut kylmämuovatut profiilit, joiden paksuus on 1-8 mm. a) epätasaiset ja yhtä suuret kulmat; b) kanavat; c) mielivaltainen osa
Valssattujen profiilien luetteloa, josta käy ilmi yksikön muoto, mitat, massa ja toleranssit, kutsutaan valikoimaksi
Taloudellisimmat ja siinä ovat ohutseinäiset profiilit.
Pilareiden, nosturi- ja siltapalkkien, ristikon, orien, kaareiden, sylinteri- ja lonkkakattojen ja muiden rakenteiden fragmentit valmistetaan tehtaalla primäärielementeistä, jotka sitten suurennetaan lohkoiksi ja asennetaan rakennustyömaalle.
Metallirakenteiden valmistuksen ja asennuksen suorittavat erikoistuneet tehtaat ja asennusorganisaatiot, jotka varmistavat tuotteiden ja asennuksen korkean tuottavuuden ja laadun.
Metallirakenteiden käyttötarkoituksesta ja käyttöolosuhteista, rakennusten ja rakenteiden vastuullisuudesta riippuen on suositeltavaa käyttää erilaisia teräsluokkia, ottaen huomioon niiden kylmänkestävyys mitoitustalven ulkolämpötiloissa.
Kaikentyyppiset rakenteet on jaettu 4 ryhmään, joiden vaatimukset ja vastaavasti teräslaadut laskevat ensimmäisestä neljänteen ryhmään.
Ja jos niistä kolmessa ensimmäisessä tärkeimmille kriittisille rakenteille suositellaan pääasiassa monimutkaisia seostettuja teräksiä, hyvin hitsattuja ja kylmänkestäviä, niin neljännessä ryhmässä apurakenteille - tavalliset teräkset VSt3sp (ps) (kp).
Terästen seostus, jossa on pieniä määriä kuparia, fosforia, nikkeliä, kromia (esim. ensimmäisen ja toisen ryhmän teräkset, 15G2AFDps, 10KhSND, 10KhNDP, 12GN2MFAYu jne.) on erityisen tehokas suojaamaan niitä ilmakehän korroosiolta.
Vähäseosteisten terästen kyky muodostaa tiheitä suojaavia ruostekalvoja, jotka koostuvat amorfisesta - FeUN:sta, johti niin kutsuttujen korttien luomiseen.
Niitä käytetään teollisuusrakennusten, siltojen, tukien ja muiden ilmakehän olosuhteissa toimivien rakenteiden rakenteisiin. Karteenit eivät vaadi maalausta eivätkä ruostu rakenteiden koko käyttöiän ajan. Kalvon suojaavia ominaisuuksia tehostavat säännöllinen kostutus - kuivaus.
Tyypillinen carten-koostumus 0,09 % C ja P; 0,4 % Mn ja Cu; 0,8 % Cr ja 0,3 % Ni.
11. Alumiinirakenteet
Alumiinin käytön alkajaksi rakentamisessa voidaan pitää alumiinireunuksen asennusta Life Buildingiin Montrealissa vuonna 1896 ja alumiinikaton asentamista kahteen uskonnolliseen rakennukseen Roomassa vuosina 1897-1903.
Pittsburghissa (USA) vuonna 1933 rakennetun kaupungin sillan jälleenrakennuksessa sillan ajoradan kantavat elementit valmistettiin ensimmäistä kertaa alumiinikanavista ja -levyistä, joita käytettiin menestyksekkäästi 34 vuotta.
Kotimaisessa rakentamisessa alumiinirakenteita käytettiin ensimmäisen kerran 1950-luvun alussa tutkimusaseman "North Pole" laitteissa ja kiipeilijöiden rakentamisessa Kaukasuksella.
Alumiinia käytetään laajemmin ulkomailla, ja rakennusala käyttää jopa 27 % alumiinin kokonaiskulutuksesta näissä maissa.
Alumiinisten rakennusrakenteiden tuotanto niissä on keskittynyt suuriin erikoistuneisiin tehtaisiin, joiden kapasiteetti on 30-40 tuhatta tonnia vuodessa, mikä varmistaa erilaisten korkealaatuisten tuotteiden tuotannon.
Tehokkaimpia niistä ovat:ulkoseinien paneelit ja kehyksettömät päällysteet, alakatot, kokoontaitettavat ja levyrakenteet.
Merkittävä osa taloudellisesta vaikutuksesta saavutetaan vähentämällä kuljetus- ja käyttökustannuksia alumiinirakenteiden lisääntyneen korroosionkestävyyden ja keveyden vuoksi verrattuna vastaaviin teräs- ja teräsbetonirakenteisiin.
Kantavissa rakenteissa alumiinin käyttö ei ole taloudellisesti kannattavaa, lukuun ottamatta pitkäjänteisiä pinnoitteita ja tapauksia, joissa ympäristön aggressiivisuus on lisääntynyt.
Tämä johtuu alumiinin alhaisesta kimmomoduulista, jonka seurauksena elementtien ja itse rakenteiden poikkileikkausmittoja on lisättävä, jotta niille saadaan tarvittava jäykkyys ja vakaus.
Samaan aikaan alumiinin lujuutta ei hyödynnetä.
Lisäksi alumiinilla on pienempi syklin kestävyys ja lämmönkestävyys teräkseen verrattuna.
Nämä puutteet voidaan korjata (ottaen huomioon alumiinin korkeat plastiset ominaisuudet) luomalla tilarakenteita, mukaan lukien tanko- ja ripustusrakenteet, käyttämällä taivutettuja elementtejä, meistoja ja aallotettuja levyjä, jotka suorittavat samanaikaisesti kantavia toimintoja sulkevien kanssa.
Taivutetut alumiiniprofiilit pelistä. a) avoimet yksinkertaiset tangot; b) avoimet monimutkaiset sauvat; c) aaltopahvilevyt, joissa on erilaisia aallotusmuotoja (1 - uritettu; 2 - kalvo; 3 - aaltoileva; 4 - uritettu; 5 - kouru); d), e) suljetut monionteloprofiilit
Puristettujen profiilien tyypit. kiinteä; b) avoin; c) puoliavoin; d) ontto (suljettu); e) puristetut paneelit; f) parillisten profiilien lukitusliitännät; g) napsautusprofiililiitokset
Alumiini-ikkunalohkot ja lasimaalaukset eivät tarjoa merkittävää taloudellista vaikutusta puisiin verrattuna, myös Kaukopohjolan olosuhteissa.
Tästä huolimatta niillä on parhaat toiminnalliset ominaisuudet, ulkonäkö ja korkea kestävyys, mikä määrää niiden laajan käytön tarkoituksenmukaisuuden kaikentyyppisissä rakennustyypeissä.
Seinien ja pinnoitteiden sulkevat alumiinirakenteet voidaan valmistaa kahdella tavalla: täysin tehdasvalmiudesta tai profiloiduista tai sileistä levyistä, eristettyinä tai eristämättöminä rakentamisen aikana.
Jälkimmäiset kuuluvat lämmittämättömiin teollisuusrakennuksiin ja varastoihin.
Molemmilla tavoilla on hyvät ja huonot puolensa.
Esivalmistettujen paneelien asennuksen yksinkertaisuus ja nopeus ovat vastoin tehtaan uudelleenjakelun puuttumista, kun käytetään litteitä tai profiloituja nauhoja. Mutta lämmittimen asentamisesta tulee monimutkaisempaa.
Elementtirakentamisessa on ongelmana saumojen, erityisesti profiililevyjen, luotettavuus; teipillä - teippien asennus ja kiristys suurille jänneväleille.
Kotimaisessa rakentamisessa ensimmäinen paneelimenetelmä on saanut tähän mennessä eniten käyttöä.
Seinä- ja kattopaneelit koostuvat yleensä kahdesta ohuesta, sileästä tai profiloidusta alumiinilevystä, joiden välissä on eriste.
Paneelin ääriviivaa pitkin asennetaan useimmissa tapauksissa rivat, jotka luovat kehyksen.
Yksi alumiinilevyistä (yleensä sisäinen) voidaan korvata vanerilla, asbestisementillä tai muovilevyillä, lastulevyllä ja kuitulevyllä.
Lämmittimenä käytetään mineraalivillalevyjä, PSB-, PVC-, PSB-S-vaahtoa ja polyuretaanivaahtoa, jotka on vaahdotettu kuorien väliin teknologisen prosessin aikana. Eristys liimataan alumiinilevyihin epoksi- tai kumiliimalla ja sisältyy paneelin toimintaan. Paneelin mitat ovat 6x1,5x(0,05-0,15) m, 6,6x3x(0,05-0,2) m ja enemmän.
Alumiinivaippalevyjen paksuus on 1-2,5 mm. Niiden valmistukseen suositellut alumiiniseoslaadut ovat AMg2M, AMg2N2, AD31T 1(4-5), 1915.
Ulkomailla "Sandwich"-tyyppiset liimatut kolmikerroksiset kehykset ja kehyksettömät paneelit valmistetaan virran päällä yksittäisissä muodoissa tai jatkuvalla tavalla jatkuvana nauhana, joka leikataan automaattisen linjan päästä tietyn tuotteen tuotteiksi. koko.
Säänkestävyyden lisäämiseksi ja ulkonäön parantamiseksi alumiinilevyt anodisoidaan tai maalataan polymeeriyhdisteillä eri väreillä. Paneeleiden jäykkyyden ja laadun parantamiseksi alumiinilevyt esijännitetään mekaanisesti.
Tämän avulla voit sisällyttää ihon paneelin rungon työhön, lisätä ripojen välistä etäisyyttä, poistaa levyjen aaltoilun ja tarjota paremman tarttuvan kosketuksen eristeen kanssa.
Teollisuusrakentamisessa alumiinilevyjä, joissa on pituus- ja poikittaisprofilointi, käytetään laajalti seinissä ja pinnoitteissa.
Levyjen pituus on 10-30 m tai enemmän, leveys 0,58-1,6 m, paksuus 0,3-1,62 mm.
Poikittaisprofiloituja levyjä, kuten "Furral", Snap-rib, Zip-rib kattopäällysteisiin, käytetään rakennuskäytännössä USA:ssa, Englannissa, Saksassa, Sveitsissä ja muissa maissa.
Tässä katossa on käytetty pehmeää alumiiniseosta AMts.
Levyt kuljetetaan rullina. Rakentamisen yhteydessä ne rullataan ulos ja kiinnitetään puiseen laatikkoon.
"Furral"-tyyppiset kiinnityslevyt puulaatikkoon. 1 - puinen laatikko; 2 - arkkia "Furral"; 3 - kiinnityslista
Seinä-aidan eristys aaltopahvilevyistä laattaeristyksellä. 1 - aaltopahvilevyt; 2 - eristys
Kotimainen kokemus poikittaisprofiloitujen levyjen valmistuksesta eroaa ulkomaisesta kokemuksesta valssattujen aitojen täydellisessä tehdasvalmiudessa, mukaan lukien eristys.
Erityisen tehokkaita ovat teollisuusrakennusten aidat sileistä esijännitetyistä alumiinilevyistä.
Niiden kustannukset ovat 20-30% alhaisemmat kuin profiloidut, ja hyödyllinen pinta-ala on 25-35% enemmän.
Höyrysulkuna toimivalla teksturoidulla kerroksella varustettu vaahtomuovieriste liimataan levyihin tehtaalla tai levitetään levyjen pinnalle asennuksen yhteydessä, kuten esimerkiksi Italiassa ja Japanissa, jossa vaahdotettu polyuretaanivaahto tai bitumiin perustuva vaahtokoostumus, jonka paksuus on 6-8 mm.
Kolmikerroksinen rullapaneelirakenne:
1 - aaltopahvi (kannatin); 2 - elastinen eristys; 3 - koristelevy (sisäinen); a - aallotetun levyn pituus; b - paneelin leveys; R - paneelin taivutussäde
Kokoontaitettavia alumiinirakenteita käytetään teollisuus-, asuin- ja julkisten rakennusten sekä kaupunkityyppisten asuinrakennusten rakentamiseen vaikeapääsyisillä alueilla ja Kaukopohjossa, jonne ne toimitetaan lentoteitse. Perinteisiin materiaaleihin ja rakenteisiin verrattuna rakennusten massa pienenee lähes 20-kertaiseksi, rakennusaika 4-kertaistuu ja käyttöpinta-alan arvioitu hinta laskee 15-20 %. Elementtirakenteiden liikevaihdon kasvaessa taloudellinen vaikutus kasvaa merkittävästi.
Alumiinista valmistetut alakatot teknisiltä ja taloudellisilta tunnusluvuilta ja erilaisilta suoritetuilta toiminnoilta (koriste- ja akustiset toiminnot, arkkitehtoninen suunnittelu, ilmanvaihto, valaistus, saniteetti- ja hygienia jne.) vertautuvat suotuisasti kipsistä, asbestisementistä, mineraaleista valmistettuihin alakattoihin. villalevyt, kuten "Agmigran" ja muut materiaalit
Ne ovat kevyempiä, eivät väänny, eivät pölyä, eivät vaadi korjausta, sopivat mihin tahansa muotoiluun ja värien anodisointiin, mikä toimii korroosiosuojana.
Alumiinisäiliöitä on kahta tyyppiä: nestemäisten aggressiivisten aineiden varastointiin (hapan öljy ja öljytuotteet, etikkahappo, tiivistetyt typpihapot ja muut hapot); nesteytettyjen kaasujen varastointiin.
Eri aikoina eri maissa rakennettujen säiliöiden tilavuus vaihtelee 500 metristä 3500 metriin ja ne ovat hyvässä kunnossa.
Alumiinilaaduista AMg2M, AD31T, 1915, 1915T valmistettuja paine- ja ei-paineputkia käytetään öljyn ja kaasun, elintarvike- ja kemianteollisuuden puolituotteiden, laastien ja betonien kuljetukseen.
Kokoontaitettavissa telineissä ja telineissä käytetään duralumiiniputkia, joiden halkaisija on 38-50 mm.
Yleensä käytetään saumattomia ja sähköhitsattuja putkia, joiden halkaisija on enintään 200 mm.
Maaperään asennettaessa putket suojataan korroosiolta bitumi-kumimastiksilla ja polymeerimateriaaleilla.
Rakennuskäytännössä on myönteisiä esimerkkejä alumiinin käytöstä myös ilmanvaihdossa ja savupiipuissa rikkipitoisten kaasujen poistamiseen, jotka ovat aggressiivisia terästä tiivistyessään.
Alumiinirakenteiden elementtien kytkennät suoritetaan:
Argonkaarihitsaus ei-kuluvilla (volframi) ja kuluvilla elektrodeilla;
- sähkökontaktihitsaus (ohuille levyille);
Niititetty karkaistuja alumiinielementtejä ja eripaksuisia osia varten. Niittaus suoritetaan kylmässä tilassa, jotta vältetään kuumaniitauksen aikana havaitut rakot ja kiteiden välinen korroosio;
Galvanoiduissa ja kadmiumpinnoitetuissa pulteissa, ruuveissa ja tiivisteissä;
Liimaan pulttiliitoksissa, lukoissa ja salpoissa.
Toisin kuin varsinaiset lämpökemialliset-termiset ja termomekaaniset käsittelyt sisältävät lämpövaikutusten lisäksi metalliin kohdistuvat kemialliset ja muodonmuutosvaikutukset. Tämä vaikeuttaa kokonaiskuvaa rakenteen ja ominaisuuksien muutoksista lämpökäsittelyn aikana.
Kemiallis-termis- ja termomekaanisten käsittelyjen suorittamiseen tarvittavat laitteet ovat pääsääntöisesti monimutkaisempia kuin varsinainen lämpökäsittely. Perinteisten lämmityslaitteiden lisäksi se sisältää esimerkiksi laitteistot hallitun ilmakehän luomiseksi, laitteet plastiseen muodonmuutokseen.
Seuraavassa tarkastellaan kemiallis-termisen ja termomekaanisen käsittelyn rakenteen ja ominaisuuksien muutosten yleisiä kuvioita ja niiden vaihteluita.
"Metallien lämpökäsittelyn teoria",
I.I. Novikov
HTMT:n aikana austeniitti deformoituu sen termodynaamisen stabiiliuden alueella ja sammutetaan sitten martensiitiksi (katso seosteräksen käsittelykaavio). Karkaisun jälkeen suoritetaan alhainen karkaisu. Perinteisen lämpökäsittelyn muodonmuutoslämmityksellä (valssaustakominen) päätavoitteena on eliminoida kovettumista varten tarkoitettu erityinen kuumennus ja siten saada taloudellinen vaikutus. HTMT:n päätavoite on parantaa mekaanisia ominaisuuksia...
Erittäin kiinnostava on ML Bernsteinin toistuvan lämpökäsittelyn aikana havaitsema HTMT:n kovettumisen periytymisilmiö ("palautettavuus"). Kävi ilmi, että HTMT-karkaisu säilyy, jos teräs uudelleenkarkaistaan lyhyellä altistuksella lämmityslämpötilassa karkaisua varten tai jos HTMT-karkaistu teräs ensin altistetaan korkealle karkaisulle ja sen jälkeen uudelleen karkaisulle. Esimerkiksi teräksen 37XH3A vetolujuus HTMT:n jälkeen järjestelmän mukaan ...
Terästen TMT:n prosesseja on tutkittu intensiivisesti 1950-luvun puolivälistä lähtien, kun haettiin uusia tapoja lisätä rakenteellista lujuutta. Matalalämpötilainen termomekaaninen käsittely (LTMT) LTMT:n aikana alijäähtynyt austeniitti deformoituu lisääntyneen stabiiliutensa alueella, mutta välttämättä alle uudelleenkiteytymisen alkamislämpötilan ja sitten (muuttuu martensiitiksi. Sen jälkeen suoritetaan alhainen karkaisu (ei kuvassa). Käsittelykaavio ...
HTMT:n käyttöä rajoittavat seuraavat tekijät. Lejeerinki voi erota niin kapealla karkaisun kuumennuslämpötila-alueella, että on käytännössä mahdotonta pitää kuumatyöskentelylämpötilaa niin kapeissa rajoissa (esimerkiksi ± 5 °C D16-duralumiinille). Kuuman muodonmuutoksen optimaalinen lämpötila-alue voi olla huomattavasti alhaisempi kuin sammutuksen kuumentamisen lämpötila-alue. Esimerkiksi alumiiniseoksia puristettaessa…
PTMT:n olemus piilee siinä, että kuumamuodonmuutoksen jälkeen saatu puolivalmis tuote ei-uudelleenkiteytetyssä tilassa säilyttää uudelleenkiteytymättömän rakenteen, vaikka sitä kuumennetaan sammutusta varten. PTMT eroaa HTMT:stä siinä, että kuumamuodonmuutos ja sammutuksen kuumennus on erotettu toisistaan (katso kuva Vanhenevien metalliseosten lämpömekaaninen käsittely). PTMT:tä käytetään laajalti alumiiniseosten puolivalmiiden tuotteiden tuotantotekniikassa. Siitä on pitkä aika...
HTMT:ssä suoritetaan kuumamuodonmuutos, muodonmuutoskuumennus ja vanheneminen (katso ikääntyvien metalliseosten termomekaanisen käsittelyn kaavio). Kuumamuodonmuutoksen aikana dislokaatioiden tiheys kasvaa ja tapahtuu kuumakarkaisua, joka voidaan osittain tai kokonaan poistaa itse muodonmuutoksen aikana dynaamisen polygonisaation ja dynaamisen uudelleenkiteytymisen kehittymisen seurauksena. Jännitys-venymäkäyrällä on osa virtausjännityksen noususta, ...
Kuvassa on ikääntyvien metalliseosten TMT:n pääkaaviot. Sahalaitaiset viivat osoittavat plastista muodonmuutosta. Vanhenevien metalliseosten termomekaanisen käsittelyn kaaviot Matalalämpötilainen termomekaaninen käsittely (LTMT) Vanhenevien metalliseosten LTMT on ensimmäinen (30s) ja laajimmin käytetty termomekaaninen käsittely teollisuudessa. LTMT:n päätarkoitus on parantaa lujuusominaisuuksia. LTMT:llä metalliseokselle suoritetaan ensin tavanomainen karkaisu, ...
Tarkastellaan ensin kylmän muodonmuutoksen vaikutusta vyöhykkeen ikääntymiseen. Näyttäisi siltä, että muodonmuutosten pitäisi kiihdyttää vyöhykkeiden ikääntymistä lisäämällä dislokaatioiden tiheyttä ja tyhjien työpaikkojen keskittymistä. Mutta ensinnäkin, vyöhykkeet syntyvät homogeenisesti, ei sijoiltaan, ja toiseksi, dislokaatiot ovat tehokkaita paikkoja tyhjille nieluille. Erittäin voimakas plastinen muodonmuutos lisää avoimien työpaikkojen pitoisuutta (avoimien työpaikkojen määrän suhdetta atomien määrään) vain 10-6, ...
LTMT:n levityksen tehokkuus määräytyy sen mukaan, mikä kovettumisfaasi vapautuu vanhenemisen aikana. Joten esimerkiksi Al-Cu-Mg-seoksille (kovete - vaihe S) aiheutuva lisäkovettuminen muodonmuutoksen aiheuttamasta ennen keinotekoista vanhentamista on suurempi kuin Al-Cu-seoksilla (kovete - faasi θ´). Kuumennettaessa ikääntymistä kylmän muodonmuutoksen jälkeen uudelleenkiteytyminen ei yleensä tapahdu, mutta ...
Metallien lämpömekaaninen käsittely on joukko muodonmuutos-, kuumennus- ja jäähdytysoperaatioita, joiden seurauksena materiaalin lopullisen rakenteen ja ominaisuuksien muodostuminen tapahtuu lisääntyneen tiheyden ja plastisen muodonmuutoksen aiheuttamien rakenteellisten epäpuhtauksien optimaalisen jakautumisen olosuhteissa.
Teräksen lämpömekaaninen prosessointi suoritetaan pääasiassa kolmen järjestelmän mukaisesti: korkean lämpötilan (HTMT), matalan lämpötilan (LTMT) ja esikäsittelyn lämpömekaaninen käsittely (PTMT).
Pääidea korkean lämpötilan käsittely koostuu valssaus- ja jäähdytystapojen valinnasta valssauksen jälkeen, mikä varmistaa hienon ja tasaisen rakeen muodostumisen valmiissa tuotteessa.
Matalan lämpötilan käsittely koostuu teräksen kuumentamisesta 1000...L 100 °C:seen, nopeasta jäähdyttämisestä austeniitin metastabiilin tilan lämpötilaan (400...600 °C) ja suuresta muodonmuutoksesta (jopa 90 % ja enemmän) tässä lämpötila. Tämän jälkeen suoritetaan martensiitin karkaisu ja karkaisu 100...400 °C:ssa. Tuloksena on merkittävä lisäys lujuudessa verrattuna HTMT:hen, mutta pienempi sitkeys ja iskulujuus. Tämä menetelmä soveltuu käytännössä vain seostetuille teräksille.
Alustava termomekaaninen käsittely Sille on ominaista teknologisen prosessin yksinkertaisuus: kylmä plastinen muodonmuutos (lisää dislokaatioiden tiheyttä), uudelleenkiteytystä edeltävä kuumennus (tarjoaa ferriittirakenteen polygonisaation), kovettaminen ja karkaisu.
19. Kupari ja kuparipohjaiset seokset. Pronssin ja messingin merkintä. Kuparipohjaisten metalliseosten käyttö saniteettitekniikassa.
Kupari- muovattava viskoosi metalli, jonka väri on punainen (murtumassa vaaleanpunainen), erittäin ohuissa kerroksissa näyttää vihertävän siniseltä valossa.
Saadut ominaisuudet riippuvat puhtaudesta, ja epäpuhtauspitoisuus määrää sen tuotemerkin: MOOC - vähintään 99,99 % kuparia, IOC - 99,97 %, M1K - 99,95 %, M2k - 99,93 % kuparia jne. arvot M-kirjaimen jälkeen ( kupari) ilmoittaa ehdollinen puhtausluku ja sitten kirjainmenetelmä ja olosuhteet kuparin saamiseksi: k - katodi; b - hapeton; p - hapettunut; f - hapettunut fosforilla. Kuparin ja sen seosten mekaanisia ja teknologisia ominaisuuksia heikentäviä haitallisia epäpuhtauksia ovat lyijy, vismutti, rikki ja happi. Niiden pitoisuus kuparissa on tiukasti rajoitettu: vismutti - enintään 0,005%, lyijy - 0,05% jne.
Kupari kuuluu raskaisiin ei-rautametalleihin. Tiheys on 8890 kg / m 3, sulamispiste on 1083 ° C. Puhtaalla kuparilla on korkea sähkön- ja lämmönjohtavuus.
Kuparilla on korkea sitkeys ja erinomainen kylmä- ja kuumatyöstettävyys, hyvät valuominaisuudet ja tyydyttävä työstettävyys. Kuparin mekaaniset ominaisuudet ovat suhteellisen alhaiset: vetolujuus on 150...200 MPa, suhteellinen venymä 15...25 %.
Kuparin kaksi- tai monikomponenttiseoksia sinkin ja muiden alkuaineiden kanssa kutsutaan messingit.
Messinki on merkitty kirjaimella L (messinki), jota seuraa numerot, jotka osoittavat kuparin prosenttiosuuden. Esimerkiksi messinkimerkki L68 sisältää 68% kuparia, loput on sinkkiä. Jos messinki on monikomponenttinen, laita L-kirjaimen jälkeen muiden elementtien symboli (A - alumiini, F - rauta, H - nikkeli, K - pii, T - titaani, Mts - mangaani, O - tina, C - lyijy, C - sinkki jne.) ja luvut, jotka osoittavat niiden keskimääräisen prosenttiosuuden seoksesta. Muokatun ja valetun messingin kirjainten ja numeroiden järjestys on erilainen. Valimomessingissä seoskomponentin keskimääräinen pitoisuus ilmoitetaan välittömästi sen nimeä ilmaisevan kirjaimen jälkeen.
Pronssi- kuparin seos, jossa on tinaa, alumiinia, lyijyä ja muita elementtejä, joista sinkki ja nikkeli eivät ole tärkeimpiä. Sinkkiä ja nikkeliä voidaan lisätä vain pronssiin lisäseosaineina. Pronssit luokitellaan kemiallisen koostumuksensa perusteella tinasta tinattomaksi.
Pronssi on merkitty kirjaimilla Br, jota seuraa sisältämien elementtien aakkosellinen ja numeerinen merkintä kuparia lukuun ottamatta. Elementtien nimitys pronssissa on sama kuin messingin merkinnässä. Kuparin läsnäoloa laadussa ei ole ilmoitettu, ja sen pitoisuus määräytyy eron perusteella. Painekäsitellyissä pronssilajeissa seosalkuaineiden nimet on listattu niiden pitoisuuden mukaan laskevassa järjestyksessä ja lajin lopussa samassa järjestyksessä niiden keskimääräiset pitoisuudet. Esimerkiksi pronssimerkki BrOTsS4-4-2,5 sisältää 4% tinaa ja sinkkiä, 2,5% lyijyä, loput kuparia. Valimopronssien luokissa (GOST 613 ja 493) jokaisen seosainemerkinnän jälkeen ilmoitetaan sen sisältö. Jos valimon ja painekäsiteltyjen pronssien koostumukset menevät päällekkäin, esimerkiksi BrA9ZhZL.
20. Alumiini ja alumiinipohjaiset seokset. Alumiinipohjaisten metalliseosten käyttö saniteettitekniikassa.
Alumiini on hopeanvalkoinen kevytmetalli, jonka tiheys on 2,7 g/cm3 ja sulamispiste 660°C. Ominaista korkea lämmön- ja sähkönjohtavuus sekä hyvä korroosionkestävyys monissa aggressiivisissa ympäristöissä. Mitä puhtaampi alumiini on, sitä korkeampi sen korroosionkestävyys.
Epäpuhtauspitoisuudesta riippuen alumiini jaetaan ryhmiin ja laatuihin: erittäin puhdas alumiini A999 - 99,999 % alumiini, korkea puhtausaste: A995 - 99,995%, A99 - 99,99%, A97 - 99,97%, A95 - 99,95 % alumiini, tekninen puhtaus, jonka epäpuhtauspitoisuus on OD5 ... 1,0 %: A85, A8, A7, A6, A5, AO. Esimerkiksi A85-laatu tarkoittaa, että metalli sisältää 99,85% alumiinia ja AO-laatu 99% alumiinia. Tekninen taottu alumiini on merkitty ADO ja AD1. Fe, Si, Cu, Mn, Zn jne. voivat olla epäpuhtauksina alumiinissa.
Teknisesti kaikki alumiiniseokset on jaettu 2 luokkaa:
Valettu ja muotoutumaton.
Duralumiini ovat tämän ryhmän yleisimmät seokset, jotka perustuvat alumiiniin, kupariin ja magnesiumiin. Duralumiineille on ominaista korkea lujuus ja sitkeys, ne ovat hyvin muotoutuneita kuumissa ja kylmissä olosuhteissa.
Siluminit- tämä on yleisnimi ryhmän valuseosille, jotka perustuvat alumiiniin, joka sisältää piitä (4 ... 13 % ja joissakin luokissa jopa 23 %) ja joitain muita alkuaineita. Silumiineilla on hyvät valuominaisuudet, riittävän korkea lujuus, lisääntynyt korroosionkestävyys ja ne ovat hyvin prosessoitavia leikkaamalla.
Testata
Materiaalitieteen
Aiheesta: "Metallien ja metalliseosten lämpökäsittely"
Iževsk
1. Esittely
2. Lämpökäsittelyn tarkoitus ja tyypit
4. Kovettuminen
6. Ikääntyminen
7. Kylmähoito
8. Termomekaaninen käsittely
9. Kemiallis-lämpökäsittelyn tarkoitus ja tyypit
10. Ei-rautametalliseosten lämpökäsittely
11. Johtopäätös
12. Kirjallisuus
Johdanto
Lämpökäsittelyä käytetään koneenosien ja metallituotteiden valmistuksen eri vaiheissa. Joissakin tapauksissa se voi olla välivaihe, joka parantaa metalliseosten työstettävyyttä paineella, leikkaamalla, toisissa se on viimeinen toimenpide, joka tarjoaa tarvittavat indikaattorit tuotteiden tai puoliksi mekaanisista, fysikaalisista ja toiminnallisista ominaisuuksista. valmistuneet tuotteet. Puolivalmiit tuotteet lämpökäsitellään rakenteen parantamiseksi, kovuuden vähentämiseksi (parantaa työstettävyyttä) ja osat - tiettyjen vaadittujen ominaisuuksien (kovuus, kulutuskestävyys, lujuus ja muut) saamiseksi.
Lämpökäsittelyn tuloksena metalliseosten ominaisuuksia voidaan muuttaa laajalla alueella. Mahdollisuus lisätä mekaanisia ominaisuuksia merkittävästi lämpökäsittelyn jälkeen alkuperäiseen tilaan verrattuna mahdollistaa sallittujen jännitysten lisäämisen, koneiden ja mekanismien koon ja painon pienentämisen sekä tuotteiden luotettavuuden ja käyttöiän lisäämisen. Ominaisuuksien parantaminen lämpökäsittelyn seurauksena mahdollistaa yksinkertaisemman koostumuksen ja siten halvempien seosten käytön. Seokset saavat myös uusia ominaisuuksia, joiden yhteydessä niiden käyttöalue laajenee.
Lämpökäsittelyn tarkoitus ja tyypit
Terminen (lämpö)käsittely on prosessi, jonka ydin on tuotteiden kuumennus ja jäähdyttäminen tietyissä tiloissa, jolloin materiaalin rakenne, faasikoostumus, mekaaniset ja fysikaaliset ominaisuudet muuttuvat muuttamatta kemiallista koostumusta.
Metallien lämpökäsittelyn tarkoituksena on saavuttaa vaadittu kovuus, parantaa metallien ja metalliseosten lujuusominaisuuksia. Lämpökäsittely jaetaan lämpökäsittelyyn, termomekaaniseen ja kemiallis-termiseen. Lämpökäsittely - vain lämpövaikutus, termomekaaninen - lämpövaikutuksen ja plastisen muodonmuutoksen yhdistelmä, kemiallinen-terminen - lämpö- ja kemiallisten vaikutusten yhdistelmä. Lämpökäsittely jakautuu käytön tuloksena saadusta rakenteellisesta tilasta riippuen hehkutukseen (ensimmäinen ja toinen laji), karkaisuun ja karkaisuun.
Hehkutus
Hehkutus - lämpökäsittely, joka koostuu metallin kuumentamisesta tiettyihin lämpötiloihin, altistamisesta ja sitä seuraavasta erittäin hitaasti jäähdyttämisestä yhdessä uunin kanssa. Niitä käytetään metallien prosessoinnin parantamiseen leikkaamalla, kovuuden vähentämiseen, rakeisen rakenteen aikaansaamiseen sekä jännityksen lievittämiseen, poistavat osittain (tai kokonaan) kaikenlaiset epähomogeenisuudet, joita metalliin on joutunut aikaisempien toimintojen (työstö) aikana. , painekäsittely, valu, hitsaus), parantaa teräsrakennetta.
Ensimmäisen tyyppinen hehkutus. Tämä on hehkutusta, jonka aikana vaihemuutoksia ei tapahdu, ja jos niitä tapahtuu, ne eivät vaikuta sen käyttötarkoituksen mukaisiin lopputuloksiin. On olemassa seuraavat ensimmäisen tyyppiset hehkutustyypit: homogenointi ja uudelleenkiteytys.
Homogenointi- tämä on hehkutusta pitkällä altistuksella yli 950ºС (yleensä 1100–1200ºС) lämpötilassa kemiallisen koostumuksen tasaamiseksi.
Uudelleenkiteytyminen- tämä on karkaistun teräksen hehkutusta lämpötilassa, joka ylittää uudelleenkiteytymisen alkamislämpötilan, karkaisun eliminoimiseksi ja tietyn raekoon saamiseksi.
Toisen tyyppinen hehkutus. Tämä on hehkutusta, jossa vaihemuunnokset määräävät sen käyttötarkoituksen. Seuraavat tyypit erotetaan: täydellinen, epätäydellinen, diffuusio, isoterminen, kevyt, normalisoitu (normalisointi), sferoidoiva (rakeiselle perliitille).
Täysi hehkutus valmistettu kuumentamalla terästä 30–50 °C kriittisen pisteen yläpuolelle, pitämällä tässä lämpötilassa ja jäähdyttämällä hitaasti 400–500 °C:seen nopeudella 200 °C tunnissa hiiliteräksillä, 100 °C tunnissa niukkaseosteisilla teräksillä ja 50 °C tunnin ajan runsasseosteisille teräksille. Teräsrakenne hehkutuksen jälkeen on tasapainoinen ja vakaa.
Osittainen hehkutus Se valmistetaan kuumentamalla terästä johonkin muutoksiin, pitoon ja hitaan jäähdytykseen kuuluvista lämpötiloista. Epätäydellistä hehkutusta käytetään vähentämään sisäisiä jännityksiä, alentamaan kovuutta ja parantamaan työstettävyyttä.
Diffuusiohehkutus. Metalli kuumennetaan 1100–1200ºС lämpötiloihin, koska tässä tapauksessa kemiallisen koostumuksen tasaamiseen tarvittavat diffuusioprosessit etenevät täydellisemmin.
Isoterminen hehkutus on seuraava: teräs kuumennetaan ja jäähdytetään sitten nopeasti (usein siirtämällä toiseen uuniin) lämpötilaan, joka on kriittisen lämpötilan alapuolella 50–100ºС. Käytetään pääasiassa seosteräksiin. Taloudellinen, koska perinteisen hehkutuksen kesto (13 - 15) h ja isoterminen hehkutus (4 - 6) h
Sferoidoiva hehkutus (rakeiselle perliitille) koostuu teräksen kuumentamisesta kriittisen lämpötilan yläpuolelle 20 - 30 °C, pitämisestä tässä lämpötilassa ja hidasta jäähdytystä.
kirkas hehkutus suoritetaan täydellisen tai epätäydellisen hehkutuksen menetelmien mukaisesti käyttämällä suojakaasuja tai uuneissa, joissa on osittainen tyhjiö. Sitä käytetään suojaamaan metallipintaa hapettumiselta ja hiilenpoistolta.
Normalisointi- koostuu metallin kuumentamisesta (30–50) ºС kriittisen pisteen yläpuolelle ja sitä seuraavasta jäähdyttämisestä ilmassa. Normalisoinnin tarkoitus on erilainen riippuen teräksen koostumuksesta. Hehkutuksen sijaan vähähiiliset teräkset normalisoidaan. Keskihiiliteräksissä käytetään normalisointia karkaisun ja korkeakarkaisun sijaan. Korkeahiiliset teräkset normalisoidaan sementiittiverkoston poistamiseksi. Normalisointia ja sitä seuraavaa korkeakarkaisua käytetään hehkutuksen sijaan seostettujen terästen rakenteen korjaamiseksi. Normalisointi on hehkutusta taloudellisempi toimenpide, koska se ei vaadi jäähdytystä uunin mukana.
kovettuminen
kovettuminen- tämä on kuumennusta optimilämpötilaan, pitoa ja sitä seuraavaa nopeaa jäähdytystä epätasapainoisen rakenteen aikaansaamiseksi.
Karkaisun seurauksena teräksen lujuus ja kovuus kasvavat ja teräksen sitkeys heikkenee. Pääparametrit kovettumisen aikana ovat lämmityslämpötila ja jäähdytysnopeus. Kriittinen sammutusnopeus on jäähtymisnopeus, joka mahdollistaa rakenteen muodostumisen - martensiitin tai martensiitin ja jäännösausteniitin.
Kappaleen muodosta, teräslaadusta ja vaadituista ominaisuuksista riippuen käytetään erilaisia karkaisumenetelmiä.
Kovettumista yhdessä jäähdyttimessä. Osa kuumennetaan kovettumislämpötilaan ja jäähdytetään yhdessä jäähdytysnesteessä (vesi, öljy).
Karkaisu kahdessa ympäristössä (jaksollinen karkaisu)- tämä on karkaisu, jossa osaa jäähdytetään peräkkäin kahdessa väliaineessa: ensimmäinen väliaine on jäähdytysneste (vesi), toinen ilma tai öljy.
askelkarkaisu. Kovettumislämpötilaan kuumennettu osa jäähdytetään sulaissa suoloissa, sen jälkeen, kun on pidetty koko osan lämpötilan tasaamiseen tarvittavan ajan, osa jäähtyy ilmassa, mikä auttaa vähentämään kovettumisjännitystä.
Isoterminen kovettuminen aivan kuten porrastettu, se valmistetaan kahdessa jäähdytysväliaineessa. Kuuman väliaineen (suola-, nitraatti- tai alkalikylvyt) lämpötila on erilainen: se riippuu teräksen kemiallisesta koostumuksesta, mutta on aina 20–100 °C korkeampi kuin tietyn teräksen martensiittisen muunnospisteen. Lopullinen jäähdytys huoneenlämpötilaan suoritetaan ilmassa. Isotermistä karkaisua käytetään laajalti runsasseosteisista teräksistä valmistetuissa osissa. Isotermisen karkaisun jälkeen teräs saa korkeat lujuusominaisuudet eli korkean sitkeyden ja lujuuden yhdistelmän.
Itsekarkaisu käytetään laajasti työkaluteollisuudessa. Prosessi koostuu siitä, että osia pidetään jäähdytysväliaineessa vasta täysin jäähtyneinä, vaan tietyllä hetkellä ne poistetaan siitä, jotta osan ytimessä säästyy tietty määrä lämpöä, minkä vuoksi seuraava karkaisu suoritetaan.
Loma
Loma teräs on lämpökäsittelyn loppuoperaatio, joka muodostaa teräksen rakenteen ja siten myös ominaisuudet. Karkaisu koostuu teräksen kuumentamisesta eri lämpötiloihin (karkaisun tyypistä riippuen, mutta aina kriittisen pisteen alapuolella), pitämisestä tässä lämpötilassa ja jäähdyttämisestä eri nopeuksilla. Karkaisun tarkoituksena on poistaa kovettumisen aikana syntyviä sisäisiä jännityksiä ja saada tarvittava rakenne.
Karkaistun osan lämmityslämpötilasta riippuen karkaisua on kolme tyyppiä: korkea, keskitaso ja matala.
korkea loma valmistettu kuumennuslämpötiloissa, jotka ovat yli 350–600 °C, mutta alle kriittisen pisteen; tällaista karkaisua käytetään rakenneteräksissä.
Keskimääräinen loma valmistettu 350 - 500 °C:n kuumennuslämpötiloissa; tällaista karkaisua käytetään laajalti jousi- ja jousiteräksissä.
matala loma valmistettu 150-250 °C lämpötiloissa. Osan kovuus kovettumisen jälkeen ei melkein muutu; Matalakarkaisua käytetään hiili- ja seosteräksissä, joissa vaaditaan korkeaa kovuutta ja kulutuskestävyyttä.
Karkaisun säätö suoritetaan kappaleen pintaan ilmestyvillä karkaisuväreillä.
Ikääntyminen
Ikääntyminen on prosessi, jossa metalliseosten ominaisuuksia muutetaan ilman havaittavia muutoksia mikrorakenteessa. Vanhenemista on kahta tyyppiä: lämpö ja muodonmuutos.
Terminen ikääntyminen etenee hiilen raudan liukoisuuden muutosten seurauksena lämpötilasta riippuen.
Jos kovuuden, sitkeyden ja lujuuden muutos tapahtuu huoneenlämpötilassa, tällaista vanhenemista kutsutaan luonnollinen.
Jos prosessi etenee korotetussa lämpötilassa, kutsutaan vanhenemista keinotekoinen.
Deformaatio (mekaaninen) ikääntyminen etenee kylmän plastisen muodonmuutoksen jälkeen.
Kylmähoito
Uudenlainen lämpökäsittely teräksen kovuuden lisäämiseksi muuntamalla karkaistun teräksen jäänyt austeniitti martensiitiksi. Tämä tehdään jäähdyttämällä teräs alemman martensiittisen pisteen lämpötilaan.
Pinnan kovetusmenetelmät
pinta kovettunut kutsutaan lämpökäsittelyprosessiksi, jossa teräksen pintakerros kuumennetaan kriittistä lämpötilaa korkeampaan lämpötilaan ja sitä seuraava jäähdytys martensiittirakenteen saamiseksi pintakerrokseen.
On olemassa seuraavat tyypit: induktiokarkaisu; sammutus elektrolyytissä, sammutus kuumentamalla suurtaajuusvirroilla (HFC), sammutus liekkikuumennuksella.
induktiokarkaisu perustuu fysikaaliseen ilmiöön, jonka ydin on siinä, että korkeataajuinen sähkövirta, joka kulkee johtimen läpi, muodostaa sen ympärille sähkömagneettisen kentän. Pyörrevirrat indusoituvat tähän kenttään sijoitetun osan pinnalle, jolloin metalli lämpenee korkeisiin lämpötiloihin. Tämä mahdollistaa vaihemuunnosten esiintymisen.
Lämmitysmenetelmästä riippuen induktiokarkaisu jaetaan kolmeen tyyppiin:
koko pinnan samanaikainen lämmitys ja kovettuminen (käytetään pieniin osiin);
yksittäisten osien peräkkäinen lämmitys ja karkaisu (käytetään kampiakseleissa ja vastaavissa osissa);
jatkuva peräkkäinen kuumennus ja kovettuminen liikkeellä (käytetään pitkille osille).
Kaasuliekkikarkaisu. Liekkikarkaisuprosessi koostuu osan pinnan nopeasta lämmittämisestä happiasetyleeni-, happipolttoaine- tai happikerosiiniliekillä kovettumislämpötilaan, minkä jälkeen jäähdytetään vedellä tai emulsiolla.
Kovettuminen elektrolyytissä. Kovettumisprosessi elektrolyytissä on seuraava: kovetettava osa lasketaan elektrolyyttikylpyyn (5–10 % kalsinoidun suolan liuos) ja läpi johdetaan 220–250 V virtaa. osa kuumennetaan korkeisiin lämpötiloihin. Osa jäähdytetään joko samassa elektrolyytissä (virran katkaisun jälkeen) tai erityisessä karkaisusäiliössä.
Termomekaaninen käsittely
Termomekaaninen käsittely (T.M.O.) on uusi menetelmä lujittaa metalleja ja metalliseoksia säilyttäen samalla riittävä plastisuus, yhdistäen plastisen muodonmuutoksen ja kovettuvan lämpökäsittelyn (karkaisu ja karkaisu). Termomekaanisessa käsittelyssä on kolme päämenetelmää.
Matalan lämpötilan termomekaaninen käsittely (L.T.M.O) perustuu vaiheittaiseen karkaisuun, eli teräksen plastinen muodonmuutos suoritetaan austeniitin suhteellisen stabiilisuuden lämpötiloissa, jota seuraa karkaisu ja karkaisu.
Korkean lämpötilan termomekaaninen käsittely (H.T.M.O) samaan aikaan plastinen muodonmuutos suoritetaan austeniitin stabiilisuuslämpötiloissa, mitä seuraa karkaisu ja karkaisu.
Alustava termomekaaninen käsittely (P.T.M.O) muodonmuutos voidaan tässä tapauksessa suorittaa lämpötiloissa N.T.M.O ja V.T.M.O tai lämpötilassa 20ºС. Lisäksi suoritetaan tavallinen lämpökäsittely: karkaisu ja karkaisu.
Voit muuttaa metallin teknisiä ominaisuuksia luomalla seoksen sen perusteella ja lisäämällä siihen muita komponentteja. On kuitenkin olemassa toinen tapa muuttaa metallituotteen parametreja - metallin lämpökäsittely. Sen avulla voit vaikuttaa materiaalin rakenteeseen ja muuttaa sen ominaisuuksia.
Metallin lämpökäsittely on sarja prosesseja, joiden avulla voit poistaa osasta jäännösjännityksen, muuttaa materiaalin sisäistä rakennetta ja parantaa suorituskykyä. Metallin kemiallinen koostumus kuumennuksen jälkeen ei muutu. Työkappaleen tasaisen kuumennuksen myötä materiaalirakenteen raekoko muuttuu.
Tarina
Metallin lämpökäsittelytekniikka on ollut ihmiskunnan tiedossa muinaisista ajoista lähtien. Keskiajalla sepät lämmittivät ja jäähdyttivät miekkojen aihioita vedellä. 1800-luvulle mennessä ihminen oli oppinut käsittelemään valurautaa. Seppä asetti metallin jäätä täynnä olevaan astiaan ja peitti sen päälle sokerilla. Seuraavaksi alkaa tasainen lämmitysprosessi, joka kestää 20 tuntia. Sen jälkeen valurauta-aihio voitiin takoa.
Venäläinen metallurgi D.K. Chernov dokumentoi 1800-luvun puolivälissä, että kun metallia kuumennetaan, sen parametrit muuttuvat. Tästä tiedemiehestä tuli tiede - materiaalitiede.
Mihin lämpökäsittely on tarkoitettu?
Metalliset laiteosat ja viestintäyksiköt altistuvat usein kovalle rasitukselle. Sen lisäksi, että ne ovat paineen alaisia, ne voivat altistua kriittisille lämpötiloille. Tällaisten olosuhteiden kestämiseksi materiaalin on oltava kulutusta kestävää, luotettavaa ja kestävää.
Ostetut metallirakenteet eivät aina kestä kuormitusta pitkään. Jotta ne kestäisivät paljon pidempään, metallurgian mestarit käyttävät lämpökäsittelyä. Kuumentamisen aikana ja sen jälkeen metallin kemiallinen koostumus pysyy samana, mutta ominaisuudet muuttuvat. Lämpökäsittelyprosessi lisää materiaalin korroosionkestävyyttä, kulutuskestävyyttä ja lujuutta.
Lämpökäsittelyn edut
Metalliaihioiden lämpökäsittely on pakollinen prosessi pitkäaikaiseen käyttöön tarkoitettujen rakenteiden valmistuksessa. Tällä tekniikalla on useita etuja:
- Lisääntynyt metallin kulutuskestävyys.
- Valmiit osat kestävät pidempään, viallisten aihioiden määrä vähenee.
- Parantaa korroosionkestävyyttä.
Metallirakenteet lämpökäsittelyn jälkeen kestävät suuria kuormia, niiden käyttöikä pitenee.
Teräksen lämpökäsittelytyypit
Metallurgiassa käytetään kolmen tyyppistä teräksen käsittelyä: teknistä, termomekaanista ja kemiallis-termistä. Jokaisesta esitetyistä lämpökäsittelymenetelmistä on keskusteltava erikseen.
Hehkutus
Metallin teknisen käsittelyn muunnelma tai muu vaihe. Tämä prosessi tarkoittaa metallityökappaleen tasaista kuumennusta tiettyyn lämpötilaan ja sen jälkeistä jäähdytystä luonnollisella tavalla. Hehkutuksen jälkeen metallin sisäinen jännitys ja sen epähomogeenisuus katoavat. Materiaali pehmenee lämmön vaikutuksesta. Se on helpompi käsitellä myöhemmin.
Hehkutusta on kahta tyyppiä:
- Ensimmäinen laji. Metallin kidehilassa on pieni muutos.
- Toinen laji. Vaihemuutokset materiaalin rakenteessa alkavat. Sitä kutsutaan myös täysmetallihehkutukseksi.
Tämän prosessin lämpötila-alue on 25 - 1200 astetta.
kovettuminen
Toinen teknisen käsittelyn vaihe. Metallin karkaisu suoritetaan työkappaleen lujuuden lisäämiseksi ja sen taipuisuuden vähentämiseksi. Tuote kuumennetaan kriittisiin lämpötiloihin ja jäähdytetään sitten nopeasti upottamalla kylpyyn eri nesteiden kanssa. Kovettumistyypit:
- kaksivaiheinen jäähdytys. Aluksi työkappale jäähdytetään vedellä 300 asteeseen. Sen jälkeen osa asetetaan öljyllä täytettyyn kylpyyn.
- Yhden nesteen käyttö. Jos käsitellään pieniä osia, käytetään öljyä. Suuret työkappaleet jäähdytetään vedellä.
- Astui. Kuumentamisen jälkeen työkappale jäähdytetään sulaissa suoloissa. Sen jälkeen se asetetaan raittiiseen ilmaan, kunnes se jäähtyy kokonaan.
Myös isoterminen kovettumistyyppi voidaan erottaa. Se on samanlainen kuin vaiheittainen, mutta työkappaleen pitämisaika sulaissa suoloissa muuttuu.
Termomekaaninen käsittely
Tämä on tyypillinen terästen lämpökäsittelytapa. Tässä prosessissa käytetään paineistuslaitteita, lämmityselementtejä ja jäähdytyssäiliöitä. Eri lämpötiloissa työkappale kuumennetaan, ja sitten tapahtuu plastista muodonmuutosta.
Loma
Tämä on teräksen teknisen lämpökäsittelyn viimeinen vaihe. Tämä prosessi suoritetaan kovettumisen jälkeen. Metallin viskositeetti kasvaa, sisäinen jännitys poistuu. Materiaalista tulee kestävämpi. Voidaan suorittaa eri lämpötiloissa. Tämä muuttaa itse prosessia.
Kryogeeninen käsittely
Suurin ero lämpökäsittelyn ja kryogeenisen altistuksen välillä on, että jälkimmäinen tarkoittaa työkappaleen jäähdytystä. Tämän toimenpiteen lopussa osat vahvistuvat, eivät vaadi karkaisua, ovat paremmin hiottuja ja kiillotettuja.
Vuorovaikutuksessa jäähdytysaineiden kanssa lämpötila laskee miinus 195 asteeseen. Jäähdytysnopeus voi vaihdella materiaalista riippuen. Tuotteen jäähdyttämiseksi haluttuun lämpötilaan käytetään prosessoria, joka tuottaa kylmää. Työkappale jäähtyy tasaisesti ja pysyy kammiossa tietyn ajan. Sen jälkeen se otetaan pois ja annetaan lämmetä huoneenlämpöön itsestään.
Kemiallinen lämpökäsittely
Toinen lämpökäsittelyn tyyppi, jossa työkappale kuumennetaan ja altistetaan erilaisille kemiallisille elementeille. Työkappaleen pinta puhdistetaan ja pinnoitetaan kemiallisilla yhdisteillä. Tämä prosessi suoritetaan ennen kovettumista.
Mestari voi kyllästää tuotteen pinnan typellä. Tätä varten ne kuumenevat 650 asteeseen. Kuumennettaessa työkappaleen on oltava kryogeenisessä ilmakehässä.
Ei-rautametalliseosten lämpökäsittely
Esitetyt metallien lämpökäsittelytyypit eivät sovellu erityyppisille metalliseoksille ja ei-rautametallille. Esimerkiksi kuparin kanssa työskenneltäessä suoritetaan uudelleenkiteytyshehkutus. Pronssi kuumenee 550 asteeseen. Ne toimivat messingillä 200 asteessa. Alumiini ensin kovetetaan, sitten hehkutetaan ja vanhenee.
Metallin lämpökäsittelyä pidetään välttämättömänä prosessina teollisuuslaitteiden, koneiden, lentokoneiden, laivojen ja muiden laitteiden rakenteiden ja osien valmistuksessa ja jatkokäytössä. Materiaalista tulee vahvempi, kestävämpi ja kestävämpi korroosiota vastaan. Prosessin valinta riippuu käytetystä metallista tai seoksesta.