Hání oceli: druhy a vlastnosti, technologické vlastnosti a žíhací křehkost, tepelné zpracování slitin.

Kovovýroba vždy zahrnuje různé operace se surovinami, díky kterým se může stát funkční. Jednou z těchto operací bude žíhání oceli. Bez něj nemůže kov projít dalšími fázemi přeměny. To znamená, že žíhání je považováno za jednu z klíčových operací.

Co je to?

Ke zlepšení vlastností kovů a slitin a jejich přizpůsobení k jejich výhodě je zapotřebí metoda žíhání. Tepelné zpracování řeší několik problémů najednou.

• Ukazatele tvrdosti se snižují. Můžete vynaložit méně úsilí na následné manipulace s kovem a pracovat s velkým množstvím nástrojů.
• Struktura ocelí se mění. Stává se homogenní, což je dobré pro fyzikální i mechanické vlastnosti.
• Snižuje vnitřní napětí, ke kterému dochází u materiálu v prvních fázích přeměny. A to vše je způsobeno vytápěním.

Mimochodem, samotné vytápění může být úplné nebo neúplné. Neúplný je nutný, pokud takový teplotní rozdíl postačuje k tomu, aby materiál získal potřebné vlastnosti. Režimy mohou být složité a zdlouhavé; jejich výběr ovlivňuje konečné vlastnosti kovu a jeho zamýšlený účel. Například úplné žíhání někdy trvá déle než jeden den, zvláště pokud je aplikováno na velký produkt. A to přesto, že značnou část času zabere právě dosažení požadované teploty a následné pomalé (to je důležité) chlazení.

Jsou operace, kdy je časový režim tak podrobný, že neudává přibližné hodnoty a v tomto případě je teplota regulována až na několik stupňů. Je dobré mít k dispozici muflovou pec, která automaticky zvyšuje kvalitu práce. Pokud tam není, budete se muset zaměřit na barvu a rovnoměrný odstín kovu, který se systematicky zahřívá.

Pro domácí podmínky však existuje zjednodušené schéma. Ano, úprava bude přibližná a rozhodně nebude možné provést statickou analýzu. Teplota kovu bude určena výhradně vizuálně. Ale i za takových podmínek lze dosáhnout následujícího cíle – snížení pevnosti a zvýšení zpracovatelnosti výrobku. Hlavní věc je, že se po žíhání změní mikrostruktura kovu, ocel získá takové vlastnosti, že se otevře dalším operacím. To bylo požadováno.

druhy

Existují dva základní typy žíhání. Obvykle se dělí podle narození, první a druhý.

První druh

Nezahrnuje fázové přeměny v krystalické struktuře oceli. Obvykle se používá po lití, tváření (za studena i za tepla) a také řezání. A zde je jeho vlastní klasifikace.

• Homogenizované (difúzní) žíhání. Nejčastěji se používá pro výrobu odlitků z legovaných ocelí, provádí se za účelem zlepšení jejich tažnosti a co možná nejhomogennější mikrostruktury. Ocel se zahřeje na teploty blízké tavení a poté se v peci po určitou dobu pomalu ochladí. Kov se nakonec stane hrubozrnným. To se ale dá napravit dalším tepelným zpracováním, žíháním na jemná zrna.

• Rekrystalizace. Při zpracovávání ocelových dílů tlakem dochází k deformačnímu zpevnění oceli – kalení za studena, kalení za studena. Pro snížení tuhosti a zvýšení tažnosti se používá tento typ žíhání. Obnovuje deformace a odstraňuje deformace v ocelové krystalové mřížce. Díl se nejprve zahřeje na teplotu, která překročí práh rekrystalizace, udržuje se pod teplem (může dosáhnout i 700 stupňů) a poté se ochladí.

• Žíhání snižující napětí. Vnitřní pnutí v kovu se objevují jako výsledek mechanického nebo teplotního zpracování. Je to důsledek nerovnoměrného ohřevu nebo různé rychlosti ochlazování některých částí součásti při svařování, odlévání nebo obrábění. A tato napětí mohou být velká, což povede k překročení prahu pevnosti ocelového výrobku. Pro snížení napětí budou ocelové díly žíhány v teplotním rozsahu, který je pod bodem rekrystalizace.

• Vysoké žíhání. To platí pro výrobky vyrobené z vysoce legovaných ocelí, ve kterých uhlík tvoří malé procento z celkové hmotnosti. Součást se zahřeje na přibližně 700 stupňů, udržuje se na tomto teplotním bodě asi hodinu a poté podstoupí pomalé chlazení. Lze jej provádět buď v chladící peci nebo ve speciálním boxu, kde se díl zasype vysušeným pískem.

Může se jednat o žíhání prvního druhu.

Druhý druh

K odstranění defektů ve vnitřní struktuře oceli se využívají fázové přeměny jejích součástí. To znamená, že kov se nejprve zahřeje do bodu přechodu na austenit. Žíhání druhého druhu má svou vlastní klasifikaci.

• Úplné a neúplné. První je zapotřebí ke snížení velikosti zrna ocelí, a tedy ke zvýšení tažnosti a houževnatosti. Kompletní žíhání také snižuje vnitřní pnutí. Teplota ohřevu by však neměla překročit kritickou značku o více než 50 stupňů a poté musí být organizováno postupné chlazení. Tato metoda je vhodná pro oceli obsahující do 0,8 % uhlíku. Částečné žíhání se však použije tam, kde uhlík má vyšší procento ve vzorci oceli.

• Izotermický. Tato definice se týká operace, která zahrnuje zahřátí nad Ac3 a následné převedení do pece nebo lázně roztavených solí zahřátých na teploty, které mohou dosáhnout 700 stupňů. Tam bude produkt uchováván tak dlouho, až se austenit zcela rozpadne, a poté bude ochlazen na vzduchu. Jak dlouho vydrží díly zahřáté závisí na jeho rozměrech a také na jakosti oceli. Nízkouhlíkové zabere minuty a slitinové mnohem déle.

• Normalizace. V tomto případě se ocel také zahřeje na kritické měřítko a také se změní na austenit. Pak se ale ochladí ne v troubě, ale pod širým nebem. Zjednoduší se tím technická stránka, protože nebude potřeba složité zařízení a zkrátí se časový cyklus tepelného zpracování. Pokud jsou nízkouhlíkové oceli normalizovány, budou mít velmi jemnou strukturu, takže toto žíhání lze také nazvat stabilizačním žíháním.

• Kyvadlo. Aby se získala zrnitá perlitová struktura s menší křehkostí, ale dostatečnou tažností a houževnatostí, musí být ocel podrobena několika cyklům ohřevu. A budou vyšší než teplota vzniku austenitu. Kyvadlové žíhání se také nazývá cyklické žíhání.

A pak je tu patentování. Jedná se o typ úzké specializace, která se týká izotermického zpracování. A existuje příprava ocelového drátu pro opakované krimpování při tažení za studena. Nejprve se drát zahřeje na 900 stupňů, poté se uchová v roztavené soli nebo olovu při teplotách až 600 stupňů. Poté se ochladí na vzduchu a získá sorbitolovou strukturu s inkluzemi troostitu. Vyznačuje se výraznou pevností v tahu a dostatečnou tažností.

Nezbytné vybavení

V dílenských podmínkách, kde probíhá kalení, popouštění a žíhání ocelových výrobků, se obvykle používá obdobné zařízení. Vytápění probíhá v komorových kamnech. Mohou mít otevřené zdroje tepla nebo naopak uzavřené, plynové plamene a indukční články. Některé typy takových jednotek mohou interagovat s ochranou před vakuem, plyny s chemickou neutralitou. A k provádění izotermických manipulací budete potřebovat pece nebo lázně se solemi nebo roztavenými kovy.

Kov lze přepravovat na speciálních vozících na kolejových vedeních. A budou se chladit na vzduchu přímo na nich. K nakládání/vykládání dílů musíte použít konzolové a mostové jeřáby a také nosníkové jeřáby.

Vlastnosti žíhání pro různé značky

Všechny operace, které se provádějí s kovem a zahrnují vysoké teploty, se provádějí přísně podle pokynů a jasných předpisů. Každá třída oceli má své vlastní požadavky. A závisí především na ukazatelích uhlíku ve struktuře, na tom, jaké další kovy jsou ve slitině přítomny. Tvrdost po žíhání nezávisí ani tak na teplotním režimu, jako na době strávené v peci. Podívejme se na příklady takových pokynů.

• Legované. Značka X – teplota 770-790 stupňů, značka X12 – 850-870 stupňů, V2F – 760-800 stupňů.
• Uhlíkaté. Značka U7 – 690-710 stupňů, U8 – stejné hodnoty, U10 a U12 – 750-770 stupňů.
• Rychlořezné oceli. R18 – 840-860 stupňů, R6M5 – 840-860, R12F3 – 860-880 stupňů.
• Uhlíkové konstrukční oceli. Hodnoty teploty pro následující možnosti: značka 20 – 735-850, 25 – 735-835 stupňů, 35 – 730-810 stupňů, 40 – 730-790 stupňů, 45 – 730-770 stupňů, 75 – 730-820.

Tepelné zpracování nejsou jen 3 pravidla nebo parametry, je to velmi složitý proces, který se stále studuje. V kovu dochází k vážným strukturálním změnám a lze je analyzovat pouze pomocí speciálního zařízení. Všechny normy a pokyny jsou založeny na vědeckých datech, proto se od nich nelze s jistotou odchýlit. A doma je prakticky nemožné dosáhnout takové struktury, jak je předepsáno v předpisech. Ale je možné dosáhnout určitých změn, aby byl kov tažnější. To znamená, že pro domácí potřeby je takový postup možný a posouzení žíhané oceli bude celkem uspokojivé.

Možné vady

Téměř všechny budou spojeny s narušenými tepelnými režimy, což je zřejmé. Navíc aktivní vliv plynného prostředí na ocel také často vede ke vzniku defektů. Pokud nastavíte maximální teplotu ohřevu, zrna se okamžitě velmi zvětší. Za předpokladu, že teplota dosáhne úrovně tání, začne do kovu vstupovat kyslík a kostra konstrukčních prvků začne oxidovat. Povolení přehřátí ale není fatální chybou. Může být neutralizován novým teplotním ošetřením. Pokud ale vyhoří, následky budou nenapravitelné. Kyslík je považován za nejaktivnější plyn, který vyvolává změny v chemickém složení oceli.

Vliv otevřeného plamene na samotný kov povede (nebo může vést) k vytvoření vytvrzené vrstvy sestávající z oxidů železa. Tomu se říká měřítko. A nejde jen o to, že se kvůli tomu zmenší ocel v obrobku – respektive jeho objem. Problémy mohou být i s mechanickou manipulací po žíhání. Pokud odstraníte vodní kámen, znamená to více času a úsilí, stejně jako nadměrnou spotřebu materiálů na moření nebo tryskání.

Kyslík může také vést k dekarbonizaci. A to je způsobeno degradací povrchové ocelové vrstvy a to je také spojeno s tvorbou mikrotrhlin a deformací kovového povrchu. Tepelný provoz je proces, který vyžaduje studium a přísné dodržování norem, stejně jako kontrolu a přísné dodržování všech bezpečnostních opatření.

Chcete-li se dozvědět, jak se ocel žíhá, podívejte se na následující video.