Leczenie roztworem

Obróbka w roztworze: proces obróbki cieplnej

Usługi obróbki cieplnej stali nierdzewnych i stopów metali

Obróbka w roztworze odnosi się do procesu obróbki cieplnej, w którym stop jest podgrzewany do wysokotemperaturowego obszaru jednofazowego w celu utrzymania temperatury, tak aby nadmiar fazy został całkowicie rozpuszczony w roztworze stałym, a następnie szybko schłodzony w celu uzyskania przesyconego roztworu stałego .

Ponieważ proces jej działania jest podobny do hartowania, nazywany jest również „hartowaniem w roztworze”. Nadaje się do stopów z roztworem stałym, ponieważ osnowa i rozpuszczalność zmieniają się znacznie wraz ze zmianą temperatury. Generalnie jest to wstępna obróbka cieplna, a jej zadaniem jest przygotowanie najlepszych warunków do późniejszej obróbki cieplnej.

Obróbka w roztworze podgrzewa stop do określonej temperatury, utrzymuje tę temperaturę wystarczająco długo, aby doprowadzić jeden lub więcej składników do stałego roztworu, a następnie szybko się schładza, aby zachować właściwości roztworu. Wyżarzanie jest powszechnie stosowaną obróbką przesycającą, czasami określaną jako wyżarzanie przesycające.

Wyżarzanie rozpuszczające jest również powszechnym procesem obróbki cieplnej dla wielu różnych rodzin metali. Wyżarzanie rozpuszczające może być wymagane dla stali nierdzewnych, stopów aluminium, nadstopów na bazie niklu, stopów tytanu i niektórych stopów na bazie miedzi.

Celem wyżarzania rozpuszczającego jest rozpuszczenie wszelkich osadów obecnych w materiale i przekształcenie materiału w strukturę jednofazową w temperaturze wyżarzania rozpuszczającego. Pod koniec procesu wyżarzania rozpuszczającego materiał jest szybko schładzany do temperatury pokojowej, aby uniknąć jakiegokolwiek wytrącania podczas chłodzenia w niższym zakresie temperatur. Materiały jednofazowe wyżarzane rozpuszczająco będą po obróbce w stanie miękkim.

W szczególności, podczas gdy popularne stopy, w tym żelazo, nikiel, kobalt i aluminium, są zwykle poddawane obróbce w pewien sposób przed wytworzeniem, inne materiały, takie jak stal nierdzewna, wymagają przesycania w piecu próżniowym, ponieważ usuwają gazy atmosferyczne, zapobiegając w ten sposób utlenianiu. Po wyżarzaniu i hartowaniu, utwardzanie wydzieleniowe jest częstym kolejnym etapem procesu obróbki cieplnej. Jednofazowa mikrostruktura wytworzona podczas procesu wyżarzania rozpuszczającego jest wymagana przed utwardzaniem wydzieleniowym, tak aby w produkcie końcowym były obecne tylko wydzielenia powstałe podczas procesu utwardzania wydzieleniowego. Skład, wielkość i ilość tych wydzieleń powstałych podczas starzenia będą decydować o twardości, wytrzymałości i właściwościach mechanicznych produktu końcowego po starzeniu. Aby spełnić wszystkie te wymagania, krytyczna jest odpowiednia obróbka roztworu przed starzeniem.

Zalety obróbki cieplnej rozpuszczającej

Proces ten jest przeprowadzany w celu zwiększenia wytrzymałości na rozciąganie stopów metali nieżelaznych, przekształcenia ich w roztwór stały i kontrolowania szybkości zmian strukturalnych z powrotem do ich mieszaniny mechanicznej. W tej obróbce cieplnej stop jest podgrzewany do określonej temperatury poniżej temperatury topnienia materiału, a następnie hartowany lub szybko chłodzony. Stały roztwór uzyskany podczas ogrzewania pozostaje stabilny dzięki procesowi chłodzenia. W tym momencie przeprowadza się starzenie i utwardzanie wydzieleniowe (procesy, które pomagają materiałowi w stopie zmienić się lub wyjść z roztworu stałego), aby zapewnić, że stop nie zmieni swojej pierwotnej struktury w czasie. Starzenie nadaje ostatecznej strukturze ziarna w metalu większą wytrzymałość na rozciąganie niż w stanie pierwotnym. Podsumowując, ta utwardzona forma zachowuje metaliczną pamięć i właściwości sprężyste materiału bez ryzyka zanieczyszczenia powierzchni produktu.

Przykład:

Obróbka cieplna odlewów ze stali nierdzewnej

Stosować obróbkę w roztworze do zmiękczenia odlewów ze stali nierdzewnej. Ogólnie rzecz biorąc, odlewy ze stali nierdzewnej są podgrzewane do około 950-1150 stopnia i przechowywane przez pewien czas, w celu pełnego i równomiernego rozpuszczenia węglików i różnych pierwiastków stopowych w austenicie, a następnie szybkiego hartowania i chłodzenia. Pierwiastki stopowe, takie jak węgiel, są zbyt późno na wytrącanie i uzyskuje się strukturę czystego austenitu.

Zalety obróbki przesycającej odlewów ze stali nierdzewnej

1. Ujednolicić strukturę i skład odlewów ze stali nierdzewnej, co jest szczególnie ważne w przypadku surowców, ponieważ temperatura odlewania i szybkość chłodzenia są różne, co powoduje niespójną mikrostrukturę. Wraz ze wzrostem temperatury nasila się aktywność atomowa, faza σ rozpuszcza się, a skład chemiczny jest jednorodny. Po szybkim schłodzeniu uzyskuje się jednorodną jednofazową strukturę.

2. Wyeliminować twardnienie i ułatwić dalszą obróbkę. Poprzez obróbkę w roztworze, zniekształcona sieć jest odzyskiwana, wydłużone i połamane ziarna są rekrystalizowane, a naprężenia wewnętrzne są łagodzone. Wytrzymałość na rozciąganie odlewów ze stali nierdzewnej maleje, a wydłużenie wzrasta.

3. Przywróć naturalną odporność na korozję odlewów ze stali nierdzewnej. Zmniejsza się odporność korozyjna stali nierdzewnej po odlewaniu metodą traconego wosku. Po przesyceniu odporność na korozję odlewów ze stali nierdzewnej powróciła do najlepszego stanu.

W przypadku odlewów ze stali nierdzewnej głównymi czynnikami obróbki przesycającej są: temperatura, czas przetrzymywania i szybkość chłodzenia.