Obróbka cieplna - proces technologiczny którego celem jest zmiana własności mechanicznych i fizykochemicznych metali i stopów w stanie stałym, przede wszystkim przez wywołanie zmian strukturalnych zawsze w wyniku działania temp. i czasu, a ponadto bardzo często środowiska oraz rzadziej pola magnetycznego lub odkształcenia plastycznego.
Rodzaje Obróbki Cieplnej
1. Podział ze względu na czynniki wpływające na kształtowanie struktury i właściwości metali i stopów:
- obróbka cieplna zwykła :
temperatura, czas
- obróbka cieplno - chemiczna:
temp. czas, środowisko
- obróbka cieplno - plastyczna:
temp, czas, odkształcenie plastyczne
- obróbka cieplno - magnetyczna:
temp, czas, pole magnetyczne
Obróbka cieplno - chemiczna
Proces technologiczny, którego celem jest uzyskanie zmian własności warstwy wierzchniej metali i stopów w wyniku działania: temp, czasu, środowiska technologicznego.
Obróbka cieplno - plastyczna
Proces technologiczny, którego celem jest uzyskanie głównie zmian mechanicznych własności metali i stopów w wyniku działania: temp, czasu, odkształcenia plastycznego.
Klasyfikacja Obróbki cieplno-plastycznej:
Ob. c.p. niskotemperaturowa; wysokotemperaturowa; z przemianą adiabatyczną?
Proces technologiczny obróbki cieplnej.
Podstawowa część procesu produkcyjnego, podczas której następuje zmiana własności fizycznych chemicznych i innych obrabianego cieplnie wsadu.
Wsad - materiały części lub przedmioty cieple.
Operacja obróbki cieplnej
Część procesu technologicznego obróbki cieplnej wykonywana na jednym stanowisku obróbki cieplnej przez jednego lub kilku pracowników na jednym wsadzie np.: hartowanie, wyżarzanie, odpuszczanie, przesycanie.
Zabiegi obróbki cieplnej
Część operacji obróbki cieplnej realizowana za pomocą tych samych środków technologicznych przy niezmienionych parametrach obróbki cieplnej.
Do najważniejszych zabiegów obróbki cieplnej należą: nagrzewanie, wygrzewanie, chłodzenie.
Nagrzewanie - ciągłe lub stopniowe podwyższanie temp wsadu.
Wygrzewanie - wytrzymywanie wsadu w temp. pośredniej lub docelowej.
Austenityzowanie
Wygrzewanie wsadu stalowego w temp 30-50°C powyżej:
Ac3 (stale podeutektoidalne)
Ac1 (stale nadeutektoidalne)
w celu wytwarzania struktury:
jednorodnego austenitu
austenitu z węglikami
Chłodzenie - obniżanie temp. wsadu do temp otoczenia lub innej.
Chłodzenie ciągłe - chłodzenie bez przystanków temp.
Chłodzenie stopniowe - chłodzenie przerywane chłodzenie z jednym lub więcej przystankiem temp.
Podstawowe parametry zabiegu grzania to: temp, czas.
Powyższe parametry obróbki cieplnej tj temp. i czas nagrzewania wiąże szybkość nagrzewania określona jako pochodna temp po czasie.
Czynniki mające wpływ na szybkość nagrzewania:
Związane z wsadem:
przewodność cieplna materiału
masa
kształt i wymiary przekroju poprzecznego
rozmieszczenie wsadu w urządzeniu grzewczym
Związane z układem grzewczym:
moc grzejna urządzenia grzewczego
konstrukcja
różnice temp. pomiędzy wsadem a urządzeniem grzewczym
środowisko pośredniczące podczas grzania
Możliwe przebiegi nagrzewanie wsadu:
Nagrzewanie powolne - ciągłe lub stopniowe nagrzewanie wsadu wraz z urządzeniem grzewczym do temp docelowej.
Nagrzewanie przyspieszone - nagrzewanie wsadu w urządzeniu grzewczym o temp docelowej.
Nagrzewanie szybkie - nagrzewanie wsadu w urządzeniu grzewczym o temp początkowej wyższej od temp docelowej
Zabieg chłodzenia polega na obniżeniu temp wsadu z temp docelowej do temp otoczenia lub do innej określonej warunkami technologicznymi
Zabieg chłodzenia służy: powolnemu chłodzeniu wsadu do temp otoczenia gdy właściwości wsadu zostały ukształtowane w temp obróbki cieplnej; chłodzeniu wsadu z określona szybkością tak aby zaszły w nim w trakcie chłodzenia zamierzone zmiany struktury określające własność wsadu w temp. Otoczenia.
Ośrodki chłodzące:
Ciekłe:
Woda i jej roztwory, sole nieorganiczne, kwasy, ługi, roztwory wodne alkalii, roztwory wodne, oleje, emulsje wodne, emulsje olejowe, wodne roztwory polimerowe, kąpiele stopionych soli, kąpiele stopionych metali.
Gazowe:
Powietrze i inne gazy.
Ośrodki Stałe:
Piesek, popiół, matryce lub płyty metalowe
W operacjach OC zabiegi chłodzenia wsadu realizuje się z różnymi szybkościami.
Stosuje się szybkości chłodzenia od bardzo małych wynoszących kilka stopni na godzinę do bardzo dużych przeszło tysiąc stopni na sekundę.
Szybkość chłodzenia jest zależna od wielu czynników:
kształtu
wymiarów i masy przedmiotu
temp. nagrzewania
sposobu chłodzenia
rodzaju i właściwości ośrodka chłodzącego
W celu zwiększenia prędkości chłodzenia pomiędzy wsadem a ośrodkiem stosuje się wymuszony ruch:
ośrodka chłodzącego względem wsadu ( sprężone powietrze, strumień wody)
wsadu względem nieruchomego ośrodka
Możliwe jest stosowanie obu sposobów jednocześnie.
Wyżarzanie - polega na nagrzaniu wsadu do określonej temp. wygrzaniu w tej temp i zazwyczaj powolnym chłodzeniu z szybkością pozwalającą na otrzymanie struktury w stanie równowagi lub zbliżonej do tego stanu. Temp. jest najważniejszym parametrem wyżarzania.
Główne cele operacji wyżarzania:
Zmniejszenie twardości i tym samym ułatwienie obróbki skrawaniem lub obróbki plastycznej na zimno.
Uzyskanie struktury właściwej z punktu widzenia dalszych operacji obróbki cieplnej lub innych operacji technologicznych.
Zmniejszenie naprężeń własnych.