Исилетүүнүн толук түшүндүрмөсү: Негизги билим жана колдонулушу

Металл иштетүү өнөр жайында исилетүү негизги өндүрүш процеси болуп саналат, ал материалдын иштешин түрдүү инженердик талаптарга ылайык оптималдаштырат. Бул маакалада негизги теориялар, процесстин параметрлери, микроструктура-маани аркылуу байланыш, типтүү колдонулуштары, кемчиликтердин башкаруусу, инновациялык технологиялар жана коопсуздук-экология маселелери киргизилет.

1. Негизги теориялар: Мүнөттүк түшүнүктөр жана классификация

Негизинде, кызуу иштетүү металл материалдардын ички микроструктурасын кызуу, кармоо жана суу салуу циклинен өзгөртүп, катуулук, беримдүүлүк жана төзүмдүүлүк кебетин өзгөртөт.

Кызуу иштетүүнүн үч түрү негизги болуп саналат:

Жалпы кызуу иштетүү: Бүт материалдын микроструктурасын өзгөртүү үчүн колдонулуучу төрт негизги процессти камтыйт: түзүү, нормалдаштыруу, сууга салуу жана төзүмдүүлүккө айландыруу.

Бетин кызуу иштетүү: Беттин касиеттерин өзгөртүүгө багытталган, бирок материалдын курамын өзгөртбөйт (мисалы, бетин сууга салуу) же бетин химиялык курамын өзгөртөт (мисалы, карбуритизация, нитрлешип, карбонитрлешип иштетүү сымал химиялык кызуу иштетүү).

Особо процесс: Маселен, термомеханикалык иштетүү жана вакуумдук кызуу иштетүү, атайын иштөө шарттары үчүн иштелип чыккан.

Эрийтүү менен нормалдаштыруу ортосундагы башкы айырмачылык эрийтүүдө катуулукту төмөндөтүү жана ички керне түзүлүшүн басуу үчүн жайылган суу салбыруу (жылыткыч же күл менен суу салбыруу) колдонулат, ал эми нормалдаштырууда майда жана бир тектүү микроструктураларды жана аздан-аракы жогорку беркемдүүлүктү алуу үчүн аба менен суу салбыруу колдонулат. Критикалык түрдө, катуу мартенситтүү структураларды алуу үчүн колдонулган чөйрөлөөнү артабан калкымдан коргоо жана катуулук-жеңилдикти тең салыштыруу үчүн температураны түзөтүү менен камсыз кылуу зарыл (150–650°C).

2. Процесс параметрлери: Сапат үчүн маанилүү факторлор

Исилөөнүн ийгиликтүү өтүшү үч көркөм параметрдин так контролүнө байланыштуу:

2.1 Критикалык температуралар (Ac₁, Ac₃, Acm)

Бул температуралар кыздыруу циклин жетектейт:

Ac₁: Перлиттен аустенитке айлануунун башталгыч температурасы.

Ac₃: Гипоэвтектоиддук болоттогу ферриттин аустенитке толук айланган температурасы.

Acm: Гиперэвтектоиддук болоттогу экинчи цементиттин толук эрип кеткен температурасы.

2.2 Кыздыруу температурасы жана убакытты кармоо

Кыздыруу температурасы: Гипоэвтектоиддук болот Ac₃ деңгээлинен 30–50°C жогору кыздырылат (толук аустениттенүү), ал эми гиперэвтектоиддук болот Ac₁ деңгээлинен 30–50°C жогору кыздырылат (тирүүлүк үчүн карбиддерди сактап калуу). Көптүк элементтердин жайылышы баягы болгондуктан, кыздыруу үчүн жогорку температура же ұзақ убакыт кармо керек болот.

Кармо убактысы: Бөлүктүн эффективдүү калыңдыгы (мм) × кыздыруу коэффициенти (К) аркылуу эсептелет—К=1–1.5 көмүртектүү болот үчүн жана 1.5–2.5 көптүк болот үчүн.

2.3 Суу сорготуу жана калыбына келтирүү ортосу

Микроструктураны суу сорготуу темпи диктейт:

Тездөө суу сорготуу (>критикалык темп): Мартенсит түзөт.

Орточо суу сорготуу: Бейнит түзөт.

Баягы суу сорготуу: Перлит же феррит-цементит аралашмасын берет.

Идеалдуу калыбына келтирүү ортосу "жумшактанууну болтupo алдын алуу үчүн тездөө суу сорготуу" менен "треска чыгып кетүүнү болтуро алдын алуу үчүн баягы суу сорготуунун" тепе-теңдигин сактайт. Суу/туздуу суу жогорку катуулук талаптары үчүн жарайт (бирок треска чыгуу коркунучу бар), ал эми май/полимер эрүүлөрү татаал формалуу бөлүктөр үчүн каалаган орто (деформацияны кемтет).

3. Микроструктура менен өнүмдүлүк ортосундагы байланыш: Негизги байланыш

Микро түзүлүштөн туздунган материалдын касиеттери түп-түрүндө аныкталат, негизги байланыштар төмөнкүлөрдү камтыйт:

3.1 Мартенсит

Катуу, бирок сыпсак, ине түрүндө же такталап түзүлгөн күйүндө болот. Көбүрөөк углерод камтылган сайын сыпсактык артат, ал эми аустениттин сакталышы катуулукту төмөндөтөт, бирок төзүмдүүлүктү жакшыртат.

3.2 Кайра иштетилген микроконструкциялар

Кайра иштетүү температурасы иштөө өнүмдүүлүгүн аныктайт:

Төмөнкү температура (150–250°C): Кайра иштетилген мартенсит (58–62 HRC) инструменттер/матрицалар үчүн.

Орточо температура (350–500°C): Кайра иштетилген троостит (жогорку эластик чегинин) пружиналар үчүн.

Жогорку температура (500–650°C): Кайра иштетилген сорбит (өте жакшы комплекс механикалык касиеттери) валдар/шестернялар үчүн.

3.3 Өзгөчө кубулуштар

Кайра катуулануу: Калыңдоо (мисалы, жогорку жылдамдыктагы болот) VC, Mo₂C сыяктуу майда карбиддердин чөккүнүнөн улам 500–600°C кайра иштетүү жүрүшүндө катуулугун кайра алат.

Температуралык күйгүчтүк: I түрү (250–400°C, кайра келбейт) тездик менен суу салуу менен болтурбайт; II түрү (450–650°C, кайра келүүчү) W/Mo кошкондо басылат.

4. Мүнөздүү колдонуу тармагы: Негизги бөлүктөр үчүн ылайыкташтырылган процесстер

Иштетүү талаптарына жараша ысык дарылоо процесстерин ылайыктоо:

20CrMnTi сыяктуу карбюркалануу процесстин (920–950°C) убагында, андан кийин май менен суулап, бетинин катуулугу 58–62 HRC чейин, ал эми ички бөлүгү эле төбөлөп калат.

H13 сыяктуу калыптоочу болот үчүн иштөө тартиби: аннелинг, суулап чыгаруу (1020–1050°C, май менен суулап), эки жолу темперациялоо (560–680°C). Бул тартип ички керне түзүлүшүн жоят жана катуулукту 54–56 HRC чейин түзөт.

Жылдамдык болоттору W18Cr4V кабатындагы карбиддер менен мартенсит түзүү үчүн жогорку температурада (1270–1280°C) суутуу керек, андан кийин 560°C температурада үч жолу термиялоо жасап, кармап турган аустенитти мартенситке айландырып, катуулугу 63–66 HRC жана жогорку тозулуго туруштук көрсөтөт.

Пластиналуу чугунду 300–400°C температурада аустемперлео аркылуу бейнит менен кармап турган аустениттен түзүлгөн микроструктураны алууга болот, ал эми күч менен тозуу ортосундагы балансты камсыз кылат.

18-8 түрүндөги аустениттүү нержибай токой үчүн эрүү өнөмү (1050–1100°C, суу менен суутуу) дене арасындагы коррозияны болтурбоо үчүн маанилүү. Ошондой эле, стабилизациялоо өнөмү (Ti же Nb кошуу) материалдын 450–850°C температурага дуушар болгондо карбиддердин чөккүн калышын болтурбайт.

5. Кемчиликтердин башкарылышы: алдын алуу жана чектөө

Көп таралган термиялоо кемчиликтери жана аларга каршы чаралар төмөнкүдөй:

Трещинкаларды сөндүрүү: Термалдык/уюштуруу кернеи же туура эмес процесстер (мисалы, тездөөнүн кызуулатылышы, артык салкындатуу) менен пайда болот. Каршы алуу чаралары - кызууландыруу, баскычтуу же изотермиялык сөндүрүү колдонуу жана сөндүрүүдөн кийин тутумду калыбына келтирүүдү камтыйт.

Бүрмөлөнүү: Суу басуу, жылуу түзөтүү (калыңдоо температурасынан жогорку жергиликтуу кызууландыруу) же вибрациялуу керне түзөтүү аркылуу түзөтүлөт. Ковуруу кернеин жок кылуу үчүн нормалдаштыруу же жылыштыруу сыяктуу даярдоо иш-чаралары бүрмөлөнүүнү азайтат.

Күйүп калуу: Кызууландыруу температурасы эрип чыгуу сызыгынан ашып кеткендеги дене чегинин эрип чыгышы жана бүткүлдүк пайда болот. Ал жылы ылдам көз мөөрү үчүн температураны катуу көзөмөлдөө (алюминий болбогон көмүртектүү болот үчүн) термометр менен болот.

Декарбонизация: Кызууландыруу учурунда бет менен ксилтек/CO₂ ортосундагы реациялардын натыйжасында беттин катуулугу жана усталуучулук мөөрү азайып кетет. Көргөзгүч атмосфераларды (мисалы, азот, аргон) же туз ваннасын колдонуу менен башкарылууга болот.

6. Перспективдүү технологиялар: Инновациялык күчтөндүрүүчүлөр

Жаңы ысыту өнөмдүү технологиялардын тармагы өнөр жайын өсүп турган өнүмдүүлүк менен эффективдүүлүк менен кайра куруп жатат:

TMCP (Термомеханикалык башкаруу процесси): Белгиленген түрдө катуулаштыруу менен башкарылуучу суу салууну бириктирет, кристалл структураларын жаңыртып, бейнит түзөт — кеме куруу үчүн болот өндүрүүдө кеңири колдонулат.

Лазердик катуулаштыруу: Гирдектин тиш беттери үчүн идеалдуу болгон 0.1 мм тактыкта локалдуу катууланууну камсыз кылат. Катуулаштыруу үчүн өзү суулайт (медиа кереги жок), деформацияны 10–15% кемитет жана катуулукту көбөйтөт.

QP (Катуулаштыруу-бөлүштүрүү): Мартенситтен арткан аустенитке карбон диффузиясын Ms температурадан төмөн кармоо аркылуу берет, андан кийинкинин стабилдендирет жана тозууга туруштуулукту арттырат. Бул процесс үчүнчү бүтүндөмдүк авто TRIP болотун чыгарууда маанилүү.

Нанобайниттик чыныгын термиялык иштетүү: 200–300°C температурада аустемперация нано өлчөмдөгү байнилти жана караңгы аустенит алууга жол ачып, чыныгын бекемдүүлүгүн 2000МПа менен алууга мүмкүнчүлүк берет, ал традициялык мартенситтик чыныкка караганда жакшы раковинадан коргогон.

7. Коопсуздук жана айлана-чөйрөнү коргоо

Термиялык иштетүү механикалык өндүрүштүн жалпы энергия сарптоосунун 30% түзөт, демек коопсуздук жана уламжаруучу татыктуулук биринчи нөмүрдөгү приоритет болуп саналат:

Коопсуздуктун рисктерин азайтуу: Кызуу жараларын (кыздыруу үчүн колдонулуучу жабдуулар же иштетилген буюмдардан), уулануу (мисалы, CN⁻, туз иймесинен CO), оттон күйүү (май куюу учурунда майдын тамчылашынан), механикалык жаракаттарды (көтөрүү же бекитүү учурунда) болтурбоо үчүн катуу операциялык протоколдор колдонулат.

Чыгарууларды кыскартуу: Чараларга вакуумду ийме колдонуу (оксидденүүнү кармап турат), калың майдын сактагыч ыдыстарды жабуу (май булактарынын буланышын кыскартат), зыяндуу заттарды жуттуруу же катализатор аркылуу чөккүзүү үчүн тазалоо куралдарын орнотуу кирет.

Суу-канализациялык дарылоо: Хром камтыган сточных сууларды кемитүү жана татаал дарылоо талап кылат, ал эми цианид камтыган сточных суулар улаштыруу талап кылат. Комплекстүү сточных суулар чыгуу стандарттарына ылайык чыгарылганга чейин биохимиялык дарылоодон өтөт.

Корутунду

Жылуулук дарылоо материалдар инженериясынын негизги түзүлүшү болуп саналат, сырьё жана жогорку өнүмдүү бөлүктөрдүн ортосунда көпүрө болуп кызмат кылат. Принциптерин, параметрлерин жана инновацияларын билип алуу продукциянын иштешин жакшылоо, чыгымдарды кыскартуу жана автомобилдер, аэрокосмос, машина куруу сыяктуу өнөр жайында ылайыктуу өндүрүмдү жетилтириү үчүн маанилүү.