Ovaj članak će pružiti prilično detaljan prikaz šta je rekristalizacijsko žarenje. Osim toga, za upoznavanje će se razmotriti i druge vrste rada s čelikom, koji poboljšavaju njegovu strukturu i obradivost metala, smanjuju tvrdoću i ublažavaju unutarnja naprezanja. Sva glavna svojstva legure zavise od strukture legure, a metoda koja menja strukturu je termička obrada. Rekristalizacijsko žarenje i mnoge druge vrste termičke obrade razvio je D. K. Chernov, dalje ovu temu su razvili G. V. Kurdyumov, A. A. Bochvar, A. P. Gulyaev.
toplinska obrada
Ovo je kombinacija različitih operacija grijanja uz pomoć posebne opreme i posebne tehnologije, sa držanjem i hlađenjem, koje se izvode striktno u određenom redoslijedu i pod preciznim režimima kako bi se promijenila unutrašnja struktura legure i dobiti željena svojstva. Toplinska obrada se dijeli na nekoliko vrsta. Prvo žarenjevrsta, koja se koristi za apsolutno sve metale i legure, ne donosi fazne transformacije u čvrstom stanju. Rekristalizacijsko žarenje se koristi za postizanje sljedećih karakteristika.
Kada se žarenje prve vrste zagrije, povećava se pokretljivost atoma, kemijska nehomogenost se potpuno ili djelimično eliminiše, a unutrašnje naprezanje se smanjuje. Sve ovisi o temperaturi grijanja i vremenu držanja. Ovdje je karakteristično sporo hlađenje. Varijacije ove metode su žarenje za ublažavanje naprezanja nakon livenja, zavarivanja ili kovanja, difuzijsko žarenje i rekristalizacijsko žarenje.
Drugo žarenje
Ovo žarenje je također namijenjeno za metale i legure koji prolaze kroz fazne transformacije tokom žarenja u čvrstom stanju - i kada su zagrijane i kada su ohlađene. Ovdje su ciljevi nešto širi od onih kojima se teži rekristalizacijskim žarenjem čelika. Žarenje druge vrste rezultira uravnoteženijom strukturom za dalju obradu materijala. Zrnatost nestaje, drobi se, povećava se viskozitet i plastičnost, tvrdoća i čvrstoća se značajno smanjuju. Takav metal se već može rezati. Zagrijavanje se vrši na temperature mnogo veće od kritičnih, a hlađenje se odvija zajedno sa peći - vrlo sporo.
Također termička obrada uključuje stvrdnjavanje legura za snagu i tvrdoću. Ovdje se, naprotiv, formira neravnotežna struktura, koja povećava ove parametre zbog sorbita, troostita i martenzita. Korištene temperature su također mnogo veće od kritičnih, ali se hlađenje odvija vrlo velikim brzinama. četvrta vrstatermička obrada - kaljenje, koje ublažava unutrašnja naprezanja, smanjuje tvrdoću i povećava žilavost i duktilnost kaljenih čelika. Kada se zagrije na temperature ispod kritične, brzina hlađenja može biti bilo koja. Transformacije smanjuju neravnotežnu strukturu. Ovako funkcionira rekristalizacijsko žarenje čelika.
Odabir načina rada
Toplinska obrada može biti preliminarna i konačna. Prvi se koristi za pripremu svojstava materijala i njegove strukture za dalje tehnološke operacije (poboljšanje obradivosti, sečenje, obrada pritiskom). Završna termička obrada formira sva svojstva gotovog proizvoda. Način odabira rekristalizacijskog žarenja ovisi o procesu i ciljevima toplinske obrade.
Podrazumijeva zagrijavanje legure ili metala iznad temperature kristalizacije, a ne manje od sto ili dvije stotine stepeni. Nakon toga slijedi izlaganje na ovoj temperaturi potrebno vrijeme. Hlađenje je završna faza ovog procesa. Ova tehnologija je podijeljena na potpuno, djelomično i teksturirano žarenje, a izbor ovisi o tome koja je svrha rekristalizacijskog žarenja.
Potpuno žarenje
U praksi najčešće koristimo potpuno žarenje, ali ovdje treba obratiti pažnju na to da su žarenje i kaljenje čelika različiti procesi. Tokom procesa rekristalizacionog žarenja izvode se određeni postupci koji prethode hladnoj obradi metala pod pritiskom kako bi se olakšao dalji rad s njim, iližarenje je izlazni tip termičke obrade, kada gotov proizvod ili poluproizvod dobijaju željene karakteristike. Ili je ovo srednja operacija, na primjer - za efikasno uklanjanje hladnog stvrdnjavanja.
Za ravnomerno rastvaranje legirajućih elemenata u matrici i da bi se dobila homogena mikrostruktura sa istim svojstvima materijala, žarenje se vrši u posebnom rastvoru. Crni metali zahtijevaju rekristalizaciju žarenja na temperaturama između 950 i 1200ºC korištenjem Durferrit Glühkohle ili Durferrit GS 960 otopine soli..
Golovi
Najčešće se vrši rekristalizaciono žarenje čelika kako bi se struktura materijala dovela na željene parametre koji su neophodni za dalji rad. Koristi se nakon tretmana pod pritiskom, ako spora rekristalizacija nije u potpunosti prošla, a to ne dozvoljava da se otkloni stvrdnjavanje.
Ovakva tehnologija se obično koristi za toplo valjane koturove od legura, gde je osnova aluminijum, kao i nakon hladnog valjanja limova, traka, folija od raznih legura i obojenih metala (ovde je potrebno napomenuti žarenje rekristalizacijom nikla), šipke i žice, hladno oblikovani čelici i hladno vučene cijevi. Poseban postupak je žarenje u proizvodnji poluproizvoda i proizvoda od obojenih metala (uključujući nikal).
Temperaturni uslovi
Različiti materijali zahtijevaju različite načine termičke obrade. Obično cijeli proces ne traje više od jednog sata da se završi rekristalizacijsko žarenje, ali temperaturni režim za svaku leguru je poseban. Tako su legure na bazi magnezija potrebne od 300 do 400 °C, legure nikla od 800 do 1150 °C, ugljični čelici od 650 do 710 °C, za koje je obavezno rekristalizacijsko žarenje. Tačka topljenja prirodno nije dostignuta.
Aluminijumske legure ne trebaju toliko, dovoljno je od 350 do 430 °C, a čisti aluminijum se rekristalizira na temperaturama od 300 do 500 °C. Od 670 do 690 °C za rekristalizaciju je potreban titanijum, od 700 do 850 °C potrebni su sastavi bakra i nikla, od 600 do 700 °C potrebna je bronca i mesing, a još manje čisti bakar, počinje rekristalizaciju od 500 °C. Takvi načini rekristalizacijskog žarenja su potrebni za određene metale i legure.
Difuzijska obrada metala
Ova vrsta žarenja se inače naziva homogenizirajućim, a provodi se kako bi se otklonile posljedice dendritske segregacije. Difuzijsko žarenje je potrebno za legirane čelike kod kojih je indeks duktilnosti i žilavosti smanjen zbog intrakristalne segregacije, što dovodi do lamelarnog ili krhkog loma. Neophodno je postići ravnotežnu strukturu, te je stoga neophodna difuzijska obrada livenog metala. Osim toga, poboljšava i mehaničke karakteristike i povećava ujednačenost svojstava u cijelom gotovom proizvodu.
Evo šta se dešavaproces: suvišne faze se rastvaraju, hemijski sastav se izravnava, pore se pojavljuju i rastu, veličina zrna se povećava. Ova vrsta termičke obrade zahteva dugo izlaganje metala na temperaturama iznad kritičnih (ovde možemo govoriti o 1200 stepeni Celzijusa).
Izotermički toplinski tretman
Ova vrsta žarenja se preporučuje za legirane čelike gdje se, pri konstantnoj temperaturi, austenit u smjesi raspada na ferit i cementit. Do takvog raspadanja može doći i kod drugih vrsta žarenja ako dođe do postepenog hlađenja zbog stalnog i uzastopnog pada temperature. Time se postiže ujednačenost strukture, smanjuje se vrijeme termičke obrade.
Šema izotermnog žarenja je sljedeća: prvo zagrijavanje do indikatora koji će premašiti gornju kritičnu tačku za 50-70 stepeni, zatim snižavanje temperature za 150 stepeni. Nakon toga, zagrijani dio se prenosi u peć ili kadu, gdje se temperatura održava ne više od 700 °C. Trajanje postupka ovisit će o sastavu metala i geometrijskim dimenzijama dijela. Jedinjenja legure mogu potrajati satima, dok vruće valjani limovi od ugljičnog čelika trebaju minute.
Razlike
Punim žarenjem osigurava se rekristalizacija čelika, oslobađajući metal od raznih strukturalnih defekata. Čelik dobija svoja najvažnija i karakteristična svojstva, omekšava za naknadno rezanje. Needprvo ga zagrejte na temperaturu iznad Ac3 za 30-50 stepeni, zagrejte, pa polako ohladite.
Najčešće izlaganje traje najmanje pola sata, ali ne više od sat vremena po toni čelika sa brzinom zagrijavanja od 100 stepeni Celzijusa na sat. Brzina hlađenja varira u zavisnosti od sastava čelika i stabilnosti austenita. Ako se brzo ohladi, feritno-cementitna dispergirana struktura može biti pretvrda.
Hlađenje
Brzina hlađenja se reguliše hlađenjem pećnice postepenim gašenjem i otvaranjem vrata. Kod potpunog žarenja, glavna stvar je ne pregrijati leguru. Djelomično žarenje se izvodi na temperaturama ispod Ac3, ali malo iznad Ac1.
Tada će se čelik djelomično rekristalizirati, pa se stoga neće riješiti nedostataka. Tako se obrađuju čelici bez feritnih traka, ako ih samo treba omekšati prije dalje obrade i rezanja. Pored punog i nepotpunog, postoji i teksturizirajuće rekristalizacijsko žarenje.
Prijava
Ponekad žarenje nadopunjuje vruću obradu (vruće valjani koluti, kao što su legure aluminija, žare se prije hladnog valjanja kako bi se uklonio naporan rad koji će se pojaviti kao posljedica vrućeg valjanja).
Žarenje ovog tipa mnogo se više koristi u proizvodnji proizvoda i poluproizvoda od legura i čistih obojenih metala. Ovo je već samostalna operacija termičke obrade. U poređenju sa čelicima, veliki broj obojenih metala je podvrgnut hladnoj obradi, nakon čega je potrebno rekristalizaciono žarenje.
U industriji
Ako je potreban granulirani oblik cementita, zadržavanje legure tokom žarenja do potpune rekristalizacije može trajati dugo - nekoliko sati. Za hladnu deformaciju, koja obično slijedi nakon žarenja, najpovoljniji je granularni oblik cementita koji nastaje pri rekristalizaciji u procesu nukleacije i rasta nedeformisanih zrna, a za to je potrebno zagrijavanje do određene temperature.
Rekristalizaciono žarenje u industriji je početna operacija za davanje plastičnosti leguri ili metalu prije hladne obrade. Ništa manje je prisutan u intervalu između operacija hladne deformacije radi uklanjanja stvrdnjavanja, ali i kao izlazni proces završne termičke obrade tako da proizvod ili poluproizvod dobijaju svojstva koja su mu potrebna.
Kako se to dešava
Kada se zagreje, deformisani metal povećava pokretljivost atoma. Stara zrna se rastežu, postaju ranjiva, nova zrna, već uravnotežena i oslobođena napetosti, intenzivno se rađaju i rastu. Oni se sudaraju sa starim, izduženim, upijajući ih u svoj rast do potpunog nestanka. Rekristalizacija čelika i legura je glavni cilj rekristalizacijskog žarenja. Kada se zagrije nakon postizanja potrebne temperature, granica popuštanja i čvrstoća materijala se prilično naglo smanjuju.
Ali plastičnost se povećava, radi na poboljšanju obradivosti. Temperatura na kojoj počinje rekristalizacija naziva se prag.rekristalizacija. Kada se dostigne, metal omekšava. Temperatura ne može biti konstantna. Za određenu leguru ili metal, trajanje zagrijavanja, stupanj preddeformacije, početna veličina zrna i još mnogo toga igraju jednako važnu ulogu.
