Adakah proses rawatan haba adalah sama untuk bahan logam yang berbeza?

一, Asas untuk membezakan konsep proses
Idea utama di sebalik rawatan haba logam adalah menggunakan medan suhu untuk mengawal pergerakan atom dan perubahan fasa. Walau bagaimanapun, pelbagai logam mempunyai cara yang agak pelbagai untuk menyusun atomnya dan menukar fasa.
Aloi-besi (keluli): Menurut gambarajah fasa karbon-besi, proses seperti austenitisasi dan transformasi martensit menjadikan bahan lebih kuat. Contohnya, untuk mengaustenitkan sepenuhnya struktur keluli 45 #, ia perlu dipanaskan hingga 840–860 darjah dan kemudian disejukkan dengan cepat untuk membuat martensit, yang mempunyai kekerasan HRC50–55.
Aloi aluminium: bergantung pada pengukuhan larutan pepejal dan mekanisme pengukuhan penuaan. Sebagai contoh, apabila bekerja dengan aloi aluminium 6061, rawatan larutan bermakna menahannya pada 530–540 darjah selama 4–6 jam untuk melarutkan sepenuhnya fasa Mg ₂ Si. Kemudian, ia dipadamkan dalam air untuk membuat larutan pepejal supertepu, dan akhirnya, ia berumur pada 175 darjah untuk membuat fasa pengukuhan skala nano. Adalah mungkin untuk meningkatkan kekuatan tegangan daripada 180MPa kepada 310MPa.
Untuk aloi titanium, rawatan haba dalam kawasan fasa beta mengawal struktur mikro. Dengan penyejukan udara aloi titanium TC4 selepas rawatan larutan pepejal di rantau fasa pada 980-1020 darjah, ia boleh mendapat struktur + berlapis dengan kekuatan tegangan 1100 MPa. Jika rawatan isoterma dilakukan pada 850 darjah, fasa alfa equiaxed boleh dibentuk, dan kadar pemanjangan boleh dinaikkan kepada 15%.
2, Cara yang berbeza untuk melakukan proses biasa
Jenis logam yang berbeza telah membangunkan kaedah proses rawatan haba mereka sendiri kerana ia mempunyai keperluan prestasi yang berbeza.
1. Cara yang berbeza untuk bekerja dengan bahan keluli
Pelindapkejutan dan pembajaan: Untuk mendapatkan kekerasan tinggi (HRC62-65) dan rintangan haus, keluli alat karbon tinggi (seperti T10A) perlu dipadamkan pada 1000–1050 darjah dan dibaja pada 200 darjah . Untuk mendapatkan struktur martensit terbaja, keluli terbaja dan terbaja 42CrMo perlu dipadamkan pada 850 darjah dan terbaja pada 550 darjah . Struktur ini menggabungkan kekuatan (σ b Lebih besar daripada atau sama dengan 1080MPa) dan keliatan (ak Lebih besar daripada atau sama dengan 39J).
Proses unik: Rawatan cryogenic (-196 darjah penyejukan nitrogen cecair) boleh menukar sisa austenit kepada martensit, menjadikan keluli galas 9Cr18Mo 1-2HRC lebih keras; pelindapkejutan permukaan pemanasan aruhan boleh membuat lapisan mengeras setebal 5mm pada permukaan gear sambil mengekalkan teras tetap keras.
2. Proses yang hanya untuk-logam bukan ferus
Rawatan T6 (penyelesaian pepejal+penuaan buatan) ialah cara biasa untuk menjadikan aloi aluminium 6000 siri lebih kuat. Untuk mengimbangi kekuatan dan tegasan rintangan kakisan, aloi aluminium 7075 memerlukan T74 dua-penuaan peringkat (120 darjah /24j → 160 darjah /8j).
Aloi kuprum: Berilium gangsa (QBe2) membentuk 'fasa apabila ia berumur pada 320–340 darjah , dan ia mempunyai kekerasan HRC38–42. Loyang (H62) adalah tekanan-dilegakan pada 300–350 darjah untuk menghilangkan pengerasan kerja sejuk.
Aloi magnesium: Selepas dirawat dalam larutan pada 415 darjah , aloi magnesium AZ91D membentuk fasa - Mg ₁₇ Al ₁₂ dengan penuaan pada 175 darjah . Ini menjadikan kekuatan hasil 30% lebih kuat.
3. Keperluan unik untuk logam refraktori
Aloi tungsten: memerlukan penyepuhlindapan penghabluran semula pada 1400–1600 darjah untuk menghilangkan pengerasan kerja sejuk, dan saiz butiran mesti dikekalkan pada Kurang daripada atau sama dengan 50 μm untuk mengekalkan kekuatan pada suhu tinggi.
Aloi molibdenum: Untuk membaiki kerosakan sinaran dan mengembalikan prestasi bahan struktur reaktor nuklearnya, ia disepuhlindapkan pada suhu tinggi 1800–2000 darjah .
3, Undang-undang yang biasa untuk memproses reka bentuk
Walaupun parameter proses sangat pelbagai, reka bentuk rawatan haba untuk pelbagai jenis bahan logam mengikut peraturan asas ini:
Gambar rajah fasa adalah idea utama di sebalik semua reka bentuk proses. Suhu kritikal (Ac ₁, Ac ∝, Ms, dll.) digunakan untuk memilih suhu pemanasan. Sebagai contoh, untuk melarutkan sepenuhnya karbida dalam keluli tahan karat 304, ia perlu dipanaskan hingga 1050–1100 darjah .
Kawalan kadar penyejukan: Pilih medium yang betul (air, minyak, polimer, dll.) untuk mengawal kadar penyejukan dan mengubah tisu mengikut cara tertentu. Pelindapkejutan air boleh menukar-keluli karbon tinggi kepada martensit, manakala pelindapkejutan minyak boleh mengekalkan-keluli aloi rendah daripada pecah.
Penyepuhlindapan pelepasan tekanan (contohnya, keluli pada 300–400 darjah dan aloi aluminium pada 150–200 darjah ) digunakan untuk menghilangkan tekanan pemprosesan dan mengelakkan benda daripada lentur atau retak. Daripada rawatan haba, penuaan getaran (VSR) digunakan secara meluas untuk mengurangkan tekanan dalam bahagian aloi aluminium pesawat.
Pengubahsuaian permukaan secara kolaboratif: Menggunakan rawatan haba kimia (karburisasi, nitriding) dan pelindapkejutan permukaan bersama-sama untuk mendapatkan tahap prestasi yang berbeza. Sebagai contoh, gear dikarburkan dengan 20CrMnTi (930 darjah × 8j), dipadamkan, dan dibaja pada suhu rendah. Ini memberikan mereka kekerasan permukaan HRC58-62 dan memastikan mereka tetap tegar pada intinya.
4, Arah utama penambahbaikan proses
Apabila sains bahan telah maju, teknik rawatan haba telah mempamerkan trend inovatif berikut:
Rawatan haba tempatan pancaran laser/elektron ialah cara yang tepat untuk mengawal suhu kawasan kecil tisu. Ia digunakan untuk membuat lubang filem gas mengelilingi bilah enjin pesawat lebih kuat.
Sistem proses pintar: Ia boleh meramalkan cara tisu akan berubah dan menambah baik parameter berdasarkan simulasi proses rawatan haba berkembar digital. Sebagai contoh, GE menggunakan perisian ProCAST untuk memastikan cakera turbin daripada berubah bentuk lebih daripada 0.1mm semasa pelindapkejutan.
Teknologi untuk membuat sesuatu dengan cara hijau: Karburasi tekanan rendah (LPC) menggantikan pengkarburan gas tradisional untuk mengurangkan pelepasan CO₂. Teknologi penggantian minyak pelindapkejutan (polimer PAG sedemikian) mengurangkan pelepasan VOC.