Hogyan lehet gyorsan felmelegíteni a fémet otthon. Elektromos fűtési módszerek

A fémek és ötvözetek melegítését vagy a műanyag deformációval szembeni ellenállásuk csökkentésére (azaz kovácsolás vagy hengerlés előtt), vagy a magas hőmérséklet hatására bekövetkező kristályszerkezet megváltoztatására (hőkezelés) végzik. Ezen esetek mindegyikében a fűtési folyamat körülményei jelentősen befolyásolják a végtermék minőségét.

A megoldandó feladatok előre meghatározzák a fűtési folyamat fő jellemzőit: hőmérséklet, egyenletesség és időtartam.

A fűtési hőmérsékletet általában annak a fémfelületnek a végső hőmérsékletének nevezik, amelyen a technológiai követelményeknek megfelelően ki lehet üríteni a kemencéből. A fűtési hőmérséklet értéke az ötvözet kémiai összetételétől (minőségétől) és a fűtés céljától függ.

Ha nyomás alatt felmelegítik, akkor a kemencéből adagolt tuskók hőmérsékletének kellően magasnak kell lennie, mivel ez csökkenti a műanyag deformációval szembeni ellenállást, és csökkenti a feldolgozáshoz szükséges energiafogyasztást, valamint növeli a hengerlés és kovácsolás termelékenységét. berendezések, valamint élettartamuk növekedése.

A fűtési hőmérsékletnek azonban van egy felső határa, mivel azt korlátozza a szemcsés növekedés, a túlmelegedés és a túlégés, valamint a fémek oxidációjának felgyorsulása. A legtöbb ötvözet hevítésének folyamatában, amikor eléri az állapotdiagramjukon a solidus vonal alatt 30-100 ° C-al fekvő pontot, a folyadékképződés és a nem fémes zárványok miatt folyékony fázis jelenik meg a szemcsék határán; ez a szemek közötti mechanikus kötés gyengüléséhez, határaikon intenzív oxidációhoz vezet; az ilyen fém a nyomáskezelés során elveszíti erejét és lebomlik. Ez a kiégésnek nevezett jelenség korlátozza a maximális fűtési hőmérsékletet. Az égett fém semmilyen későbbi hőkezeléssel nem javítható, és csak újraolvasztásra alkalmas.

A fém túlmelegedése túlzott szemnövekedéshez vezet, aminek következtében a mechanikai tulajdonságok romlanak. Ezért a hengerlést a túlmelegedési hőmérsékletnél alacsonyabb hőmérsékleten kell befejezni. A túlhevült fém lágyítással vagy normalizálással korrigálható.

A fűtési hőmérséklet alsó határértékét a nyomáskezelés végén megengedett hőmérséklet alapján határozzák meg, figyelembe véve a munkadarabból a környezetbe érkező összes hőveszteséget, és magában a hőleadást a műanyag deformáció miatt. Ezért minden ötvözet és minden nyomáskezelési típus esetében van egy bizonyos hőmérsékleti tartomány, amely felett és alatt a munkadarabot nem szabad felmelegíteni. Ezeket az információkat a vonatkozó referenciakönyvek tartalmazzák.

A fűtési hőmérséklet kérdése különösen fontos az olyan összetett ötvözeteknél, mint például a magasan ötvözött acélok, amelyek nyomáskezelés során nagy ellenállást mutatnak a műanyag deformációval szemben, és ugyanakkor hajlamosak a túlmelegedésre és a túlégésre. Ezek a tényezők határozzák meg a magasan ötvözött acélok szűkebb fűtési hőmérsékleti tartományát a szénacélokhoz képest.

asztal A 21-1.

A hőkezelés során a fűtési hőmérséklet az ötvözet szerkezete és szerkezete miatt csak a technológiai követelményektől, azaz a hőkezelés típusától és módjától függ.

Fűtési egyenletesség a felület és a középpont közötti hőmérsékletkülönbség értéke határozza meg (mivel ez általában a legnagyobb különbség), amikor a munkadarabot kiveszik a kemencéből:

EndT vége = T vége - T vége. Ez a mutató szintén nagyon fontos, mivel túl nagy hőmérsékletkülönbség a munkadarab keresztmetszetén a nyomáskezelés előtti hevítéskor egyenetlen deformációt okozhat, és ha hőkezelésre melegítik, a szükséges átalakítások hiányosságához vezethet a teljes vastagságban a fémből, azaz mindkét esetben - elutasító végtermékek. Ugyanakkor a fémkeresztmetszetben a hőmérséklet kiegyenlítésének folyamata megköveteli annak hosszú távú expozícióját magas felületi hőmérsékleten.

Azonban nem szükséges a fémfűtés teljes egyenletessége a nyomáskezelés előtt, mivel a kemencéből a malomba vagy a préselésre és a hengerlésre (kovácsolás) történő szállítás során a hőmérséklet elkerülhetetlenül kiegyenlítődik az öntvények és a tuskók szakaszán a hőátadás miatt. a felületükből és a fém belsejében lévő hővezető képességből. Ennek alapján a keresztmetszet megengedett hőmérsékletkülönbségét általában a gyakorlati adatok szerint veszik fel, amikor a nyomáskezelés előtt hevítik a következő határokon belül: erősen ötvözött acélok esetén ∆ T con= 100δ; minden más acélminőség esetén ∆ T con= 200δ a δ esetében<0,1 м и ∆T con= 300δ, δ> 0,2 m. Itt δ a fűtött fémvastagság.

A munkadarab vastagsága közötti hőmérsékletkülönbség a hengerlés vagy kovácsolás előtt minden esetben nem haladhatja meg az 50 ° C -ot, és ha hőkezelésre 20 ° C -ra melegítik, a termék vastagságától függetlenül. Nagyméretű rúdok hevítésekor a kemencéből ∆ -on kiüríthetők T con <100 °С.

A fémfűtési technológia másik fontos feladata, hogy egyenletes hőmérséklet -eloszlást biztosítson a munkadarabok vagy termékek teljes felületén, mire kiürítik a kemencéből. Ennek a követelménynek a gyakorlati szükségszerűsége nyilvánvaló, mivel a fémfelület jelentős egyenetlen felmelegedése esetén (még akkor is, ha eléri a kívánt hőmérsékletkülönbséget a vastagságban), olyan hibák, mint a kész hengerelt termékprofil egyenetlenségei vagy az érintett termék különböző mechanikai tulajdonságai a hőkezelés elkerülhetetlen.

A hőmérséklet egyenletességének biztosítása a fűtött fém felületén egy bizonyos típusú munkadarab vagy termék melegítésére szolgáló kemence helyes megválasztásával, valamint a hőtermelő eszközök megfelelő elhelyezésével érhető el, amelyek megteremtik a szükséges hőmérsékletmezőt a munkaterületen a kemence, a munkadarabok egymáshoz viszonyított helyzete stb.

Fűtés időtartama a végső hőmérsékletre is a legfontosabb mutató, mivel a kemence teljesítménye és méretei attól függenek. Ugyanakkor az adott hőmérsékletre való hevítés időtartama határozza meg a fűtési sebességet, azaz a hőmérséklet változását a fűtött test egy bizonyos pontján időegységenként. Általában a fűtési sebesség változik a folyamat során, és ezért meg kell különböztetni a fűtési sebességet egy adott időpontban és a figyelembe vett időintervallum átlagos fűtési sebességét.

Minél gyorsabb a fűtés (azaz minél gyorsabb a fűtési sebesség), nyilvánvalóan magasabb a kemence termelékenysége, és minden más egyenlő. Számos esetben azonban a fűtési sebességet nem lehet önkényesen magasra választani, még akkor sem, ha a külső hőátadás körülményei lehetővé teszik annak végrehajtását. Ez bizonyos korlátozásoknak köszönhető, amelyeket a fém kemencékben való hevítését kísérő folyamatok feltételei írnak elő, és amelyeket az alábbiakban tárgyalunk.

A fém hevítésénél előforduló folyamatok. A fém hevítésekor entalpiája megváltozik, és mivel az esetek többségében hőt juttatnak az öntvények és tuskók felületére, külső hőmérsékletük magasabb, mint a belső rétegek hőmérséklete. A szilárd anyag különböző részeinek különböző nagyságú hőtágulása következtében feszültségek keletkeznek, amelyeket termikusnak nevezünk.

A jelenségek egy másik csoportja a hevítés során a fémfelületen zajló kémiai folyamatokhoz kapcsolódik. A magas hőmérsékletű fémfelület kölcsönhatásba lép a környezettel (azaz égéstermékekkel vagy levegővel), aminek következtében oxidok rétege képződik rajta. Ha az ötvözet bármely eleme kölcsönhatásba lép a fémet körülvevő környezettel gázfázis képződésével, akkor a felület ezekkel az elemekkel kimerül. Például a szén oxidációja az acélban, amikor kemencékben hevítik, felületi dekarbonizációt okoz.

Hőfeszültségek

Amint azt fentebb említettük, az öntvények és a tuskó keresztmetszetében hevítéskor egyenetlen hőmérséklet -eloszlás következik be, és ezért a test különböző részei hajlamosak különböző mértékben megváltoztatni méretüket. Mivel a szilárd anyagban minden egyes része között vannak kapcsolatok, ezek nem deformálódhatnak egymástól függetlenül a hőmérsékleteknek megfelelően. Ennek eredményeként termikus feszültségek keletkeznek a hőmérséklet -különbség miatt. A külső, jobban fűtött rétegek hajlamosak tágulni, ezért összenyomott állapotban vannak. A belső, hidegebb rétegek húzóerőknek vannak kitéve. Ha ezek a feszültségek nem haladják meg a fűtött fém rugalmasságának határát, akkor a keresztmetszet hőmérsékletének kiegyenlítésével a hőfeszülések eltűnnek.

Minden fém és ötvözet rugalmas tulajdonságokkal rendelkezik bizonyos hőmérsékletig (például a legtöbb acélminőség 450-500 ° C-ig). E bizonyos hőmérséklet felett a fémek képlékeny állapotba kerülnek, és a bennük felmerülő hőfeszültségek plasztikus deformációt okoznak és eltűnnek. Következésképpen a hőmérsékleti feszültségeket az acél hevítése és hűtése során csak a szobahőmérséklet és az adott fém vagy ötvözet rugalmas állapotból műanyagba való átmenetének hőmérséklettartományában kell figyelembe venni. Az ilyen feszültségeket eltűnésnek vagy ideiglenesnek nevezik.

Az ideiglenes igénybevételek mellett vannak maradékhőmérsékleti feszültségek, amelyek növelik a megsemmisülés kockázatát a fűtés során. Ezek a feszültségek akkor keletkeznek, ha az öntvényt vagy a tuskót előzőleg felmelegítették és lehűtötték. Lehűléskor a fém külső rétegei (hidegebb) korábban érik el a műanyagból a rugalmas állapotba való átmenet hőmérsékletét. További hűtés esetén a belső rétegek húzóerők hatására vannak, amelyek a hideg fém alacsony képlékenysége miatt nem tűnnek el. Ha ezt az öntvényt vagy tuskót felmelegítik, akkor a bennük felmerülő ideiglenes feszültségek ugyanazzal a jellel kerülnek rá a maradékokra, ami súlyosbítja a repedések és törések kockázatát.

Az ötvözetek melegítése és hűtése során fellépő ideiglenes és maradék hőmérsékleti feszültségek mellett a térfogat szerkezeti változásai miatt feszültségek is keletkeznek. De mivel ezek a jelenségek általában olyan hőmérsékleten játszódnak le, amely meghaladja a rugalmas állapotból a műanyag állapotba való átmenet határát, a szerkezeti feszültségek a fém képlékeny állapotával összefüggésben eloszlanak.

A deformációk és feszültségek kapcsolatát Hooke törvénye állapítja meg

σ= ( T av -T)

ahol β a lineáris tágulási együttható; T vö- átlagos testhőmérséklet; T- hőmérséklet a test adott szakaszában; E- rugalmassági modulus (sok acélminőségnél az érték E csökken (18 ÷ 22 -ről). 10 4 MPa (14 ÷ 17) -ig. 10 4 MPa, a hőmérséklet szobahőmérsékletről 500 ° C -ra emelkedik; σ stressz; v - Poisson -arány (acélhoz v ≈ 0,3).

Nagy gyakorlati érdek, hogy megtaláljuk a legnagyobb megengedett hőmérséklet -különbséget a karosszéria keresztmetszete felett opTop = Tp - T árak. A legveszélyesebbek ebben az esetben a húzófeszültségek, ezért ezeket figyelembe kell venni a megengedett hőmérsékletkülönbség kiszámításakor. Az ötvözet szakítószilárdságát, σ, szilárdsági jellemzőként kell figyelembe venni.

Ezután a hővezetési problémák megoldásait (lásd a 16. fejezetet) és a kifejezés (21-1) egymásra helyezését alkalmazva, a második típusú szabályos rendszer esetében különösen a következőket lehet elérni:

egyenletesen és szimmetrikusan fűtött végtelen lemezhez

∆T add = 1,5 (1 - v) σ in / ();

egyenletesen és szimmetrikusan fűtött végtelenített hengerhez

∆T add = 2 (1 - v) σ in / ().

A (21-2) és (21-3) képletek által megállapított megengedett hőmérsékletkülönbség nem függ a test méretétől és a termofizikai jellemzőitől. A test méretei közvetetten befolyásolják a ∆ értékét T további, mivel a nagyobb testek maradék feszültségei nagyobbak.

A felület oxidációja és szénmentesítése hevítéskor. Az öntvények és a tuskó oxidációja kemencékben történő hevítés során rendkívül nemkívánatos jelenség, mivel visszafordíthatatlan fémveszteséget eredményez. Ez nagyon nagy gazdasági károkhoz vezet, ami különösen nyilvánvalóvá válik, ha összehasonlítjuk az oxidáció során keletkező fémveszteségek költségeit az átalakítás egyéb költségeivel. Például, amikor acélöntvényeket melegítenek a fűtőkutakban, a vízkővel elvesztett fém költsége általában magasabb, mint a fém fűtéséhez felhasznált tüzelőanyag és a hengerléshez felhasznált villamos energia költsége. Amikor a tuskókat hegesztik a szakaszos hengerműhelyek kemencéiben, a skálaveszteség valamivel kisebb, de még mindig meglehetősen nagy, és költségükben arányosak az üzemanyagköltséggel. Mivel az öntvényből a késztermék felé vezető úton a fémet általában többször felmelegítik különböző kemencékben, az oxidáció miatti veszteségek nagyon jelentősek. Ezenkívül az oxidok keménysége a fémhez képest nagyobb szerszámkopáshoz vezet, és növeli a hulladék mennyiségét kovácsolás és hengerlés során.

A fém felületén képződött oxidréteg alacsonyabb hővezető képessége megnöveli a kemencék hevítési idejét, ami a termelékenységük csökkenéséhez vezet, minden egyéb tényező egyenlő, és az omladozó oxidok salakképződést képeznek a kemence alján, bonyolítja a működést és megnöveli a tűzálló anyagok fogyasztását.

A skála megjelenése lehetetlenné teszi a technikusok által beállított fémfelület hőmérsékletének pontos mérését is, ami megnehezíti a kemence hőmérsékleti szabályozásának szabályozását.

Az ötvözet valamely elemének kemencéjében a fent említett kölcsönhatás a gázkörnyezettel gyakorlati szempontból fontos az acél számára. A benne lévő széntartalom csökkenése a keménység és a szakítószilárdság csökkenését okozza. A termék kívánt mechanikai tulajdonságainak eléréséhez el kell távolítani a szénmentesített réteget (eléri a 2 mm -t), ami általában növeli a feldolgozás összetettségét. Különösen elfogadhatatlan azoknak a termékeknek a szénmentesítése, amelyeket később felületi hőkezelésnek vetnek alá.

Az ötvözet egészének oxidációs folyamatait és az egyes szennyeződéseket a kemencékben történő melegítés során együtt kell figyelembe venni, mivel ezek szorosan összefüggnek. Például a kísérleti adatok szerint, amikor az acélt 1100 ° C és magasabb hőmérsékletre hevítik hagyományos kemence atmoszférában, az oxidáció gyorsabban megy végbe, mint a felületi dekarbonizáció, és az így kapott vízkő védőréteg szerepet játszik, amely megakadályozza a dekarbonizációt. Alacsonyabb hőmérsékleten sok acél oxidációja (még kifejezett oxidáló környezetben is) lassabb, mint a dekarbonizáció. Ezért a 700-1000 ° C hőmérsékletre hevített acélnak lehet kéntelenített felülete. Ez különösen veszélyes, mivel a 700-1000 ° C hőmérséklet-tartomány jellemző a hőkezelésre.

Fém oxidációja. Az ötvözetek oxidációja az oxidáló gázok bázisukkal és ötvözőelemeikkel való kölcsönhatásának folyamata. Ezt a folyamatot nemcsak a kémiai reakciók bekövetkezési sebessége határozza meg, hanem az oxidfilm kialakulásának szabályszerűségei is, amelyek a növekedés során elszigetelik a fémfelületet az oxidáló gázok hatásaitól. Ezért az oxidréteg növekedési üteme nemcsak az acél kémiai oxidációjának folyamatától függ, hanem a fémionok (az oxidok fém- és belső rétegeiből a külső rétegekhez) és az oxigénatomok mozgásának körülményeitől is. a felszíntől a belső rétegekig), azaz a kétoldalú diffúzió áramlási körülményei között.

A vas-oxidok képződésének diffúziós mechanizmusa, amelyet V. I. Arkharov részletesen tanulmányozott, meghatározza az acél oxidáló környezetben történő hevítésekor képződött vízkő réteg háromrétegű szerkezetét. A belső réteg (a fém mellett) a legmagasabb vastartalmú, és főként FeO -ból (wustit) áll: Fe В V 2 0 2 Ц | FeCX A wustit olvadáspontja 1317 ° C. A középső réteg a mágneses Fe 3 0 4, amelynek olvadáspontja 1565 ° C, a wustit ezt követő oxidációja során keletkezik: 3FeO C 1/2 0 2 ift Fe s 0 4. Ez a réteg kevesebb vasat tartalmaz, és a belső réteghez képest oxigénnel dúsított, bár nem olyan mértékben, mint a legtöbb oxigénben gazdag hematit Fe 2 0 8 (olvadáspont 1538 ° C): 2Fe 3 0 4 -f V 2 0 2 - Ts 3Fe 2 O s. Az egyes rétegek összetétele nem állandó a keresztmetszeten, de fokozatosan változik a több (a felülethez közelebb) vagy kevesebb (a fémhez közelebb álló) oxigénben gazdag oxid szennyeződése miatt.

Kemencékben hevítve az oxidáló gáz nemcsak szabad oxigén, hanem kötött oxigén is, amely része az üzemanyag teljes elégetésének termékeinek: CO 2 H 2 0 és S0 2. Ezeket a gázokat, mint az O 2 -t, a redukálókkal ellentétben oxidáló gázoknak nevezik: CO, H 2 és CH 4, amelyek az üzemanyag hiányos égése következtében keletkeznek. A legtöbb tüzelőanyag -kályhában a légkör N 2, C0 2, H 2 0 és S0 2 keveréke kis mennyiségű szabad oxigénnel. A kemencében nagy mennyiségű redukáló gáz jelenléte hiányos égést jelez, és az üzemanyag -felhasználás szempontjából elfogadhatatlan. Ezért a hagyományos tüzelésű kályhák légköre mindig oxidáló jellegű.

A felsorolt ​​gázok fémhez viszonyított oxidáló és redukáló képessége függ a kemence légkörében lévő koncentrációjuktól és a fém felületének hőmérsékletétől. A legerősebb oxidálószer az O 2, ezt követi a H 2 O és a leggyengébb oxidáló hatás a CO 2. A semleges gáz arányának növekedése a kemence légkörében csökkenti az oxidációs sebességet, amely nagymértékben függ a kemence légkörében lévő H 2 O és SO 2 tartalomtól. A kemence gázaiban még nagyon kis mennyiségű SO 2 jelenléte is jelentősen megnöveli az oxidáció sebességét, mivel az ötvözet felületén oxidok és szulfidok alacsony olvadáspontú vegyületei képződnek. Ami a H 2 S -t illeti, ez a vegyület redukáló atmoszférában lehet jelen, és a fémre gyakorolt ​​hatása (a SO 2 -val együtt) a felületi réteg kéntartalmának növekedéséhez vezet. Ebben az esetben a fém minősége jelentősen romlik, és a kén különösen káros hatással van az ötvözött acélokra, mivel nagyobb mértékben szívják fel, mint az egyszerű szénacélok, és a nikkel kénnel alacsony olvadáspontú eutektikumot képez.

A fémfelületen képződött oxidréteg vastagsága nemcsak a fém felmelegítésének atmoszférájától függ, hanem számos más tényezőtől is, amelyek elsősorban a hevítés hőmérsékletét és időtartamát tartalmazzák. Minél magasabb a fém felületének hőmérséklete, annál nagyobb az oxidációs sebessége. Azt találták azonban, hogy az oxidréteg növekedési üteme gyorsabban növekszik egy bizonyos hőmérséklet elérése után. Így az acél oxidációja 600 ° C-ig terjedő hőmérsékleten viszonylag alacsony sebességgel megy végbe, és 800-900 ° C feletti hőmérsékleten az oxidréteg növekedési sebessége meredeken növekszik. Ha egységként vesszük az oxidációs sebességet 900 ° C -on, akkor 950 ° C -on 1,25, 1000 ° C -on 2 és 1300-7 -nél lesz.

A fém kemencében tartózkodási ideje nagyon erősen befolyásolja a képződött oxidok mennyiségét. Az előre meghatározott hőmérsékletre történő melegítés időtartamának megnövekedése az oxidréteg növekedéséhez vezet, bár az oxidációs sebesség idővel csökken a képződött film megvastagodása és ennek következtében a rajta keresztül terjedő diffúziós sűrűség csökkenése miatt vasionokból és oxigénatomokból. Azt találtuk, hogy ha az oxidált réteg vastagsága hevítéskor δ 1 t 1 majd fűtési időben t 2 ugyanazon hőmérsékleten az oxidált réteg vastagsága egyenlő lesz:

δ 2 = δ1 / ( t 1/t 2) 1/2 .

A fém előre meghatározott hőmérsékletre történő hevítésének időtartama csökkenthető, különösen a kemence munkakamrájának hőmérsékletének emelkedése következtében, ami intenzívebb külső hőátadáshoz vezet, és ezáltal hozzájárul a csökkenéshez az oxidált réteg vastagságában.

Azt találtuk, hogy a kemence légköréből a fűtött fém felületére történő oxigén diffúzió intenzitását befolyásoló tényezők nem befolyásolják jelentősen az oxidréteg növekedését. Ez annak köszönhető, hogy a diffúziós folyamatok a legnehezebb felületen lassan haladnak, és ezek a döntőek. Ezért a gáz mozgásának sebessége gyakorlatilag nem befolyásolja a felület oxidációját. Az égéstermékek egészének mozgásáról alkotott kép azonban észrevehető hatást fejthet ki, mivel a fém helyi túlmelegedése a kemencében lévő gázok egyenetlen hőmérsékleti mezője miatt (amit a túl nagy dőlésszög okozhat) az égők, helytelen elhelyezésük a kemence magassága és hossza mentén stb.) elkerülhetetlenül a fém helyi intenzív oxidációjához vezetnek.

A hevített munkadarabok kemencék belsejében történő mozgatásának feltételei és a felmelegített ötvözet összetétele szintén jelentősen befolyásolják oxidációs sebességét. Tehát a fém mozgatásakor a kemencében mechanikai hámlás és a képződött oxidréteg szétválása fordulhat elő, ami hozzájárul a nem védett területek gyorsabb oxidációjához.

Néhány ötvözőelem jelenléte az ötvözetben (például acél Cr, Ni, Al, Si, stb.) Esetén vékony és sűrű, jól tapadó oxidfilm képződhet, ami megbízhatóan megakadályozza a későbbi oxidációt. Az ilyen acélokat hőállónak nevezik, és hevítéskor jól ellenállnak az oxidációnak. Ezenkívül a magasabb széntartalmú acélok kevésbé hajlamosak az oxidációra, mint az alacsony széntartalmú acélok. Ez annak a ténynek köszönhető, hogy az acélban lévő vas egy része szénhez kötött állapotban van, Fe 3 C vaskarbid formájában. Az acélban lévő szén oxidálva oxidálódik szén -monoxidmá, amely diffundál a felülethez és megakadályozza a vas oxidációját.

Az acél felületi réteg dekarbonizálása... Az acél dekarbonizálása hevítés közben a gázok szénnel való kölcsönhatásának eredményeként következik be, amely vagy szilárd oldat, vagy Fe 8 C vaskarbid formájában történik. A dekarbonizációs reakciók a különböző gázok és a A vaskarbid a következőképpen járhat el:

Fe 3 C + H 2 O = 3 Fe + CO + H2; 2Fe3C + O2 = 6Fe + 2CO;

Fe 3 C + CO 2 = 3 Fe + 2CO; Fe 3 C + 2H 2 = 3 Fe + CH 4.

Hasonló reakciók fordulnak elő, amikor ezek a gázok szilárd oldatban kölcsönhatásba lépnek a szénnel.

A széntelenítés sebességét elsősorban a kétirányú diffúzió határozza meg, amely mindkét közeg koncentrációjának különbsége hatására következik be. Egyrészt a szén -dioxid -mentesítő gázok diffundálnak az acél felületi rétegéhez, másrészt a keletkező gáznemű termékek az ellenkező irányba mozognak. Ezenkívül a fém belső rétegeiből származó szén a szén -dioxid -mentesített rétegbe kerül. Mind a kémiai reakciók sebességállandója, mind a diffúziós együtthatók a hőmérséklet emelkedésével nőnek. Ezért a dekarbonizált réteg mélysége a fűtési hőmérséklet növekedésével nő. És mivel a diffúziós áramlás sűrűsége arányos a diffúziós komponensek koncentrációinak különbségével, a szénmentesített réteg mélysége nagy széntartalmú acél fűtése esetén nagyobb, mint alacsony széntartalmú acél fűtése esetén. Az acélban található ötvöző elemek szintén szerepet játszanak a dekarbonizációs folyamatban. Tehát a króm és a mangán csökkenti a szén diffúziós együtthatóját, a kobalt, az alumínium és a volfrám pedig növeli azt, megakadályozva vagy megkönnyítve az acél dekarbonizációját. A szilícium, a nikkel és a vanádium nincs jelentős hatással a dekarbonizációra.

A kemence légkörét alkotó és dekarbonizációt okozó gázok közé tartozik a H 2 0, CO 2, O 2 és H 2. Az acélon a legerősebb dekarbonizáló hatás a H 2 0, a leggyengébb pedig a H 2. Ebben az esetben a CO 2 szén -dioxid -mentesítő kapacitása a hőmérséklet emelkedésével növekszik, és a száraz H 2 dekarbonizációs kapacitása csökken. A hidrogén vízgőz jelenlétében nagyon erős dekarbonizáló hatással van az acél felületi rétegére.

Az acél védelme oxidáció és dekarbonizáció ellen. A hevítés során a fém oxidációjának és dekarbonizációjának minőségére gyakorolt ​​káros hatása szükségessé teszi a jelenségek megelőzésére irányuló intézkedések elfogadását. A rúd, a tuskó és az alkatrészek felületének legteljesebb védelme kemencékben érhető el, ahol kizárt az oxidáló és dekarbonizáló gázoknak való kitettség. Ezek közé tartoznak a só- és fémfürdők, valamint a szabályozott légkörben fűtött kemencék. Az ilyen típusú kemencékben vagy a felmelegített fémet elkülönítik a gázoktól, általában speciális lezárt kipufogóval borítják, vagy magát a lángot az úgynevezett sugárzó csövekbe helyezik, amelyekből a hő átmegy a fűtött fémbe, anélkül, hogy érintkezne velük. oxidáló és dekarbonizáló gázok. Az ilyen kemencék munkaterülete különleges légkörrel van feltöltve, amelynek összetételét a fűtési technológiától és az ötvözet minőségétől függően választják ki. A védő atmoszférát külön berendezésekben készítik el.

Ismert olyan módszer is, amellyel gyengén oxidáló atmoszférát hoznak létre közvetlenül a kemencék munkaterületén, tompa fém vagy láng nélkül. Ezt az üzemanyag hiányos égése miatt érik el (0,5-0,55 légárammal). Ebben az esetben az égéstermékek összetétele magában foglalja a CO -t és a H -t, valamint a CO 2 és a H 2 O teljes égéstermékeit. Ha a CO / CO2 és a H 2 / H 2 O arány nem kevesebb, mint 1,3, akkor a fém felmelegedése ilyen környezetben szinte felszínének oxidációja következik be.

A fémfelület oxidációjának csökkenése nyílt lángú tüzelőanyag-kemencékben (amelyek a kohászati ​​és gépgyártó üzemek kemencéinek nagy részét alkotják) hevítésével is csökkenthetők. maradjon magas felületi hőmérsékleten. Ezt úgy érik el, hogy a kemencében lévő fém fűtésének legracionálisabb módját választják.

A kemencék fémfűtésének számításait úgy végezzük, hogy meghatározzuk a rúd, a tuskó vagy a késztermék hőmérsékleti mezőjét, a fűtés technológiai célja által diktált feltételek alapján. Ez figyelembe veszi a hevítés során bekövetkező folyamatok korlátait, valamint a kiválasztott fűtési mód törvényeit. Az adott hőmérsékletre történő hevítési idő meghatározásának problémáját gyakran figyelembe veszik, feltéve, hogy a szükséges egységességet a kemencében való tartózkodás végéig biztosítják (ez utóbbi a masszív testek esetében). Ebben az esetben ezeket általában a fűtőközeg hőmérsékletének megváltoztatásának törvénye határozza meg, a fűtési módot a fém termikus masszivitásának mértékétől függően választva. A termikus masszivitás mértékének azonosításához és a fűtés későbbi kiszámításához nagyon fontos a fűtött rúd vagy a vastagság kérdése.

Alapvető módszerek és az elektromos energia hővé alakításának módszerei besorolása a következő. Megkülönböztetünk közvetlen és közvetett elektromos fűtést.

Nál nél közvetlen elektromos fűtés az elektromos energia hőenergiává történő átalakulása az elektromos áramnak közvetlenül a fűtött testen vagy közegen (fém, víz, tej, talaj stb.) keresztül történő áthaladása következtében következik be. Nál nél közvetett elektromos fűtés elektromos áram halad át egy speciális fűtőberendezésen (fűtőelemen), amelyről a hő vezetés, konvekció vagy sugárzás útján egy fűtött testre vagy közegre kerül.

Az elektromos energia hővé alakításának többféle típusa létezik az elektromos fűtés módszerei.

Az elektromos áram áramlását az elektromosan vezető szilárd anyagokon vagy folyékony közegeken hő szabadulása kíséri. A Joule-Lenz törvény szerint a hőmennyiség Q = I 2 Rt, ahol Q a hőmennyiség, J; I - silatoka, A; R egy test vagy közeg ellenállása, Ohm; t - aktuális áramlási idő, s.

Az ellenállásfűtés érintkező és elektróda módszerekkel végezhető.

Kapcsolattartási módszer Fémek fűtésére használják mind a közvetlen elektromos fűtés elve szerint, például elektromos érintkezőhegesztő készülékekben, mind a közvetett elektromos fűtés elve szerint - fűtőelemekben.

Elektród módszer Nem fémes vezető anyagok és közegek melegítésére szolgál: víz, tej, zamatos takarmány, talaj stb.

Az elektromos, áram, amely áthalad az anyagon az elektródák között, felmelegíti. A közönséges (nem desztillált) víz elektromos áramot vezet, mivel mindig tartalmaz bizonyos mennyiségű sót, lúgot vagy savat, amelyek ionokká disszociálnak, amelyek elektromos töltések hordozói, azaz elektromos áram. A tej és más folyadékok, a talaj, a zamatos takarmány stb. Elektromos vezetőképessége hasonló.

Az elektródák közvetlen fűtését csak váltakozó árammal végezzük, mivel az egyenáram a felmelegített anyag elektrolízisét és annak romlását okozza.

Az elektromos ellenállásos fűtés széles körben elterjedt a gyártásban egyszerűsége, megbízhatósága, sokoldalúsága és a fűtőberendezések alacsony költsége miatt.

Elektromos ívfűtés

Egy gázív közegben lévő két elektróda között előforduló elektromos ívben az elektromos energia hővé alakul.

Az ív meggyújtásához az áramforráshoz csatlakoztatott elektródákat röviden megérintik, majd lassan széthúzzák. Az érintkező ellenállását az elektródák szétválasztásakor erősen melegíti a rajta áthaladó áram. A szabad elektronok, amelyek folyamatosan mozognak a fémben, felgyorsítják mozgásukat az elektródák érintkezési pontjának hőmérsékletének növekedésével.

A hőmérséklet emelkedésével a szabad elektronok sebessége annyira megnő, hogy leválnak az elektródák féméről és kirepülnek a levegőbe. Mozgás közben ütköznek a levegő molekuláival, és pozitív és negatív töltésű ionokra bontják őket. Az elektródák közötti légtér ionizált és elektromosan vezetővé válik.

A forrás feszültségének hatására a pozitív ionok a negatív pólushoz (katódhoz), a negatív ionok - a pozitív pólushoz (anódhoz) rohannak, ezáltal hosszú kisülést képeznek - elektromos ív, amely hőleadással jár. Az ívhőmérséklet különböző részein nem azonos, és a fém elektródáknál van: a katódnál - körülbelül 2400 ° C, az anódnál - körülbelül 2600 ° C, az ív közepén - körülbelül 6000 - 7000 ° C.

Megkülönböztetni a közvetlen és a közvetett elektromos ívfűtést. A fő gyakorlati alkalmazás a közvetlen elektromos ívfűtés az elektromos ívhegesztési rendszerekben. A közvetett fűtési rendszerekben az ívet erős infravörös sugarakként használják.

Ha egy fémdarabot váltakozó mágneses mezőbe helyezünk, akkor e változót indukálunk benne. d., amelyek hatására örvényáramok keletkeznek a fémben. Ezen áramok áthaladása a fémben felmelegszik. Ezt a fémmelegítési módszert indukciónak nevezik. Néhány indukciós fűtőberendezés kialakítása a felületi hatás és a közelségi hatás jelenségének felhasználásán alapul.

Az indukciós fűtéshez ipari (50 Hz) és nagyfrekvenciás (8-10 kHz, 70-500 kHz) áramokat használnak. A legelterjedtebb a fémtestek (alkatrészek, munkadarabok) indukciós melegítése a gépiparban és a berendezések javításában, valamint a fém alkatrészek keményedésében. Az indukciós módszer a víz, a talaj, a beton és a tej pasztörizálására is használható.

Dielektromos fűtés

A dielektromos fűtés fizikai lényege a következő. Gyenge elektromos vezetőképességű szilárd és folyékony közegekben (dielektrikumok), amelyek gyorsan változó elektromos térbe kerülnek, az elektromos energia hővé alakul.

Bármely dielektrikum tartalmaz elektromos töltéseket, amelyeket molekulák közötti erők kapcsolnak össze. Ezeket a díjakat kötött díjaknak nevezik, szemben a vezető anyagok szabad töltéseivel. Elektromos mező hatására a kötött töltések a mező irányába orientálódnak vagy eltolódnak. A kötött töltések elmozdulását külső elektromos mező hatására polarizációnak nevezzük.

Egy váltakozó elektromos mezőben folyamatos a töltések mozgása, és ennek következtében a hozzájuk kapcsolódó molekulák intermolekuláris erői. A forrás, amelyet a nem vezető anyagok molekuláinak polarizálására fordít, hő formájában szabadul fel. Néhány nem vezető anyag kis mennyiségű szabad töltéssel rendelkezik, amelyek elektromos tér hatására kicsi vezetőképességű áramot hoznak létre, ami hozzájárul az anyag további hőleadásához.

Dielektromos fűtéssel a felmelegítendő anyagot fémelektródák - kondenzátorlemezek közé helyezzük, amelyekhez nagyfrekvenciás (0,5 - 20 MHz és magasabb) feszültséget táplálnak egy speciális nagyfrekvenciás generátorból. A dielektromos fűtőegység nagyfrekvenciás lámpagenerátorból, teljesítménytranszformátorból és elektródákkal ellátott szárítóból áll.

A nagyfrekvenciás dielektromos fűtés ígéretes fűtési módszer, és főként fa, papír, élelmiszer és takarmány szárítására és hőkezelésére (gabona, zöldség és gyümölcs szárítása), tej pasztőrözésére és sterilizálására használják.

Elektronnyaláb (elektronikus) fűtés

Amikor egy elektromos térben felgyorsult elektronáram (elektronnyaláb) találkozik egy fűtött testtel, az elektromos energia hővé alakul. Az elektronikus fűtés egyik jellemzője a nagy energiakoncentráció, 5x10 8 kW / cm2, ami több ezerszer nagyobb, mint az elektromos ívfűtésnél. Az elektronikus fűtést az iparban nagyon kis alkatrészek hegesztésére és ultra tiszta fémek olvasztására használják.

Az elektromos fűtés megfontolt módszerei mellett a gyártásban és a mindennapi életben is használják infravörös fűtés (besugárzás).

Az acél keményedési folyamata lehetővé teszi a termék keménységének körülbelül 3-4-szeresét. Sok gyártó hasonló eljárást hajt végre a gyártás idején, de bizonyos esetekben meg kell ismételni, mivel az acél vagy más ötvözet keménysége alacsony. Ezért sokan azon tűnődnek, hogyan lehet otthon keményíteni a fémet?

Módszertan

Az acél keményítésével kapcsolatos munkák elvégzéséhez figyelembe kell vennie, hogy az ilyen folyamatot helyesen hajtják végre. Az edzés a vas vagy ötvözet felületének keménységének növelése, amelynek során a mintát magas hőmérsékletre melegítik, majd lehűtik. Annak ellenére, hogy első pillantásra a vizsgált eljárás egyszerű, a fémek különböző csoportjai saját szerkezetükben és jellemzőikben különböznek egymástól.

Az otthoni hőkezelés a következő esetekben indokolt:

1. Ha szükséges, keményítse meg az anyagot, például a vágóélnél. Példa erre a vésők és vésők edzése.
2. Ha szükséges, növelje az objektum plaszticitását. Ez gyakran szükséges forró kovácsolás esetén.

A professzionális acél edzés drága folyamat. Az 1 kg felületi keménység növelésének költsége körülbelül 200 rubel. Az acél keményedését otthon is csak úgy lehet megszervezni, hogy figyelembe vesszük a felületi keménység növelésének minden jellemzőjét.

A folyamat jellemzői

Az acél keményedését a következő szempontok figyelembevételével lehet elvégezni:

1. A fűtésnek egyenletesnek kell lennie. Csak ebben az esetben az anyag szerkezete homogén.
2. Az acél melegítését fekete vagy kék foltok képződése nélkül kell elvégezni, ami a felület erős túlmelegedését jelzi.
3. A mintát nem szabad extrém állapotba hevíteni, mivel a szerkezetben bekövetkező változások visszafordíthatatlanok lesznek.
4. A fém élénkpiros színe jelzi az acél hevítésének helyességét.
5. A hűtést is egyenletesen kell elvégezni, ehhez vízfürdőt kell használni.

Az eljárás berendezései és jellemzői

A felület melegítésére gyakran speciális berendezéseket használnak. Ez annak a ténynek köszönhető, hogy meglehetősen nehéz az acélt olvadáspontig melegíteni. A következő eszközöket gyakran használják otthon:

1. elektromos sütő;
2. fúvóka;
3. termikus sütő;
4. egy nagy máglya, amely körbeveszi a hőt.

A hőforrás kiválasztásakor szem előtt kell tartani, hogy az alkatrészt teljesen be kell helyezni a kemencébe vagy a tűzbe, amelyen a fűtést végzik. Helyes lesz a berendezés kiválasztása a feldolgozandó fém típusa szerint is. Minél nagyobb a szerkezet szilárdsága, annál jobban melegítik az ötvözetet, hogy rugalmasságot biztosítsanak.

Abban az esetben, ha az alkatrésznek csak egy részét kell edzeni, sugársugaras edzést kell alkalmazni. Ez biztosítja a hideg ökrök behatolását csak az alkatrész bizonyos részén.

Az acél hűtésére gyakran fürdőkádat vagy hordót, valamint vödröt használnak. Fontos figyelembe venni azt a tényt, hogy bizonyos esetekben fokozatos hűtést hajtanak végre, más esetekben gyors és hirtelen.

Keménység növelése nyílt tűz felett

A mindennapi életben az oltást gyakran nyílt tűz felett végzik. Ez a módszer csak egyszeri felületkeményítési eljáráshoz alkalmas.

Minden munka több szakaszra osztható:

1. kezdetben tüzet kell rakni;
2. a tűzgyújtáskor két nagy tartályt készítenek, amelyek megfelelnek az alkatrész méretének;
3. annak érdekében, hogy a tűz több hőt adjon, nagy mennyiségű szenet kell biztosítania. sokáig sok meleget adnak;
4. az egyik tartálynak vizet, a másiknak motorolajat kell tartalmaznia;
5. speciális eszközöket kell használni a feldolgozandó forró rész tartására. a videóban gyakran találhat kovácsfogókat, amelyek a leghatékonyabbak;
6. a szükséges eszközök előkészítése után helyezze a tárgyat a láng közepébe. ebben az esetben az alkatrészt mélyen a szénbe lehet temetni, ami biztosítja a fém olvadó állapotba való felmelegedését;
7. az élénk fehérségű szenek melegebbek, mint mások. a fém olvasztásának folyamatát szorosan figyelemmel kell kísérni. a lángnak bíborvörösnek kell lennie, de nem fehérnek. ha a tűz fehér, akkor fennáll a fém túlmelegedésének lehetősége. ebben az esetben a teljesítmény jelentősen romlik, és az élettartam csökken;
8. a megfelelő szín, egyenletes a teljes felületen, meghatározza a fémfűtés egyenletességét;
9. ha kékre sötétedik, akkor ez a fém erős lágyulását jelzi, vagyis túlságosan plasztikussá válik. ezt nem szabad megengedni, mivel a szerkezetet jelentősen megsértik;
10. amikor a fém teljesen felmelegszik, el kell távolítani a magas hőmérsékletű központból;
11. ezt követően a forró fémet egy olajtartályba kell helyezni 3 másodperces gyakorisággal;
12. a végső szakasz nevezhető az alkatrész vízbe merítésének. Ebben az esetben a vizet időszakosan fel kell rázni. Ennek oka, hogy a víz gyorsan felmelegszik a termék körül.

A munka során óvatosan kell eljárni, mivel a forró olaj károsíthatja a bőrt. A videón figyelhet arra, hogy milyen színű legyen a felület, amikor eléri a kívánt plaszticitást. A színesfémek keményedéséhez azonban gyakran szükség van a 700 és 900 Celsius fok közötti hőmérséklet hatására. Gyakorlatilag lehetetlen színesfém ötvözeteket melegíteni nyílt tűzön, mivel speciális felszerelés nélkül lehetetlen elérni ezt a hőmérsékletet. Példa erre egy elektromos sütő használata, amely képes felületeket felmelegíteni 800 Celsius fokig.

Ha tudja, hogyan kell helyesen keményíteni a fémet, akkor akár otthon is kétszer -háromszor növelheti a belőle készült termékek keménységét. Ennek okai nagyon különbözőek lehetnek. Ilyen technológiai műveletre különösen akkor van szükség, ha a fémnek elég keménynek kell lennie ahhoz, hogy üvegt vághasson.

Leggyakrabban a vágószerszámot kell megkeményíteni, és a hőkezelést nemcsak akkor kell elvégezni, ha szükség van annak keménységének növelésére, hanem akkor is, ha ezt a jellemzőt csökkenteni kell. Ha a szerszám keménysége túl alacsony, a vágó része elakad működés közben; ha magas, akkor a fém a mechanikai igénybevétel hatására összeomlik.

Kevesen tudják, hogy egy egyszerű módszerrel ellenőrizhető, hogy egy acélszerszám mennyire edzett, nemcsak a gyártásban vagy otthon, hanem a boltban is vásárláskor. Az ellenőrzés elvégzéséhez normál fájlra van szüksége. A vásárolt szerszám vágó részén végigvezetik őket. Ha rosszul edzett, akkor úgy tűnik, hogy a reszelő tapad a működő részéhez, és ellenkező esetben könnyű lesz eltávolodni a tesztelt szerszámtól, míg a kéz, amelyben a fájl található, nem érez szabálytalanságot a termék felületén.

Ha mégis úgy történt, hogy olyan szerszám áll rendelkezésére, amelynek edzési minősége nem felel meg Önnek, akkor ne aggódjon emiatt. Ez a probléma meglehetősen könnyen megoldható: akár otthon is megkeményítheti a fémet, anélkül, hogy ehhez bonyolult berendezéseket és speciális eszközöket használna. Tudnia kell azonban, hogy az enyhe acélok nem alkalmasak keményedésre. Ugyanakkor a keménység a széntartalmú és elég könnyű növelni még otthon.

Az edzés technológiai árnyalatai

A kioltást, amely a fémek hőkezelésének egyik fajtája, két szakaszban végzik. Először a fémet magas hőmérsékletre melegítik, majd lehűtik. A különböző kategóriákba tartozó különböző fémek, sőt acélok szerkezetükben is különböznek egymástól, ezért a hőkezelés módjai nem esnek egybe velük.

A fémek hőkezelésére (edzésre, edzésre stb.) Lehet szükség:

• megkeményedik és növeli keménységét;
• plaszticitásának javítása, amely a műanyag deformációval történő feldolgozás során szükséges.

Sok speciális vállalat keményíti az acélt, de ezeknek a szolgáltatásoknak a költsége meglehetősen magas, és a hőkezelt alkatrész súlyától függ. Éppen ezért célszerű ezt egyedül tenni, főleg, hogy ezt akár otthon is megteheti.

Ha úgy dönt, hogy önállóan megkeményíti a fémet, nagyon fontos, hogy megfelelően végezzen el egy eljárást, például a fűtést. Ezt a folyamatot nem kísérheti fekete vagy kék foltok megjelenése a termék felületén. Azt a tényt, hogy a fűtés megfelelően halad, a fém élénkvörös színe bizonyítja. Ezt a folyamatot jól mutatja egy videó, amely segít elképzelni, hogy mennyit kell melegíteni a hőkezelt fémet.

Hőforrásként a keményítendő fémtermék kívánt hőmérsékletre történő melegítéséhez használhatja:

• egy speciális, elektromos árammal működő sütő;
• fúvóka;
• nyílt tűz, amelyet a ház udvarán vagy az országban lehet tenni.

A hőforrás megválasztása attól függ, hogy milyen hőmérsékletre kell felmelegíteni a hőkezelni kívánt fémet.

A hűtési módszer megválasztása nemcsak az anyagtól, hanem az elérendő eredményektől is függ. Ha például nem a teljes terméket kell keményíteni, hanem csak annak külön szakaszát, akkor a hűtést is pontonként végzik, amelyhez hideg vízsugár használható.

Az a technológiai séma, amely szerint a fémet kioltják, azonnali, fokozatos vagy többlépcsős hűtést biztosíthat.

A gyors hűtés, amely azonos típusú hűtőfolyadékot használ, ideális a szén- vagy ötvözött acélok keményítésére. Az ilyen hűtés elvégzéséhez egy tartályra van szükség, amelyet vödörként, hordóként vagy akár közönséges fürdőként is használhat (mindez a feldolgozandó tárgy méretétől függ).

Abban az esetben, ha más kategóriák, vagy ha az edzésen kívül az edzést is el kell végezni, kétlépcsős hűtési rendszert alkalmaznak. Ennél a sémánál a kívánt hőmérsékletre hevített terméket először vízzel lehűtjük, majd ásványi vagy szintetikus olajba helyezzük, amelyben további hűtés történik. Semmilyen körülmények között ne használjon azonnal olajbázisú hűtőközeget, mert az olaj meggyulladhat.

Annak érdekében, hogy a különböző keménységű acélokhoz megfelelő edzési módokat válasszon, speciális táblázatokat kell követnie.

Hogyan keményítsük meg az acélt nyílt lángon

Amint fentebb említettük, otthon keményítheti az acélt, nyílt fűtéssel. Természetesen egy ilyen folyamatot tűz indításával kell elindítani, amelyben sok forró szénnek kell kialakulnia. Két tartályra is szükség van. Az egyikben ásványi vagy szintetikus olajat kell öntenie, a másikban pedig közönséges hideg vizet.

Annak érdekében, hogy kivonja a vörös forró vasat a tűzből, szüksége lesz egy kovácsfogóra, amelyet bármilyen hasonló célú szerszámmal helyettesíthet. Miután az összes előkészítő munka befejeződött, és elegendő mennyiségű forró szén képződött a tűzben, megkeményítendő tárgyakat lehet rájuk helyezni.

A képződött szén színe alapján meg lehet ítélni hevítésük hőmérsékletét. Tehát a szén sokkal vörösesebb, felülete fényes fehér színű. Fontos továbbá figyelemmel kísérni a tűzláng színét, amely a belső rész hőmérsékletét jelzi. A legjobb, ha a tűz lángja bíbor színű, nem pedig fehér. Ez utóbbi esetben, túl magas lánghőmérsékletet jelezve, fennáll annak a veszélye, hogy nemcsak túlmelegszik, de akár meg is égeti a keményítendő fémet.

A fűtött fém színét is alaposan figyelemmel kell kísérni. Különösen nem szabad fekete foltok megjelenni a megmunkálandó szerszám vágóélein. A fém kékje azt jelzi, hogy nagyon puha és túl műanyag lett. Nem lehet ilyen állapotba hozni.

Miután a terméket a kívánt mértékben kalcinálták, folytathatja a következő lépést - a hűtést. Először is leeresztik egy olajtartályba, és ezt gyakran (3 másodperces gyakorisággal) és a lehető legélesebben teszik. Fokozatosan növekszik a merülések közötti időköz. Amint a vörös-forró acél elveszíti színének fényességét, elkezdheti vízben hűteni.

Ha vízhűtéses fém forró olajcseppekkel a felületén, vigyázni kell, mert fellángolhatnak. Minden merülés után rázza fel a vizet, hogy mindig hűvös legyen. Egy oktató videó segít jobban megérteni az ilyen műveletek végrehajtásának szabályait.

Az edzett fúrók hűtésekor vannak bizonyos finomságok. Ezért ezeket nem szabad laposan elhelyezni hűtőfolyadékkal ellátott edényben. Ha ezt megteszi, akkor a fúró alja vagy bármely más hosszúkás fémtárgy először élesen lehűl, ami összezsugorodik. Ezért szükséges az ilyen termékeket a szélesebb vég oldaláról a hűtőfolyadékba meríteni.

A speciális acélminőségek hőkezeléséhez és a színesfémek olvasztásához a nyílt tűz képességei nem elegendőek, mivel nem lesz képes a fémet 700-9000 hőmérsékletre felmelegíteni. Ilyen célokra speciális kemencét kell használni, amely lehet kipufogó vagy elektromos. Ha meglehetősen nehéz és költséges az elektromos kemence otthoni elkészítése, akkor muffle típusú fűtőberendezéssel meglehetősen megvalósítható.

Saját készítésű kamra fémkeményedéshez

A muffle kemence, amelyet teljesen lehet készíteni saját kezűleg otthon, lehetővé teszi különböző acélfajták keményítését. Ennek a fűtőberendezésnek a fő összetevője tűzálló agyag. Az ilyen agyag rétege, amely lefedi a sütő belsejét, legfeljebb 1 cm lehet.

A fémkeményedési kamra sémája: 1 - nikróm huzal; 2 - a kamra belső része; 3 - a kamra külső része; 4 - hátsó fal spirális vezetékekkel

Annak érdekében, hogy a jövőbeli kemence a kívánt konfigurációt és a kívánt méreteket biztosítsa, a legjobb, ha paraffinnal impregnált kartonformát készít, amelyre tűzálló agyag kerül. A vízzel sűrű, homogén masszává kevert agyagot a kartonforma varratos oldalára kell felhordani, ettől a teljes száradás után elmarad. Az ilyen eszközben felmelegített fémtermékeket egy speciális ajtón keresztül helyezik el, amely szintén tűzálló agyagból készül.

Szabad levegőn történő szárítás után a készülék kamráját és ajtaját 100 ° C hőmérsékleten szárítják. Ezt követően kemencében tüzelnek, amelynek kamrájában a hőmérséklet fokozatosan 900 ° -ra emelkedik. Amikor a tüzelés után lehűltek, gondosan össze kell kötni őket lakatos szerszámokkal és csiszolóruhával.

A teljesen kialakított kamra felületére nikróm huzalt tekercselnek, amelynek átmérője 0,75 mm legyen. Az ilyen tekercselés első és utolsó rétegét össze kell csavarni. Amikor a huzalt a kamrára tekerjük, bizonyos távolságot kell hagyni a fordulatai között, amelyet szintén tűzálló agyaggal kell feltölteni a zárlat lehetőségének kizárása érdekében. Miután a nikrómhuzal fordulatai közötti szigetelés biztosítására felvitt agyagréteg megszáradt, a kamra felületére újabb agyagréteget kell felhordani, amelynek vastagsága megközelítőleg 12 cm legyen.

A teljes szárítás után a kész fényképezőgépet fémdobozba helyezzük, és a köztük lévő réseket azbesztmorzsával töltjük fel. A belső kamrához való hozzáférés érdekében az ajtókat a kemence fémtestére függesztik, belülről kerámialapokkal díszítve. A szerkezeti elemek közötti összes rést tűzálló agyaggal és azbesztforgáccsal kell lezárni.

A kamra nikróm tekercsének végei, amelyekhez áramellátást kell biztosítani, a fémváz hátsó oldaláról kerülnek ki. A muffle kemence belső részében előforduló folyamatok szabályozásához, valamint a hőmérséklet méréséhez hőelem segítségével két lyukat kell készíteni az elülső részében, amelyek átmérője 1, illetve 2 cm legyen. A keret elejéről az ilyen lyukakat speciális acélfüggönyökkel zárják. A házi készítésű kialakítás, amelynek gyártását a fentiekben ismertetjük, lehetővé teszi a lakatos és vágószerszámok, a bélyegzőberendezés munka elemeinek stb.

A fémek hőkezelése az egyik fő módja annak, hogy javítsák mechanikai és fizikai -kémiai tulajdonságaikat: keménységüket, szilárdságukat stb.

A hőkezelés egyik fajtája a keményedés. Az ember ősidők óta sikeresen használja kézműves módon. A középkorban ezt a hőkezelési módszert használták a háztartási fémtárgyak: balták, sarlók, fűrészek, kések, valamint katonai fegyverek lándzsák, kardok és mások formájában történő szilárdságának és keménységének javítására.

És most ezt a módszert használják a fém tulajdonságainak javítására, nem csak ipari méretekben, hanem otthon is, főként fém háztartási cikkek keményítésére.

A kioltás alatt a fém hőkezelésének egy fajtáját értjük, amely abból áll, hogy azt olyan hőmérsékletre melegítik, amelyen a kristályrács szerkezete megváltozik (polimorf átalakulás), és tovább gyorsítják a hűtést vízben vagy olajos közegben. Ennek a hőkezelésnek a célja a fém keménységének növelése.

Kioltást is alkalmaznak, amelynél a fém hevítési hőmérséklete nem teszi lehetővé a polimorf átalakulást. Ebben az esetben az állapota rögzített, ami a fémre jellemző a fűtési hőmérsékleten. Ezt az állapotot túltelített szilárd oldatnak nevezik.

A polimorf transzformációval rendelkező kioltó technológiát elsősorban acélötvözetből készült termékekhez használják. A színesfémeket polimorf változások elérése nélkül leállítják.

Az ilyen feldolgozás után az acélötvözetek keményebbé válnak, ugyanakkor megnövelik a törékenységüket, elveszítik a rugalmasságot.

A polimorf változással történő melegítés utáni nemkívánatos törékenység csökkentése érdekében temperálásnak nevezett hőkezelést alkalmaznak. Ezt alacsonyabb hőmérsékleten, a fém fokozatos további hűtésével hajtják végre. Ily módon megszűnik a fém feszültsége az edzési folyamat után, és csökken a törékenysége.

A polimorf átalakulás nélküli oltáskor nincs probléma a túlzott törékenységgel, de az ötvözet keménysége nem éri el a kívánt értéket, ezért az ismétlődő hőkezelés során, amelyet öregedésnek neveznek, éppen ellenkezőleg, a bomlás következtében megnő. túltelített szilárd oldat.

Az acél keményedésének jellemzői

Főleg edzett rozsdamentes acél termékek és ezek gyártására szánt ötvözetek. Martenzites szerkezetűek, és fokozott keménységük jellemzi, ami a termékek törékenységéhez vezet.

Ha az ilyen termékeket hőkezeléssel melegítik bizonyos hőmérsékletre, majd gyors temperálással, akkor a viszkozitás növekedése érhető el. Ez lehetővé teszi az ilyen termékek használatát különböző területeken.

Az acél edzés típusai

A rozsdamentes acélból készült termékek rendeltetésétől függően lehetséges az egész tárgy vagy csak annak egy része, amely működőképes és fokozott szilárdsági jellemzőkkel rendelkezik, temperálni.

Ezért a rozsdamentes termékek keményítését két módszerre osztják: globális és helyi.

Hűtőközeg

A rozsdamentes anyagok előírt tulajdonságainak elérése nagymértékben függ a hűtési módszerük megválasztásától.

A különböző minőségű rozsdamentes acélokat különböző módon hűtik. Ha az alacsony ötvözetű acélokat vízben vagy oldataiban lehűtjük, akkor a rozsdamentes ötvözetekhez olajoldatokat használnak erre a célra.

Fontos: Amikor olyan közeget választunk, amelyben a fémet melegítés után lehűtjük, szem előtt kell tartani, hogy vízben gyorsabban lehűl, mint olajban! Például a 18 ° C hőmérsékletű víz másodpercenként 600 ° C -kal, az olaj pedig csak 150 ° C -kal hűti le az ötvözetet.

A fém nagy keménységének elérése érdekében a hűtést folyó hideg vízben kell elvégezni. Ezenkívül a hűtés csillapító hatásának növelése érdekében sóoldatot készítünk úgy, hogy körülbelül 10% nátrium -kloridot adunk a vízhez, vagy savas környezetet használunk, amelyben legalább 10% sav (általában kénsav) van.

A hűtőközeg megválasztása mellett fontos a hűtés módja és sebessége. A hőmérséklet csökkenésének ütemének másodpercenként legalább 150 ° C -nak kell lennie. Így 3 másodpercen belül az ötvözet hőmérsékletének 300 ° C -ra kell csökkennie. A hőmérséklet további csökkentése bármikor elvégezhető, mivel az alacsony hőmérsékleten történő gyors lehűlés következtében rögzített szerkezet többé nem omlik össze.

Fontos: A fém túl gyors lehűlése túlzott törékenységhez vezet! Ezt figyelembe kell venni az önkeményedéskor.

A következő hűtési módszerek léteznek:

• Egy közeg használatával, amikor a terméket folyadékba helyezzük, és ott tartjuk, amíg teljesen le nem hűl.
• Hűtés két folyékony közegben: olaj és víz (vagy sóoldat) rozsdamentes acélokhoz. A szénacélból készült termékeket először vízben hűtik le, mivel ez gyorshűtő közeg, majd olajban.
• Jet módszerrel, amikor az alkatrészt vízsugárral hűtik le. Ez nagyon kényelmes, ha meg kell keményíteni a termék egy adott területét.
• Lépésenkénti hűtési módszerrel, a hőmérsékleti feltételeknek megfelelően.

Hőmérséklet rezsim

A rozsdamentes termékek edzésének megfelelő hőmérsékleti rendszere fontos feltétele a minőségüknek. A jó tulajdonságok elérése érdekében egyenletesen felmelegítik 750-850 ° C-ra, majd gyorsan lehűtik 400-450 ° C-ra.

Fontos: A fém felmelegítése az átkristályosodási pont felett durva szemcsés szerkezethez vezet, amely rontja tulajdonságait: túlzottan törékeny, repedéshez vezet!

A kívánt fémkeményedési hőmérsékletre való hevítés utáni stressz enyhítésére néha a termékek fokozatos hűtését használják, fokozatosan csökkentve a hőmérsékletet az egyes fűtési szakaszokban. Ez a technológia lehetővé teszi a belső feszültségek teljes eltávolítását és a kívánt keménységű, tartós termék előállítását.

Hogyan lehet edzeni a fémet otthon

Az alapvető ismeretek felhasználásával otthon edzheti az acélt. A fémfűtést általában tűzzel, muffle elektromos kemencével vagy gázégővel végzik.

A fejsze keményítése a máglyán és a kemencében

Ha további erőt kell adnia a háztartási szerszámoknak, például azért, hogy tartósabbá tegye a baltát, akkor megkeményítésének legegyszerűbb módja otthon végezhető el.

A tengelyek gyártása során bélyegzőt helyeznek el, amellyel felismerheti az acél minőségét. Az edzési folyamatot az U7 szerszámacél példájával fogjuk megvizsgálni.

A technológiát a következő szabályok betartásával kell végrehajtani:

1. Lágyítás... A penge éles szélét tompítsa meg a feldolgozás előtt, és tegye a fejszét égő tégla sütőbe, hogy felmelegedjen. A hőkezelési eljárást gondosan ellenőrizni kell a túlmelegedés elkerülése érdekében (megengedett fűtés 720-780 ° C). A fejlettebb mesterek felismerik a hőmérsékletet a hő színéről.

Kezdőknek pedig a hőmérsékletet mágnes segítségével lehet kideríteni. Ha a mágnes nem tapad a fémhez, akkor a fejsze felmelegedett 768 ° C fölé (piros-bordó szín), és ideje kihűlni.

Pókerrel mozgassa a vörös forró fejszét a sütő ajtajához, távolítsa el a hőt befelé, zárja be az ajtót és reteszelje, hagyja a felmelegített fémet a sütőben 10 órán át. Hagyja a fejszét fokozatosan kihűlni a tűzhellyel.

2. Acél edzés... Melegítsünk fejszét tűzön, tűzhelyen vagy tűzhelyen sötétvörös színűre-800-830 ° C hőmérsékletre (a mágnes leállt a mágnesezéssel, várjon még 2-3 percet).

A kioltást melegített vízben (30 ° C) és olajban végezzük. Engedje le a fejsze pengét a vízbe 3-4 cm-re, erőteljesen mozgatva.

3. A fejsze penge elengedése... A temperálás csökkenti az acél törékenységét és enyhíti a belső feszültséget. Őrölje meg a fémet csiszolóval, hogy jobban megkülönböztesse az árnyék színeit.

Tartsa a fejszét a sütőben 1 órán át 270-320 ° C hőmérsékleten. Az öregedés után vegye ki és hűtse le a levegőben.

Videó: a fejsze otthoni hőkezelése, három szakasz: lágyítás, edzés, temperálás.

A kés keményítése

Célszerű a kemencék önálló használata fémek keményítésére. A háztartási cikkekhez kések, tengelyek és mások formájában a kis mufflikemencék a legalkalmasabbak. Náluk sokkal magasabb keményedési hőmérséklet érhető el, mint tűzön, és könnyebb a fém egyenletes felmelegedése.

Ön is készíthet ilyen kemencét. Az interneten számos egyszerű lehetőséget talál a tervezéshez. Az ilyen sütőkben egy fémtermék 700-900 ° C-ra melegíthető.

Fontolja meg, hogyan lehet otthon rozsdamentes acél kést keményíteni elektromos mufflikemencével. A hűtéshez víz vagy olaj helyett olvasztott pecsétviaszt használnak (katonai egységben szerezheti be).