Gomogenizatsiya qiluvchi yumshatish – ajratishni kamaytirish va material tarkibini gomogenlashtirish

Gomogenlashtiruvchi yumshatish, shuningdek, deyiladi gomogenizatsiya yoki diffuziya tavlash, bu jarayon issiqlik bilan ishlov berish Asosan metallar va qotishmalarning qattiqlashishi paytida yuzaga keladigan kimyoviy tarkibdagi mahalliy farqlarni kamaytirish uchun ishlatiladi. Bu materialni yetarlicha yuqori haroratgacha qizdirishni, qotishma elementlarning tarqalishini ta'minlash uchun uzoq vaqt davomida tavlashni va nazorat ostida sovutishni o'z ichiga oladi.
Kabi jarayonlardan farqli o'laroq normallashtirish, stressni yengillashtirish uchun tavlash yoki qattiqlashuv va termal yaxshilanish, gomogenizatsiyaning asosiy maqsadi to'g'ridan-to'g'ri yakuniy qattiqlik, mustahkamlik yoki stressni yo'qotishga erishish emas. Jarayon asosan mo'ljallangan qattiqlashuvdan meros bo'lib qolgan materialning kimyoviy bir xil emasligini kamaytirish.
Gomogenizatsiya qattiq holatda amalga oshiriladi. Harorat sekinroq harakatlanuvchi qotishma elementlarning texnologik jihatdan foydali tezlikda tarqalishini ta'minlash uchun yetarlicha yuqori bo'lishi kerak, lekin shu bilan birga u materialning mahalliy boyitilgan hududlarida erish boshlanishi mumkin bo'lgan haroratdan past bo'lishi kerak.
Gomogenizatsiyaning eng muhim maqsadi kamaytirishdir koagulyatsiya paytida yuzaga keladigan segregatsiyaUshbu ishlov berish asosan quymalar, quymalar va yirik yarim tayyor mahsulotlarda keyingi plastik ishlov berish yoki issiqlik bilan ishlov berishdan oldin qo'llaniladi. Bu ham po'lat, ham qotishmalarga tegishli. alyuminiy, nikel va boshqa metallar.

Kimyoviy segregatsiya nima?

Qotishmaning qattiqlashishi jarayonida hosil bo'lgan qattiq fazaning tarkibi odatda qolgan suyuqlikning tarkibiga o'xshamaydi. Alohida elementlar o'sayotgan kristallar tomonidan turli darajada rad etilishi yoki paydo bo'layotgan qattiq fazaga qo'shilishi mumkin.
Qattiqlashuv jarayoni davom etar ekan, qolgan suyuqlikning tarkibi o'zgaradi. Natijada, dendritlarning ilgari hosil bo'lgan qismlari qattiqlashuvning oxirgi bosqichida hosil bo'lgan joylardan farqli kimyoviy tarkibga ega bo'lishi mumkin.
Xarakterli naqsh yaratiladi dendritik ajratishDendritik yadrolar va dendritik bo'shliqlar tarkibi jihatidan farq qilishi mumkin. ko'mir, marganets, xrom, nikel, molibden, kremniy va boshqa qotishma komponentlari.
Bunday farqlar mahalliy transformatsiya haroratiga, individual fazalarning ulushiga, qattiqlashishga, deformatsiyaga moyillikka va materialning keyingi o'zgarishlarga reaksiyasiga ta'sir qiladi. qattiqlashuv va termal yaxshilanishBa'zi qotishmalarda segregatsiya past eriydigan komponentlar, strukturaviy chiziqlar yoki noqulay cho'kmalarning hosil bo'lishiga ham yordam berishi mumkin.

Gomogenizatsiya bilan tavlash butun quyma tarkibini to'liq tenglashtirmaydi. Uning asosiy maqsadi, birinchi navbatda, mikrostrukturaviy miqyosda bir xil bo'lmaganlikni kamaytirishdir. Santimetr yoki undan katta masofalarni qamrab oluvchi makrosegregatsiyani olib tashlash ancha qiyin, chunki talab qilinadigan diffuziya vaqti texnologik jihatdan qabul qilinishi mumkin emas.

Nima uchun segregatsiya yomon?

Elementlarning notekis taqsimlanishi shuni anglatadiki, bir xil quyma yoki quymaning turli sohalari biroz boshqacha kimyoviy tarkibga ega materiallar sifatida harakat qilishi mumkin.
Bu quyidagilarga olib kelishi mumkin:

• qattiqlashishdagi mahalliy farqlar,
• davomida o'zgarishlarning notekis yo'nalishi qattiqlashish,
• farqlar qattiqlik va mexanik xususiyatlar,
• prokatlash yoki zarb qilishdan keyin strukturaviy tasma hosil bo'lishi,
• karbidlar va boshqa cho'kmalarning notekis taqsimlanishi,
• boshlang'ich erish haroratining mahalliy pasayishi,
• materialning plastik ishlov berishga moyilligining yomonlashishi,
• materialning keyingi issiqlik bilan ishlov berishga notekis reaksiyasi.

Shuning uchun gomogenizatsiya asosan material tuzilishini keyingi ishlov berishga tayyorlaydigan protsedura bo'lib , mashina qismining odatiy yakuniy ishlovi emas.

Diffuziya – tavlanishni gomogenlashtirish mexanizmi

Tarkibning gomogenizatsiyasi quyidagicha sodir bo'ladi materialdagi atomlarning tarqalishiQotishma elementlarning konsentratsiyasidagi farqlar ularning qo'shni hududlar orasidagi harakati bilan kamayadi.
Bu jarayonning harakatlantiruvchi kuchi tizimning kimyoviy potensiallar farqini kamaytirish istagi hisoblanadi. Oddiy holatda, jarayon komponentning yuqori konsentratsiyali sohadan past konsentratsiyali sohaga o'tishi sifatida tushunilishi mumkin, ammo haqiqiy ko'p komponentli qotishmalarda mexanizm murakkabroq.
Diffuziya tezligi harorat bilan sezilarli darajada oshadi. Shuning uchun gomogenizatsiya yuqori harorat va etarlicha uzoq vaqt qizdirishni talab qiladi.
Biroq, individual elementlar turli tezliklarda harakatlanadi. Wegiel po'latda u interstitsial element bo'lib, odatda o'rnini bosuvchi qotishma elementlarga qaraganda ancha tezroq tarqaladi, masalan Chrome, nikel, mangan yoki molibden.
Sanoat gomogenizatsiyasi bilan tavlash uzoq vaqt talab qiladigan asosiy sabablardan biri bu almashtirish elementlarining sekin tarqalishidir.
Jarayon vaqti va diffuziya yo'li o'rtasidagi taxminiy bog'liqlikni quyidagicha yozish mumkin:

• t – xarakterli diffuziya vaqti;
• L – poyezd tenglashtirilishi kerak bo'lgan xarakterli masofa;
• D – ma'lum bir komponentning ma'lum bir faza va haroratdagi diffuziya koeffitsienti.

Xuddi shu diffuziya koeffitsienti uchun tashish masofasini ikki baravar oshirish vaqtni taxminan to'rt baravar oshirishga olib keladi. Bu bog'liqlik dendrit yadrosi va interdendritik mintaqa o'rtasidagi tarkibiy farqlarni cheklash mumkinligini yaxshi tushuntiradi, ammo katta quyma o'qi va yuzasi o'rtasidagi tarkibni tenglashtirish ancha qiyin.
Biroq, bu sanoat gomogenizatsiya vaqtini aniqlash uchun tayyor formula emas. Haqiqiy materialda diffuziya koeffitsienti harorat, faza, element turi va qotishma tarkibiga bog'liq.

Gomogenizatsiya tezligiga haroratning ta'siri

Diffuziya koeffitsienti harorat oshishi bilan juda kuchli oshadi. Texnologik nuqtai nazardan, bu shuni anglatadiki Haroratni oshirish ajratishni kamaytirish uchun zarur bo'lgan vaqtni sezilarli darajada qisqartirishi mumkin.
Biroq, siz haroratni o'zboshimchalik bilan oshira olmaysiz.
Dendritik mintaqalar mahalliy erish nuqtasini pasaytiradigan komponentlar bilan boyitilishi mumkin. Shuning uchun material o'rtacha kimyoviy tarkibiga mos keladigan haroratdan pastroq haroratda mahalliy darajada eriy boshlashi mumkin.
Bu hodisa gomogenizatsiya jarayonining eng muhim cheklovlaridan biridir.

Gomogenizatsiya qiluvchi yumshatish jarayoni

1. Materiallarni baholash. Kimyoviy tarkibi, quyishdan keyingi holati, ajratish shkalasi, fazalar turi va mahalliy eritishga duchor bo'lishi mumkin bo'lgan komponentlarning mavjudligi aniqlanadi.
2. Haroratni tanlash. Harorat yetarlicha tez diffuziyani ta'minlashi kerak, ammo nazoratsiz mahalliy erish boshlanadigan haroratdan past bo'lib qolishi kerak.
3. Nazorat ostida isitish. Isitish tezligi materialning o'lchamlari, geometriyasi va harorat gradiyentlari tufayli yorilishga moyilligiga qarab tanlanadi.
4. Kesish haroratini tenglashtirish. Katta quymalar va zarblarda yadroni isitish uchun zarur bo'lgan vaqtni hisobga olish kerak.
5. Gomogenlashtiruvchi yumshatish. Material yuqori haroratda segregatsiyani cheklash va kerakli fazaviy o'zgarishlarga erishish uchun yetarli vaqt davomida saqlanadi.
6. Nazorat ostida sovutish. Sovutish usuli qotishma turiga, kerakli tuzilishga va keyingi texnologik bosqichga bog'liq.
7. Keyingi ishlov berish. Materialga qarab, zarb qilish, prokatlash, ekstruziya qo'llaniladi, normallashtirish, boshqa turdagi tavlash yoki qo'shimcha issiqlik bilan ishlov berish.

Har bir gomogenizatsiya jarayoni juda sekin pechda sovutish bilan tugamaydi. Ayniqsa , alyuminiy qotishmalarida sovutish tezligi fazalarning ajralishiga va materialning keyingi qayta ishlash qobiliyatiga ta'sir qilishi mumkin.

Gomogenizatsiya harorati va vaqti

Barcha materiallar uchun mos keladigan yagona gomogenizatsiya tavlash harorati yo'q. Parametrlar qotishma tarkibiga, mahalliy erish boshlanishi haroratiga, dendrit qo'llari orasidagi masofaga, cho'kma turiga, ish qismining o'lchamiga va kerakli gomogenizatsiya samaradorligiga bog'liq.

Bir bosqichli va ko'p bosqichli gomogenizatsiya

Eng oddiy sikl materialni belgilangan haroratgacha qizdirish va uni ma'lum bir vaqt davomida isitishni o'z ichiga oladi.
Biroq, murakkabroq tarkibga ega qotishmalarda u ishlatilishi mumkin ko'p bosqichli gomogenizatsiyaPastroq haroratda oldindan qizdirish komponentlarning qisman o'zgarishiga yoki erishiga olib kelishi mumkin, ularning mavjudligi yuqori haroratdan xavfsiz foydalanish imkoniyatini cheklaydi.
Bunday bosqichdan so'ng, sekinroq harakatlanuvchi elementlarning haroratini oshirish va diffuziyasini tezlashtirish mumkin.
Ko'p bosqichli tsikl universal yechim emas. U ma'lum bir qotishmaga moslashtirilishi kerak, chunki noto'g'ri harorat ketma-ketligi mahalliy eritishga, kiruvchi yog'ingarchilikka yoki donning haddan tashqari o'sishiga olib kelishi mumkin.

Po'latni gomogenlashtiruvchi tavlash

Po'latlarda gomogenizatsiya asosan quyma va quyishlarda keyingi ishlov berishdan oldin dendritik segregatsiyani kamaytirishga xizmat qiladi.
Tarqatishdagi farqlar, birinchi navbatda, muhimdir marganets, xrom, nikel, molibden, kremniy va boshqa qotishma elementlari.
Qotishma po'latlarda bu komponentlarning notekis taqsimlanishi qattiqlashishda mahalliy farqlarga olib kelishi mumkin. Keyingi bosqichlardan keyin qattiqlashish materialning turli sohalari turli mikrotuzilmalar va xususiyatlarni namoyish qilishi mumkin.
Jarayon materialni katta hajmda tayyorlash bosqichi bo'lishi mumkin ochiq qolipli zarblar va yarim tayyor mahsulotlar issiqlikni yaxshilash uchun qotishma strukturaviy po'latlar.
Bu guruhdagi turlarga misollar: 40HNMA / 40NiCrMo6 / 40NiCrMo7 va 30H2N2M / 30CrNiMo8.
Bu shu navlardan tayyorlangan har bir mahsulot alohida gomogenizatsiya tavlashni talab qiladi degani emas. Bu jarayonga ehtiyoj quyma yoki quyish ishlab chiqarish texnologiyasi, yarim tayyor mahsulotning o'lchami, ajratish darajasi va keyingi qayta ishlash texnologiyasi bilan belgilanadi.

Gomogenizatsiya, zarb qilish va prokatlash

Gomogenizatsiya ko'pincha undan oldin sodir bo'ladi issiq plastik ishlov berish.
Mikrosegregatsiyani kamaytirish deformatsiya paytida materialning bir xil harakatlanishini osonlashtirishi mumkin. Plastikni qayta ishlashning o'zi ham strukturani shakllantirishda muhim rol o'ynaydi: u quyma strukturasini buzadi va uzaytiradi, fazaviy taqsimotga ta'sir qiladi va yarim tayyor mahsulotning kerakli geometriyasini ta'minlaydi.
Katta holatda ochiq qolipli zarblar To'g'ri ishlab chiqilgan gomogenizatsiya va keyingi zarblashning kombinatsiyasi quyma tuzilishidan bir xil xususiyatlarga ega materialga olib boradigan butun jarayonning bir qismi bo'lishi mumkin.
Biroq, gomogenizatsiya plastik ishlov berishning o'rnini bosmaydi va aksincha - bu jarayonlar turli xil texnologik muammolarni hal qiladi.

Gomogenizatsiya va normallashtirish

Po'latning yuqori haroratga uzoq muddatli ta'siri sabab bo'lishi mumkin don o'sishiGomogenizatsiyadan keyingi material tayyor elementga mos keladigan mikrotuzilishga ega bo'lishi shart emas.
Shuning uchun, tegishli po'lat navlari uchun keyingi ishlov berish plastik ishlov berishni yoki normallashtirish.
Normallashtirish gomogenizatsiyadan boshqa maqsadga xizmat qiladi. Uning asosiy maqsadi ostenitizatsiya va havo bilan sovutilgandan so'ng po'latning tuzilishini to'g'ri shakllantirishdir, gomogenizatsiya esa asosan kimyoviy ajratishni kamaytirishga xizmat qiladi.

Alyuminiy qotishmalarini gomogenizatsiya qilish

Oyoqlarda alyuminiy Quymalarni gomogenlashtirish materialni keyingi ishlov berish, jumladan, prokatlash yoki ekstruziya qilish uchun tayyorlashda muhim bosqichdir.
Jarayon quyidagilarni amalga oshirishi mumkin:

• koagulyatsiya paytida yuzaga keladigan mikrosegregatsiyani cheklash,
• interdendritik fazalarning tarkibi va morfologiyasini o'zgartirish,
• matritsadagi ayrim komponentlarning erishiga olib keladi,
• mayda cho'kindilarning tarqalishini shakllantiradi,
• quymaning keyingi plastik ishlov berishga moyilligiga ta'sir qiladi.

Berilgan qotishmaning kremniy , mis , marganets va boshqa tarkibiy qismlari muhim rol o'ynashi mumkin .

Nikel qotishmalarini gomogenizatsiya qilish

Tanlangan nikel asosidagi superqotishmalar Qattiqlashuv jarayonida yuzaga keladigan ajratish, qotishma komponentlarining ko'pligi sababli alohida ahamiyatga ega.
Yaqinida nikel sezilarli miqdorda bo'lishi mumkin xrom, molibden, niobiy, titan, alyuminiy, kobalt va boshqa elementlar.
Gomogenizatsiya qattiqlashgandan keyin ajratishni kamaytirishi va mikrotuzilmani keyingi ishlov berish uchun tayyorlashi mumkin.
Biroq, haroratni tanlash ayniqsa muhimdir. Mahalliy boyitilgan joylarda erish harorati o'rtacha kimyoviy tarkibga ega materialga qaraganda pastroq bo'lishi mumkin, shuning uchun qizib ketish mahalliy erishni keltirib chiqarishi mumkin.

Tanlangan elementlarning gomogenizatsiyaga ta'siri

Gomogenizatsiya va boshqa turdagi tavlash

Gomogenizatsiya tavlanishining afzalliklari

To'g'ri tanlangan jarayon quyidagilarni amalga oshirishi mumkin:

• qotishma komponentlarining mikrosegregatsiyasini kamaytirish,
• dendrit yadrolari va interdendritik sohalar orasidagi tarkibiy farqlarni cheklash,
• muayyan fazalar taqsimotining heterojenligini kamaytirish,
• materialning keyingi issiqlik bilan ishlov berishga javobining bir xilligini yaxshilash,
• keyingi plastik ishlov berishni osonlashtirish,
• strukturaviy tasmalarning ba'zi sabablarini cheklash,
• keyingi zarb qilish yoki prokatlash uchun katta quymalar va quymalarni tayyorlang.

Biroq, qattiqlik , cho'zilish kuchi yoki zarba kuchining avtomatik ravishda oshishini taxmin qilmaslik kerak . Yakuniy xususiyatlar shuningdek, don hajmiga, mikrotuzilishga, fazalarga va keyingi texnologik bosqichlarga bog'liq.

Gomogenizatsiyaning cheklovlari va xavflari

• Gomogenizatsiya makrosegregatsiyani samarali ravishda yo'q qilmaydi katta masofalarda sodir bo'ladi.
• Bu qotishmani tozalash usuli emas z fosfor, oltingugurt yoki doimiy metall bo'lmagan qo'shimchalar.
• Qisqaruvchi bo'shliqlarni, yoriqlarni yoki quyish g'ovakligini olib tashlamaydi.
• Juda yuqori harorat mahalliy eritishga olib kelishi mumkin., ayniqsa, kam eriydigan komponentlar bilan boyitilgan joylarda.
• Haddan tashqari qizdirish don o'sishiga olib kelishi mumkin.
• Uzoq muddatli ishlov berish energiya sarfini va qayta ishlash xarajatlarini oshiradi.
• Noto'g'ri atmosfera sirt oksidlanishiga olib kelishi mumkin.va po'lat holatida ham dekarburizatsiya uchun.

Gomogenizatsiya samaradorligi qanday baholanadi?

Jarayonning samaradorligi asosan mikrotuzilma va komponentlarning tavlanishdan oldin va keyin taqsimlanishini taqqoslash orqali baholanadi.
Quyidagilardan foydalanish mumkin:

• optik mikroskopiya,
• skanerlash elektron mikroskopi SEM,
• EDS usuli yordamida mahalliy tarkib tahlillari,
• elektron mikroanaliz,
• elementlarning taqsimlanishini xaritalash,
• fazalarning nisbati va taqsimlanishini o'rganish,
• mahalliy o'lchovlar qattiqlik, agar ular strukturaning heterojenligi haqida yordamchi ma'lumot bera olsalar.

Namunaning o'rtacha kimyoviy tarkibi gomogenizatsiyani tasdiqlash uchun yetarli emas. Ikki material bir xil o'rtacha tarkibga ega bo'lishi mumkin, ammo dendrit yadrolari va interdendritik mintaqalar orasidagi elementlarning taqsimlanishida sezilarli darajada farq qiladi.
tadqiqot mexanik xususiyatlar baholashni to'ldiradi, ammo qattiqlik natijasining o'zi, cho'zilish kuchi Rm yoki zarba kuchi kimyoviy tarkibi teng ekanligini isbotlamaydi.

Gomogenizatsiya bilan yumshatish - bu asosan qattiqlashuv paytida yuzaga keladigan mikrosegregatsiyani kamaytirish uchun mo'ljallangan yuqori haroratli diffuziya bilan ishlov berishdir. Jarayon asosan quyma, quyma va yirik yarim tayyor mahsulotlar texnologiyasida keyingi ishlov berishdan oldin qo'llaniladi.
Gomogenizatsiya samaradorligi harorat, vaqt, diffuziya yo'lining uzunligi, ajratuvchi elementlarning turi va mavjud fazalarga bog'liq. Yuqori harorat diffuziyani tezlashtiradi, ammo mahalliy erish va don o'sishi xavfini ham oshiradi. Gomogenizatsiya o'rnini bosa olmaydi. normallashtirish, qattiqlashuv va termal yaxshilanish yoki mikrotuzilma va mexanik xususiyatlarni shakllantiruvchi boshqa yakuniy jarayonlar. Aksincha, bu avvalgi texnologik bosqich bo'lib, uning maqsadi keyingi operatsiyalar uchun kimyoviy jihatdan bir xil materialni tayyorlashdir.

Po'latni issiqlik va termokimyoviy ishlov berish usullari

Gomogenizatsiya bilan tavlash po'latning mikrotuzilmasi va xususiyatlarini o'zgartirish uchun ishlatiladigan jarayonlar guruhidan biridir. Istalgan effektga qarab, normallashtirish, stressni yengillashtirish, qattiqlashtirish, temperlash va karbürizasyon va nitridlash kabi termokimyoviy jarayonlar ham qo'llaniladi.

Po'latni issiqlik bilan ishlov berish usullari

• Normalizatsiya qiluvchi po'lat – donni tozalash va mikrotuzilmani birlashtirish.
• Stressni yengillashtirish uchun tavlash – qoldiq kuchlanishlarni kamaytirish.
• Po'latni yumshatish – qattiqlikni kamaytirish va keyingi ishlov berishga moyillikni oshirish.
• To'liq tavlash – ostenitizatsiya va sekin sovutish.
• Izotermik tavlash – to'g'ri tanlangan haroratda ushlab turish paytida amalga oshiriladigan transformatsiya.
• Sharsimon tavlash – sferoidizatsiya – sementit yoki boshqa karbidlar morfologiyasining o'zgarishi.
• Qayta kristallanish tavlash – maydalash oqibatlarini bartaraf etish va plastiklikni tiklash.
• Gomogenlashtiruvchi yumshatish – material tarkibini ajratishni kamaytirish va bir xillashtirish.
• Qattiqlashuv va issiqlik bilan ishlov berish – qattiqlashish va temperlash orqali mikrotuzilma va xususiyatlarni shakllantirish.
• Temperlovchi po'lat – qattiqlashgandan keyin po'lat xususiyatlarining boshqariladigan modifikatsiyasi.
• Induksion qattiqlashuv – sirt induksion isitish va tez sovutish.
• Olovning qattiqlashishi – olov bilan mahalliy qizdirilgandan keyin sirtning qattiqlashishi.
• Haddan tashqari to'yinganlik – tegishli termal sikl orqali o'ta to'yingan qattiq eritmani olish.
• Qarish – materialni mustahkamlashga olib keladigan nazorat ostidagi fazalarni ajratish.

Po'latni termokimyoviy ishlov berish usullari

• Po'latni nitridlash – sirt qatlamini azot bilan diffuzion boyitish.
• Po'latni karbürizlash – sirtni uglerod bilan diffuzion boyitish.
• Karbonitriding – sirt qatlamini uglerod va azot bilan bir vaqtning o'zida boyitish.
• Nitrokarburizatsiya / nitrokarburizatsiya – qatlamni asosan azot va uglerod bilan boyitish.
• Burg'ulash – sirtning bor bilan diffuziya to'yinganligi.
• Diffuziya xrom qoplamasi – qatlamni xrom bilan diffuziyaviy boyitish.
• Diffuziya alyuminizatsiyasi – alyuminiy qatlamini diffuziya bilan boyitish.