Điều trị nhiệt đề cập đến một kỹ thuật chế biến kim loại trong đó vật liệu được làm nóng, giữ và làm mát trong trạng thái rắn để đạt được cấu trúc vi mô và tính chất mong muốn.Tùy thuộc vào phương pháp sưởi ấm và làm mát, cũng như các đặc điểm của cấu trúc vi mô và thay đổi thuộc tính, xử lý nhiệt có thể được phân loại thành các loại sau:
Vào thế kỷ thứ 6 trước Công nguyên, việc sử dụng vũ khí sắt và thép dần dần trở nên phổ biến.Tỉnh Hebei, Trung Quốc, bao gồm hai thanh kiếm và một con lưỡi liễu, tất cả đều thể hiện martensite trong cấu trúc vi mô của chúng, cho thấy chúng đã được dập tắt.ngày càng rõ ràng rằng môi trường làm mát ảnh hưởng đáng kể đến chất lượng làm nguội.
Trong thời kỳ ba vương quốc, một thợ thủ công tên là Pu Yuan từ Shu được cho là đã rèn 3.000 thanh kiếm cho Zhuge Liang, được cho là sử dụng nước từ Chengdu để dập tắt,chứng minh một nhận thức sớm ở Trung Quốc về cách các chất lượng nước khác nhau ảnh hưởng đến hiệu quả làm mátViệc sử dụng cả dầu và nước để làm mát cũng được ghi nhận.
Những thanh kiếm được khai quật từ lăng mộ của vua Jing của Zhongshan (206 TCN - 24 sau Công nguyên) trong triều đại Tây Hán cho thấy hàm lượng carbon 0,15% - 0,4% trong lõi,trong khi bề mặt có hàm lượng carbon vượt quá 0Tuy nhiên, kiến thức này được coi là một bí mật "nghệ thuật" cá nhân và không được chia sẻ rộng rãi, dẫn đến sự phát triển chậm.
Năm 1863, các thợ kim loại và nhà địa chất người Anh đã chứng minh sáu cấu trúc kim loại khác nhau của thép dưới kính hiển vi, chứng minh rằng làm nóng và làm mát dẫn đến những thay đổi cấu trúc bên trong.Các giai đoạn nhiệt độ cao của thép chuyển thành các giai đoạn cứng hơn khi làm mát nhanhLý thuyết đồng hình của sắt được thiết lập bởi người Pháp Osmond, cùng với sơ đồ pha sắt-carbon được phát triển bởi nhà khoa học người Anh Auston,đặt nền tảng lý thuyết cho các quy trình xử lý nhiệt hiện đại.
Trong khi đó, các nhà nghiên cứu đã khám phá các phương pháp bảo vệ kim loại trong quá trình sưởi ấm trong xử lý nhiệt kim loại để ngăn ngừa oxy hóa và khử cacbon.Một loạt các bằng sáng chế đã được cấp cho việc sưởi ấm bảo vệ bằng cách sử dụng các khí khác nhau (như hydro), khí, và carbon monoxide). Năm 1889-1890, một người Anh tên là Lake đã có được bằng sáng chế xử lý nhiệt sáng của các kim loại khác nhau.tiến bộ trong vật lý kim loại và ứng dụng các công nghệ mới đã tiến bộ đáng kể các quy trình xử lý nhiệtMột sự tiến bộ đáng chú ý đã xảy ra từ năm 1901 đến năm 1925, khi lò quay được sử dụng để xăng khí trong sản xuất công nghiệp.cho phép tiềm năng carbon có thể kiểm soát được trong khí quyển lòNghiên cứu tiếp theo đã giới thiệu các phương pháp như kiểm soát tiềm năng carbon bằng cách sử dụng các thiết bị hồng ngoại carbon dioxide và các đầu dò oxy.dẫn đến sự phát triển của các quy trình nitriding ion và carburizingViệc áp dụng công nghệ laser và chùm electron cũng đã đưa ra các phương pháp mới cho xử lý nhiệt bề mặt và xử lý nhiệt hóa học của kim loại.
Làm nóng sau khi dập tắt kết quả là một cấu trúc vi mô được gọi là sorbit dập tắt.chủ yếu để loại bỏ căng thẳng dập tắt và đạt được cấu trúc vi mô mong muốnTùy thuộc vào nhiệt độ làm nóng, nó có thể được phân loại thành làm nóng nhiệt độ thấp, trung bình và cao, dẫn đến martensite, troostite và sorbit làm nóng, tương ứng.
Sự kết hợp của nén nhiệt độ cao sau khi dập tắt được gọi là dập tắt và dập tắt, nhằm đạt được sự cân bằng về sức mạnh, độ cứng, độ dẻo dai,và độ dẻo dai cho các tính chất cơ học toàn diệnQuá trình này được sử dụng rộng rãi trong các thành phần cấu trúc quan trọng trong ô tô, máy kéo và máy công cụ, chẳng hạn như thanh kết nối, cuộn, bánh răng và trục.độ cứng thường dao động từ HB200 đến HB330.
Trong quá trình sơn, chuyển đổi pearlite xảy ra. Mục đích chính của sơn là đưa cấu trúc vi mô bên trong của kim loại đến hoặc gần trạng thái cân bằng,chuẩn bị để chế biến tiếp theo và xử lý nhiệt cuối cùng. Nếp nhăn giảm căng thẳng được thực hiện để loại bỏ căng thẳng còn lại gây ra bởi các quy trình như biến dạng nhựa, hàn và những gì vốn có trong đúc.Đánh vai., hàn và gia công chứa căng thẳng bên trong mà, nếu không giải quyết kịp thời, có thể dẫn đến biến dạng trong quá trình chế biến và sử dụng, ảnh hưởng đến độ chính xác.
Sử dụng nếp nhăn giảm căng thẳng để loại bỏ căng thẳng bên trong được tạo ra trong quá trình chế biến là rất quan trọng.do đó không có thay đổi vi mô xảy ra trong suốt quá trình xử lý nhiệtCác căng thẳng bên trong chủ yếu được giảm bớt thông qua thư giãn tự nhiên trong giai đoạn giữ và làm mát chậm.
Tử nhiệt bao gồm làm nóng vật liệu kim loại hoặc bộ phận trên nhiệt độ chuyển đổi pha, giữ nó,và sau đó nhanh chóng làm mát nó với tốc độ lớn hơn tốc độ làm mát quan trọng để đạt được một cấu trúc martensiticCác mục tiêu chính của việc dập tắt là:
Cải thiện tính chất cơ học: Ví dụ: cải thiện độ cứng và sức đề kháng mòn của công cụ và vòng bi, tăng giới hạn đàn hồi của lò xo và tăng hiệu suất cơ học tổng thể của các thành phần trục.
Cải thiện tính chất vật liệu: Đối với một số loại thép đặc biệt, chẳng hạn như tăng khả năng chống ăn mòn của thép không gỉ hoặc tăng cường từ tính vĩnh viễn của thép từ tính.
Trong quá trình dập, điều quan trọng là chọn môi trường dập phù hợp và sử dụng phương pháp dập đúng.,Tử liệu theo giai đoạn, tê liệu bằng nhiệt đồng và tê liệu theo vị trí.
Việc bình thường hóa được đặc trưng bởi làm mát không khí, có nghĩa là nhiệt độ môi trường, phương pháp xếp chồng, luồng không khí và kích thước đồ đạc đều ảnh hưởng đến cấu trúc và hiệu suất sau khi bình thường hóa.Cấu trúc bình thường cũng có thể phục vụ như một phương pháp phân loại cho thép hợp kim.mẫu có đường kính 25 mm được nung nóng đến 900 ° C và làm mát bằng không khí để đạt được các cấu trúc phân loại thép hợp kim thành đá ngọc trai, bainitic, martensitic và austenitic thép.
Đối với thép hypoeutectoid, bình thường hóa được sử dụng để loại bỏ cấu trúc hạt thô và cấu trúc Widmanstätten trong đúc, đúc và hàn; tinh chỉnh kích thước hạt;và có thể phục vụ như là xử lý trước nhiệt trước khi tắt.
Đối với thép hypereutectoid, bình thường hóa có thể loại bỏ xi măng thứ cấp mạng và tinh chế pearlite, cải thiện tính chất cơ học và có lợi cho việc sơn sơn hình cầu tiếp theo.
Đối với các tấm thép mỏng kéo sâu carbon thấp, bình thường hóa có thể loại bỏ xi măng tự do ở ranh giới hạt để cải thiện hiệu suất kéo sâu.
Đối với thép hợp kim thấp carbon và carbon thấp, bình thường hóa có thể tạo ra một lượng lớn pearlite mỏng mỏng, tăng độ cứng đến HB140-190,do đó tránh "galling" trong khi cắt và cải thiện khả năng gia côngTrong trường hợp cả bình thường hóa và ủ đều áp dụng cho thép carbon trung bình, bình thường hóa là kinh tế hơn và thuận tiện hơn.
Đối với thép cấu trúc carbon trung bình thông thường với các yêu cầu về hiệu suất cơ học ít nghiêm ngặt hơn, bình thường hóa có thể thay thế việc làm nóng tiếp theo là làm nóng nhiệt độ cao,cung cấp sự đơn giản trong hoạt động trong khi ổn định cấu trúc vi mô và kích thước của thép.
Việc bình thường hóa nhiệt độ cao (trên Ac3, bằng 150-200 °C) có thể làm giảm sự tách biệt thành phần trong các bộ phận đúc và rèn do tỷ lệ khuếch tán cao hơn ở nhiệt độ cao.Các hạt thô từ bình thường hóa nhiệt độ cao có thể được tinh chế bằng bình thường hóa nhiệt độ thấp hơn tiếp theo.
Đối với một số thép hợp kim carbon thấp và trung bình được sử dụng trong tuabin và nồi hơi, việc chuẩn hóa thường được sử dụng để đạt được cấu trúc bainitic,tiếp theo là làm nóng nhiệt độ cao để có khả năng chống trượt tốt ở 400-550 °C.
Ngoài các bộ phận thép và vật liệu, bình thường hóa cũng được sử dụng rộng rãi trong xử lý nhiệt của sắt dẻo để đạt được ma trận ngọc trai, tăng cường độ bền của sắt dẻo.
Điều trị nhiệt đề cập đến một kỹ thuật chế biến kim loại trong đó vật liệu được làm nóng, giữ và làm mát trong trạng thái rắn để đạt được cấu trúc vi mô và tính chất mong muốn.Tùy thuộc vào phương pháp sưởi ấm và làm mát, cũng như các đặc điểm của cấu trúc vi mô và thay đổi thuộc tính, xử lý nhiệt có thể được phân loại thành các loại sau:
Vào thế kỷ thứ 6 trước Công nguyên, việc sử dụng vũ khí sắt và thép dần dần trở nên phổ biến.Tỉnh Hebei, Trung Quốc, bao gồm hai thanh kiếm và một con lưỡi liễu, tất cả đều thể hiện martensite trong cấu trúc vi mô của chúng, cho thấy chúng đã được dập tắt.ngày càng rõ ràng rằng môi trường làm mát ảnh hưởng đáng kể đến chất lượng làm nguội.
Trong thời kỳ ba vương quốc, một thợ thủ công tên là Pu Yuan từ Shu được cho là đã rèn 3.000 thanh kiếm cho Zhuge Liang, được cho là sử dụng nước từ Chengdu để dập tắt,chứng minh một nhận thức sớm ở Trung Quốc về cách các chất lượng nước khác nhau ảnh hưởng đến hiệu quả làm mátViệc sử dụng cả dầu và nước để làm mát cũng được ghi nhận.
Những thanh kiếm được khai quật từ lăng mộ của vua Jing của Zhongshan (206 TCN - 24 sau Công nguyên) trong triều đại Tây Hán cho thấy hàm lượng carbon 0,15% - 0,4% trong lõi,trong khi bề mặt có hàm lượng carbon vượt quá 0Tuy nhiên, kiến thức này được coi là một bí mật "nghệ thuật" cá nhân và không được chia sẻ rộng rãi, dẫn đến sự phát triển chậm.
Năm 1863, các thợ kim loại và nhà địa chất người Anh đã chứng minh sáu cấu trúc kim loại khác nhau của thép dưới kính hiển vi, chứng minh rằng làm nóng và làm mát dẫn đến những thay đổi cấu trúc bên trong.Các giai đoạn nhiệt độ cao của thép chuyển thành các giai đoạn cứng hơn khi làm mát nhanhLý thuyết đồng hình của sắt được thiết lập bởi người Pháp Osmond, cùng với sơ đồ pha sắt-carbon được phát triển bởi nhà khoa học người Anh Auston,đặt nền tảng lý thuyết cho các quy trình xử lý nhiệt hiện đại.
Trong khi đó, các nhà nghiên cứu đã khám phá các phương pháp bảo vệ kim loại trong quá trình sưởi ấm trong xử lý nhiệt kim loại để ngăn ngừa oxy hóa và khử cacbon.Một loạt các bằng sáng chế đã được cấp cho việc sưởi ấm bảo vệ bằng cách sử dụng các khí khác nhau (như hydro), khí, và carbon monoxide). Năm 1889-1890, một người Anh tên là Lake đã có được bằng sáng chế xử lý nhiệt sáng của các kim loại khác nhau.tiến bộ trong vật lý kim loại và ứng dụng các công nghệ mới đã tiến bộ đáng kể các quy trình xử lý nhiệtMột sự tiến bộ đáng chú ý đã xảy ra từ năm 1901 đến năm 1925, khi lò quay được sử dụng để xăng khí trong sản xuất công nghiệp.cho phép tiềm năng carbon có thể kiểm soát được trong khí quyển lòNghiên cứu tiếp theo đã giới thiệu các phương pháp như kiểm soát tiềm năng carbon bằng cách sử dụng các thiết bị hồng ngoại carbon dioxide và các đầu dò oxy.dẫn đến sự phát triển của các quy trình nitriding ion và carburizingViệc áp dụng công nghệ laser và chùm electron cũng đã đưa ra các phương pháp mới cho xử lý nhiệt bề mặt và xử lý nhiệt hóa học của kim loại.
Làm nóng sau khi dập tắt kết quả là một cấu trúc vi mô được gọi là sorbit dập tắt.chủ yếu để loại bỏ căng thẳng dập tắt và đạt được cấu trúc vi mô mong muốnTùy thuộc vào nhiệt độ làm nóng, nó có thể được phân loại thành làm nóng nhiệt độ thấp, trung bình và cao, dẫn đến martensite, troostite và sorbit làm nóng, tương ứng.
Sự kết hợp của nén nhiệt độ cao sau khi dập tắt được gọi là dập tắt và dập tắt, nhằm đạt được sự cân bằng về sức mạnh, độ cứng, độ dẻo dai,và độ dẻo dai cho các tính chất cơ học toàn diệnQuá trình này được sử dụng rộng rãi trong các thành phần cấu trúc quan trọng trong ô tô, máy kéo và máy công cụ, chẳng hạn như thanh kết nối, cuộn, bánh răng và trục.độ cứng thường dao động từ HB200 đến HB330.
Trong quá trình sơn, chuyển đổi pearlite xảy ra. Mục đích chính của sơn là đưa cấu trúc vi mô bên trong của kim loại đến hoặc gần trạng thái cân bằng,chuẩn bị để chế biến tiếp theo và xử lý nhiệt cuối cùng. Nếp nhăn giảm căng thẳng được thực hiện để loại bỏ căng thẳng còn lại gây ra bởi các quy trình như biến dạng nhựa, hàn và những gì vốn có trong đúc.Đánh vai., hàn và gia công chứa căng thẳng bên trong mà, nếu không giải quyết kịp thời, có thể dẫn đến biến dạng trong quá trình chế biến và sử dụng, ảnh hưởng đến độ chính xác.
Sử dụng nếp nhăn giảm căng thẳng để loại bỏ căng thẳng bên trong được tạo ra trong quá trình chế biến là rất quan trọng.do đó không có thay đổi vi mô xảy ra trong suốt quá trình xử lý nhiệtCác căng thẳng bên trong chủ yếu được giảm bớt thông qua thư giãn tự nhiên trong giai đoạn giữ và làm mát chậm.
Tử nhiệt bao gồm làm nóng vật liệu kim loại hoặc bộ phận trên nhiệt độ chuyển đổi pha, giữ nó,và sau đó nhanh chóng làm mát nó với tốc độ lớn hơn tốc độ làm mát quan trọng để đạt được một cấu trúc martensiticCác mục tiêu chính của việc dập tắt là:
Cải thiện tính chất cơ học: Ví dụ: cải thiện độ cứng và sức đề kháng mòn của công cụ và vòng bi, tăng giới hạn đàn hồi của lò xo và tăng hiệu suất cơ học tổng thể của các thành phần trục.
Cải thiện tính chất vật liệu: Đối với một số loại thép đặc biệt, chẳng hạn như tăng khả năng chống ăn mòn của thép không gỉ hoặc tăng cường từ tính vĩnh viễn của thép từ tính.
Trong quá trình dập, điều quan trọng là chọn môi trường dập phù hợp và sử dụng phương pháp dập đúng.,Tử liệu theo giai đoạn, tê liệu bằng nhiệt đồng và tê liệu theo vị trí.
Việc bình thường hóa được đặc trưng bởi làm mát không khí, có nghĩa là nhiệt độ môi trường, phương pháp xếp chồng, luồng không khí và kích thước đồ đạc đều ảnh hưởng đến cấu trúc và hiệu suất sau khi bình thường hóa.Cấu trúc bình thường cũng có thể phục vụ như một phương pháp phân loại cho thép hợp kim.mẫu có đường kính 25 mm được nung nóng đến 900 ° C và làm mát bằng không khí để đạt được các cấu trúc phân loại thép hợp kim thành đá ngọc trai, bainitic, martensitic và austenitic thép.
Đối với thép hypoeutectoid, bình thường hóa được sử dụng để loại bỏ cấu trúc hạt thô và cấu trúc Widmanstätten trong đúc, đúc và hàn; tinh chỉnh kích thước hạt;và có thể phục vụ như là xử lý trước nhiệt trước khi tắt.
Đối với thép hypereutectoid, bình thường hóa có thể loại bỏ xi măng thứ cấp mạng và tinh chế pearlite, cải thiện tính chất cơ học và có lợi cho việc sơn sơn hình cầu tiếp theo.
Đối với các tấm thép mỏng kéo sâu carbon thấp, bình thường hóa có thể loại bỏ xi măng tự do ở ranh giới hạt để cải thiện hiệu suất kéo sâu.
Đối với thép hợp kim thấp carbon và carbon thấp, bình thường hóa có thể tạo ra một lượng lớn pearlite mỏng mỏng, tăng độ cứng đến HB140-190,do đó tránh "galling" trong khi cắt và cải thiện khả năng gia côngTrong trường hợp cả bình thường hóa và ủ đều áp dụng cho thép carbon trung bình, bình thường hóa là kinh tế hơn và thuận tiện hơn.
Đối với thép cấu trúc carbon trung bình thông thường với các yêu cầu về hiệu suất cơ học ít nghiêm ngặt hơn, bình thường hóa có thể thay thế việc làm nóng tiếp theo là làm nóng nhiệt độ cao,cung cấp sự đơn giản trong hoạt động trong khi ổn định cấu trúc vi mô và kích thước của thép.
Việc bình thường hóa nhiệt độ cao (trên Ac3, bằng 150-200 °C) có thể làm giảm sự tách biệt thành phần trong các bộ phận đúc và rèn do tỷ lệ khuếch tán cao hơn ở nhiệt độ cao.Các hạt thô từ bình thường hóa nhiệt độ cao có thể được tinh chế bằng bình thường hóa nhiệt độ thấp hơn tiếp theo.
Đối với một số thép hợp kim carbon thấp và trung bình được sử dụng trong tuabin và nồi hơi, việc chuẩn hóa thường được sử dụng để đạt được cấu trúc bainitic,tiếp theo là làm nóng nhiệt độ cao để có khả năng chống trượt tốt ở 400-550 °C.
Ngoài các bộ phận thép và vật liệu, bình thường hóa cũng được sử dụng rộng rãi trong xử lý nhiệt của sắt dẻo để đạt được ma trận ngọc trai, tăng cường độ bền của sắt dẻo.
