Πώς η απόσβεση σκληραίνει τον χάλυβα στη μεταλλουργία

Η απόσβεση είναι ένας γρήγορος τρόπος επαναφοράς του μετάλλου στη θερμοκρασία δωματίου μετά θερμική επεξεργασία για να εμποδίσει τη διαδικασία ψύξης να αλλάξει δραματικά τη μικροδομή του μετάλλου. Οι μεταλλουργοί το κάνουν αυτό τοποθετώντας το καυτό μέταλλο σε υγρό ή μερικές φορές αναγκασμένο αέρα. Η επιλογή υγρού ή εξαναγκασμένου αέρα αναφέρεται ως μέσο.

Τα κοινά μέσα για την απόσβεση περιλαμβάνουν πολυμερή ειδικού σκοπού, μεταφορά αναγκαστικού αέρα, γλυκό νερό, αλμυρό νερό και λάδι. Το νερό είναι ένα αποτελεσματικό μέσο όταν ο στόχος είναι ο χάλυβας να φτάσει στη μέγιστη σκληρότητα. Ωστόσο, η χρήση νερού μπορεί να οδηγήσει σε ρωγμές μετάλλων ή να παραμορφωθεί.

Εάν δεν είναι απαραίτητη η υπερβολική σκληρότητα, το ορυκτέλαιο, το φάλαινα ή το βαμβακέλαιο μπορεί να χρησιμοποιηθεί στη διαδικασία σβέσης. Η διαδικασία της απόσβεσης μπορεί να φαίνεται δραματική σε όσους δεν είναι εξοικειωμένοι με αυτό. Καθώς οι μεταλλουργοί μεταφέρουν το καυτό μέταλλο στο επιλεγμένο μέσο, ​​ο ατμός ανεβαίνει από το μέταλλο σε μεγάλο όγκο.

Οι βραδύτεροι ρυθμοί σβέσης δίνουν στις θερμοδυναμικές δυνάμεις μεγαλύτερη ευκαιρία να αλλάξουν τη μικροδομή, και αυτό μπορεί συχνά να είναι κακό αν αυτή η αλλαγή στη μικροδομή αποδυναμώνει το μέταλλο. Μερικές φορές, αυτό το αποτέλεσμα προτιμάται, και γι 'αυτό χρησιμοποιούνται διαφορετικά μέσα για την απόσβεση. Το λάδι, για παράδειγμα, έχει ρυθμό απόσβεσης που είναι πολύ χαμηλότερο από το νερό. Η απόσβεση σε υγρό μέσο απαιτεί ανάδευση του υγρού γύρω από το κομμάτι μετάλλου για μείωση του ατμού από την επιφάνεια. Οι τσέπες ατμού μπορούν να αντισταθμίσουν τη διαδικασία απόσβεσης, επομένως είναι απαραίτητο να τις αποφύγετε.

Συχνά χρησιμοποιείται για να σκληρύνει τους χάλυβες, το νερό σβήνει από μια θερμοκρασία πάνω από το ωστενιτικός Η θερμοκρασία θα έχει ως αποτέλεσμα την παγίδευση του άνθρακα μέσα στον ωστενιτικό πηχάκι. Αυτό οδηγεί στο σκληρό και εύθραυστο μαρτενσιτικό στάδιο. Ο ωστενίτης αναφέρεται σε κράματα σιδήρου με βάση γάμμα-σιδήρου και ο μαρτενσίτης είναι ένας σκληρός τύπος κρυσταλλικής δομής από χάλυβα.

Ο μαρτενσίτης από σβέση είναι πολύ εύθραυστος και αγχωμένος. Ως αποτέλεσμα, ο σβησμένος χάλυβας υπόκειται συνήθως σε διαδικασία σκλήρυνσης. Αυτό συνεπάγεται την επαναθέρμανση του μετάλλου σε θερμοκρασία κάτω από ένα κρίσιμο σημείο και στη συνέχεια επιτρέποντάς του να κρυώσει στον αέρα.

Τυπικά, ατσάλι Στη συνέχεια θα σκληρυνθεί σε λάδι, αλάτι, λουτρά μολύβδου ή κλιβάνους με αέρα που κυκλοφορεί από τους ανεμιστήρες για να αποκαταστήσει μερικά από τα εύπλαστο (ικανότητα αντοχής σε εφελκυσμό) και σκληρότητα χάθηκε από μετατροπή σε μαρτενσίτη. Αφού το μέταλλο σκληρυνθεί, ψύχεται γρήγορα, αργά ή καθόλου, ανάλογα με τις περιστάσεις, ιδιαίτερα εάν το εν λόγω μέταλλο είναι ευάλωτο σε ευθραυστότητα μετά την ιδιοσυγκρασία.

Εκτός από τις θερμοκρασίες μαρτενσίτη και ωστενίτη, η θερμική επεξεργασία του μετάλλου περιλαμβάνει τις θερμοκρασίες φερρίτη, περλίτη, τσιμεντίτη και μπενίτη. Ο μετασχηματισμός δέλτα φερρίτη συμβαίνει όταν ο σίδηρος θερμαίνεται σε μορφή σιδήρου υψηλής θερμοκρασίας. Σύμφωνα με Το Ινστιτούτο Συγκόλλησης στη Μεγάλη Βρετανία, σχηματίζεται «κατά την ψύξη χαμηλών συγκεντρώσεων άνθρακα σε κράματα σιδήρου-άνθρακα από την υγρή κατάσταση πριν μετατραπεί σε ωστενίτη».

Το Pearlite δημιουργείται κατά τη διαδικασία αργής ψύξης κραμάτων σιδήρου. Το Bainite διατίθεται σε δύο μορφές: άνω και κάτω bainite. Παράγεται με ρυθμούς ψύξης βραδύτερους από τον σχηματισμό μαρτενσίτη αλλά με ταχύτερο ρυθμό ψύξης από τον φερρίτη και τον περλίτη.

Η απόσβεση εμποδίζει το χάλυβα να σπάσει από τον ωστενίτη σε φερρίτη και τσιμεντίτη. Ο στόχος είναι να φτάσει ο χάλυβας στη μαρτενσιτική φάση.

Κάθε μέσο που είναι διαθέσιμο για τη διαδικασία σβέσης έχει τα δικά του πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα, και εναπόκειται στους μεταλλουργούς να αποφασίσουν τι είναι καλύτερο βάσει μιας συγκεκριμένης εργασίας. Αυτές είναι μερικές από τις επιλογές:

Αυτά περιλαμβάνουν νερό, διαφορετικές συγκεντρώσεις θαλασσινού νερού και σόδα. Αυτοί είναι οι γρηγορότεροι τρόποι ψύξης μετάλλων κατά τη διαδικασία σβέσης. Εκτός από την πιθανή στρέβλωση του μετάλλου, πρέπει επίσης να λαμβάνονται προφυλάξεις ασφαλείας όταν χρησιμοποιείτε καυστικές σόδες, καθώς μπορεί να είναι επιβλαβείς για το δέρμα ή τα μάτια.

Αυτό τείνει να είναι η πιο δημοφιλής μέθοδος επειδή ορισμένα λάδια μπορούν ακόμη να ψύξουν τα μέταλλα γρήγορα αλλά χωρίς τον ίδιο κίνδυνο με το νερό ή άλλα καυστικά. Τα λάδια όμως ενέχουν κινδύνους, επειδή είναι εύφλεκτα. Ως εκ τούτου, είναι σημαντικό για τους μεταλλουργούς να γνωρίζουν τα όρια των λαδιών με τα οποία εργάζονται όσον αφορά τις θερμοκρασίες και τα βάρη φορτίου, προκειμένου να αποφευχθούν οι πυρκαγιές.

Ενώ ο εξαναγκασμένος αέρας είναι κοινός, το άζωτο είναι μια άλλη δημοφιλής επιλογή. Τα αέρια χρησιμοποιούνται συχνά για τελικά μέταλλα, όπως εργαλεία. Η ρύθμιση της πίεσης και της έκθεσης στα αέρια μπορεί να ελέγξει τον ρυθμό ψύξης.