Normalizace kovů – definice, proces a výhody technologie

Většina operací spojených s tepelným zpracováním zahrnuje stejný algoritmus akcí:

• zahřívání produktu na určité teploty;
• udržování pod vlivem nastavené teploty po stanovenou dobu;
• chlazení, které lze provádět v různých prostředích a různými rychlostmi.

Tepelné zpracování dílů může působit jako mezitechnologický proces i jako dokončovací. V prvním případě jím procházejí ty díly, které se budou ještě opracovávat, například vrtáky nebo lopatky leteckých turbín. Druhý případ znamená, že po tepelném zpracování získá hotový díl nové vlastnosti.

Normalizace oceli je druh tepelného zpracování kovu s následným ochlazením na vzduchu. Výsledkem této operace je vytvoření normalizované ocelové konstrukce. Mimochodem, odtud pochází i název. Operace se používá ve vztahu k výkovkům, odlitkům atd. Normalizace slouží k minimalizaci zrn v ocelové konstrukci tvořené svarem.

Podstata procesu

Postup normalizace je následující. Díl se zahřeje na teploty, které překračují maximální přípustné parametry (Ac1, Ac3) o 30 – 50 stupňů Celsia, poté je na této teplotě po nějakou dobu udržován, poté se ochladí.

Teplota se volí podle třídy oceli. Slitiny obsahující 0,8 % uhlíku, tzv. hypereutektoidní, se tedy zpracovávají při teplotách ležících mezi kritickými body Ac1 a Ac3.

Jaké jsou kritické body Toto je název pro teploty, při kterých dochází k fázovým změnám a struktuře slitiny, když je zahřívána nebo ochlazována.

Výsledkem toho je, že určitý objem uhlíku vstupuje do tuhého roztoku a austenit je fixován. To znamená, že se objeví struktura skládající se z martenzitu a cementitu. Právě cementit vede ke zvýšení odolnosti proti opotřebení a tvrdosti. Zahřívání vysokouhlíkové oceli nad ac3 vede ke zvýšení vnitřních pnutí. To je způsobeno tím, že množství austenitu se zvyšuje v důsledku zvýšení koncentrace uhlíku.

Při zahřátí nad kritický bod Ac0,8 získává ocel s obsahem uhlíku nižším než 3 % zvýšenou viskozitu. To se děje proto, že v oceli tohoto typu se objevuje austenit (jemnozrnný), který se mění na martenzit (jemnozrnný).

Hypoeutektoidní ocel se nezpracovává při teplotách v rozmezí Ac1 – Ac3. Protože se v tomto případě objevuje ferit, který snižuje parametry tvrdosti.

Čas potřebný k dokončení operace

Získání homogenní struktury slitiny při určité teplotě nějakou dobu trvá. Tato doba bude určena jako doba výdrže oceli během normalizace. Experimentálně bylo stanoveno, že vrstva kovu o tloušťce 25 mm se po hodině stává homogenní. Tedy. a určit dobu normalizace.

Poslední fází je chlazení

Rychlost ochlazování hraje významnou roli při tvorbě objemu perlitu a velikosti jeho desek. Četné studie prokázaly, že vysoké rychlosti ochlazování zvyšují množství perlitu a ocel získává zvýšenou tvrdost a pevnost. Nízká intenzita chlazení vede ke ztrátě tvrdosti a pevnosti oceli.

Například při zpracování dílů s výraznými rozdíly ve velikosti. hřídele, je vhodné odstranit pnutí vznikající vlivem kolísání teplot. K tomu se předehřívají v nádobě naplněné různými solemi. Při poklesu teploty je možné tento proces urychlit umístěním horkých dílů do vody nebo speciálně vybraného oleje.

Jinými slovy, normalizace oceli eliminuje napětí uvnitř součásti a minimalizuje její strukturu. To znamená, že má přímý vliv na změny mikrostruktury ocelových slitin.

Pomocí normalizace

Tato forma tepelného zpracování se používá k dosažení různých účelů. Použití normalizace tedy může zvýšit nebo snížit tvrdost ocelové slitiny, houževnatost a pevnostní charakteristiky. Tento způsob tepelného zpracování se používá, když je potřeba zlepšit obrobitelnost oceli pomocí různých metod – řezání, lisování atd.

Díly vyrobené odléváním procházejí normalizací za účelem získání homogenizované struktury a odstranění vnitřních pnutí. Totéž lze říci o dílech získaných po kování. To znamená, že normalizace slouží k získání homogenní kovové struktury a odstranění vnitřních pnutí. Kromě toho lze tento proces použít jako náhradu za kalící produkty se složitými profily. Kromě zmíněných výsledků normalizačního procesu můžete přidat takové výsledky, jako je minimalizace zrn ve struktuře slitiny, odstranění sekundárního cementitu a zvýšení obrobitelnosti oceli.

V podstatě podobné procesy tepelného zpracování

Kromě normalizace lze do seznamu tepelného zpracování ocelí přidat následující operace:

• žíhání;
• dovolená;
• kalení;
• kryogenní léčba a několik dalších.

Žíhání poskytuje vysoce kvalitní, jemnější strukturu perlitu, k čemuž dochází, protože se k chlazení dílů používají pece. Účelem této operace je snížit heterogenitu konstrukce, odstranit napětí a zvýšit obrobitelnost.

Principy operace kalení jsou totožné s principy normalizace, ale existují určité rozdíly. Například při kalení se používají mnohem vyšší teploty a vysoké rychlosti ochlazování. Kalení vede ke zlepšení pevnostních charakteristik, tvrdosti atd. Často se však obrobky, které prošly kalením, vyznačují sníženou viskozitou a vysokou křehkostí.

Po kalení se používá temperování dílů. Popouštění snižuje křehkost a vnitřní pnutí. V tomto případě je teplotní rozsah nižší než rozsah používaný při normalizaci. Díly jsou chlazeny na vzduchu. S rostoucí teplotou klesá pevnost v tahu a tvrdost a zároveň se zvyšuje rázová houževnatost.

Kryogenní úprava oceli má za následek jednotnou strukturu kovu a zvýšenou tvrdost. Tato technologie zpracování se používá pro kalenou uhlíkovou ocel.

Normalizace a její aplikace v praxi

Při zadávání způsobu tepelného zpracování musí technolog vzít v úvahu koncentraci uhlíku. Oceli, ve kterých obsah uhlíku nepřesahuje 0,4 %, lze zpracovávat jak normalizací, tak žíháním. Normalizace minimalizuje velikost zrna ve struktuře a zvyšuje pevnostní charakteristiky.

Porovnáním času stráveného mezi normalizací a jinými metodami můžeme dojít k závěru, že zpracování jinými metodami trvá déle.

Vzhledem k rychlosti operace, pokrytí velkého množství ocelí, kvalitě výsledných parametrů (tvrdost, pevnost atd.) se proto ve strojírenství hojně využívá normalizace.

Ve výrobním průmyslu se procesy tepelného zpracování používají ke zlepšení mechanických vlastností materiálu. V závislosti na požadovaných vlastnostech si můžeme vybrat z procesů, jako je žíhání, normalizace, popouštění atd.
V tomto článku se podíváme na proces normalizace kovů. Začněme definicí, co to je.

Co je normalizační žíhání?

Normalizace je proces tepelného zpracování, při kterém se kov zahřeje na stanovenou teplotu, udržuje se po stanovenou dobu a poté se znovu ochladí na pokojovou teplotu na vzduchu (nebo jiném plynu). Tento proces způsobuje rekrystalizaci mikrostruktury kovu. Nová mikrostruktura poskytuje mnoho výhod, jako je zvýšená tažnost, zvýšená rázová houževnatost a snížená tvrdost.
V aplikacích, kde jsou tyto vlastnosti vyžadovány, je normalizace relativně rychlým a cenově dostupným způsobem, jak jich dosáhnout.

Kdy se používá normalizace?

Normalizace znamená návrat do normálního stavu. Proto se obvykle provádí poté, co se vlastnosti materiálu změnily během výrobního procesu kovu. Například výrobní procesy, jako je ražení, kování, válcování za tepla, svařování a odlévání, mohou v kovu způsobit značné tepelné a mechanické namáhání. Kov se také může stát nadměrně tvrdým.
Normalizace umožňuje restrukturalizaci struktury zrn do efektivnějšího tvaru, což vrací kovu jeho původní vlastnosti.
Pokud má být materiál dále zpracován, může normalizace zlepšit jeho obrobitelnost. Může však být také konečným procesem k obnovení určitých vlastností slitin před jejich použitím.
Normalizace se používá také v případech omezeného rozpočtu. Vzhledem k tomu, že zahrnuje chlazení materiálů vzduchem, vyžaduje proces v peci kratší dobu, což je levnější než procesy žíhání a popouštění. Pec můžeme vypnout poté, co zvýšíme teplotu a kov zahřejeme po požadovanou dobu.
Kromě toho je u konstrukčních ocelí, jako jsou nízkolegované a měkké oceli, zlepšení vlastností shodné mezi žíháním a normalizací. V takových případech je rozumné použít normalizaci kvůli jejím nižším nákladům. Rozdíl při porovnání účinků žíhání a normalizace je u středně uhlíkových ocelí (0,3 až 0,5 % C). Ale i u těchto ocelí můžeme nahradit kalení a popouštění žíháním, abychom snížili náklady. Ve většině případů je normalizace dostatečná, pokud součásti nebudou vystaveny velkému zatížení. Proces normalizace se skládá ze tří fází:
1) Fáze zotavení
Ve fázi regenerace zvyšujeme teplotu materiálu na bod, kdy je stávající nerovnoměrná struktura zrn rozdrcena. V této fázi se napětí uvolňuje zahřátím. Kov se poté zahřeje nad teplotu kalení, kde přechází do další fáze.
2) Fáze rekrystalizace
Tato fáze začíná, když teplota kovu překročí teplotu rekrystalizace. Teplota je asi o 30–50 stupňů Celsia nad horní kritickou teplotou (Ac3 nebo Acm). To je více než teploty žíhání a popouštění. Rozsah je od 780 do 950 stupňů Celsia v závislosti na obsahu uhlíku v oceli. V této fázi dochází ke změnám v krystalové struktuře kovu. Mizí z něj nežádoucí struktury, jako je bainit a karbidy. Vznikají nové austenitické struktury. Austenitická zrna jsou menší než předchozí feritová zrna. Kov se při této teplotě udržuje po určitou dobu.
3) Fáze růstu krystalového zrna
Tato fáze nastává, když je materiál ochlazen z teploty rekrystalizace na pokojovou teplotu na vzduchu. V této fázi jsou nově vytvořená krystalická zrna plně zformována. Konečné mechanické vlastnosti jsou ovlivněny metodou chlazení. Čím rychlejší je chlazení, tím tvrdší bude konečný produkt. Rychlost chlazení během normalizace je vyšší než během žíhání, protože materiál je chlazen vzduchem. Proto má normalizovaná ocel vyšší tvrdost než její žíhaný protějšek. Rozměrová analýza oceli také ovlivňuje konečnou tvrdost. U většiny ocelí je konečná tvrdost po normalizaci mezi 100 a 250 HB.

Výhody normalizace kovů

Normalizace poskytuje následující výhody:
✅ Zvýšená plasticita.
✅ Ve většině případů snížená tvrdost. Můžeme však také použít normalizaci ke zvýšení konečné tvrdosti v závislosti na původní tvrdosti materiálu.
✅ Uvolňuje vnitřní napětí.
✅ Technicky jednodušší než jiné procesy.
✅ Méně času potřebného.
✅ Lepší kvalita povrchu než u žíhaných dílů.
✅ Ochrana proti korozi.

KONTAKTY

188230, RUSKO, Leningradská oblast, Lužský okres,

Luga, Leningradské dálnice, 36

NÁLEŽITOSTI :

Společnost s ručením omezeným “LTMETALL”