Какво е охлаждане?

В металургията закаляването се определя като "контролирано извличане на топлина". Най-важната дума в това определение е „контролиран“. Закаляването е бърз метод за връщане на металите до стайна температура след термична обработка, за да се предотврати значителното изменение на микроструктурата на метала в процеса на охлаждане. Чрез потапяне на метален предмет в масло или вода, изборът на течност или принудителен въздух се нарича среда, след което металът бързо се охлажда от високите температури, когато се образува. Това често се използва за запазване на механичните свойства, свързани с кристалната структура или разпределението на фазите, които се губят при бавно охлаждане. Тази техника обикновено се прилага за стоманени предмети, които придават твърдост. От друга страна, медни предмети, закалени чрез удар с чук или друга деформация при нормална температура, могат да бъдат възстановени до ковко състояние чрез нагряване и закаляване.

Как да утолите

Често използваните охлаждащи среди включват полимери със специално предназначение, принудителна въздушна конвекция, прясна вода, саламура и масло. Водата е ефективна среда, когато целта е да се постигне максимална твърдост на стоманата. Използването на вода обаче може да доведе до напукване или деформиране на метала.

Ако не се изисква изключителна твърдост, в процеса на охлаждане може да се използва минерално масло, китово масло или масло от памучно семе. За непосветените процесът на охлаждане може да изглежда драматичен. Докато металистът прехвърля горещия метал в избраната среда, от метала се издига голямо количество пара.

Охлаждаща среда

Налични са различни охлаждащи среди за извършване на процеса на охлаждане. Всяка среда има свои собствени уникални характеристики на охлаждане. Съображенията за вида на използваната среда включват скорост на охлаждане, опасения за околната среда на охлаждащата среда, подмяна на охлаждащата среда и цена на охлаждащата среда. Следните са основните типове закалителни среди:

Въздух

Масло

вода

саламура

Въздух

Въздухът е популярна среда за охлаждане, използвана за охлаждане на метали за охлаждане. Достъпната цена е едно от основните предимства на въздуха. Неговата достъпност е резултат от изобилието му на земята. Всъщност всеки материал, който е нагрят и след това охладен до стайна температура просто като стои сам, се счита за закален с въздух. Закаляването с въздух също е по-умишлено, когато се компресира и принуждава около метала, който се охлажда. Това охлажда частите по-бързо от неподвижния въздух, въпреки че дори сгъстеният въздух може да охлади много метали твърде бавно, за да промени механичните свойства.

Масло

Маслото може да охлади нагрятия метал по-бързо от сгъстения въздух. За да загасите с масло, поставете нагрятата част в резервоар, пълен с някакъв вид масло. Маслото може също да се промива през части. Поради различните скорости на охлаждане и точки на възпламеняване обикновено се използват различни видове масла в зависимост от приложението. Скоростта на охлаждане на маслото обаче е много по-малка от тази на водата. Ферит и троостит могат да се образуват дори в малки порции. Междинни количества между вода и масло могат да бъдат постигнати с вода, съдържаща 10-30 процента Ucon, вещество с обратна разтворимост и следователно се отлага върху предмети, за да забави скоростта на охлаждане. За да се сведе до минимум деформацията, дългите цилиндрични предмети трябва да се охлаждат вертикално, като ръбовете на плоските части и дебелите части влизат първи в разтопения басейн. За да предотвратите образуването на меки петна от парни мехурчета, водната вана за охлаждане трябва да се разклати.

вода

Водата също така е способна бързо да охлади нагретите метали. Охлажда метала по-бързо от маслото. По начин, подобен на закаляването с масло, резервоарът се пълни с вода и нагрятият метал се потапя в нея. Може да се промие и през части. Едно предимство на водата е, че запалимостта на средата не е проблем. В допълнение, водата е една от най-ефективните закалителни среди, изискваща максимална твърдост, но е склонна към деформация и напукване на продукта. Когато твърдостта може да бъде пожертвана, използвайте масло от кит, памучно семе и минерално масло. Те са склонни да се окисляват и образуват утайки, намалявайки ефективността.

саламура

Саламура е смес от вода и сол. Солената вода се охлажда по-бързо от въздуха, водата и маслото. Причината за това е, че сместа от сол и вода предотвратява образуването на мехурчета при контакт с нагорещения метал. Това означава, че по-голямата част от повърхността на метала ще бъде покрита с течност, а не с мехурчета.

Закалена стомана

Когато обсъждаме процеса на охлаждане, стоманата заслужава специално внимание, тъй като нейните механични свойства са много чувствителни към охлаждане. Чрез процес на охлаждане, наречен закаляване чрез охлаждане, стоманата се повишава до температура над нейната температура на рекристализация и бързо се охлажда чрез процеса на охлаждане. В сравнение с бавното охлаждане, бързото закаляване променя кристалната структура на стоманата. В зависимост от съдържанието на въглерод и легиращите елементи на стоманата, тя може да остави след себе си по-твърда, по-крехка микроструктура, като мартензит или бейнит, тъй като преминава през процеса на закаляване чрез охлаждане. Тези микроструктури водят до повишаване на якостта и твърдостта на стоманата. Въпреки това, те правят стоманата податлива на напукване и значително намаляват пластичността. Поради тази причина някои стомани се отгряват или нормализират след процеса на закаляване.

Процес на закаляване

Процесът на охлаждане е предназначен да промени микроструктурата на метала във връзка с термичните процеси. Ако се направи правилно, това ще доведе до максимална здравина и добро удължение на отливката.

Закаляването на стоманата обикновено се извършва чрез потапяне във вода, масло, полимерен разтвор или сол, въпреки че понякога се използва принудителен въздух. В резултат на охлаждането производственият хардуер трябва да развие приемлива охладена микроструктура, а в критичните зони механичните свойства трябва да отговарят на минималните спецификации, след като частта е темперирана. Ефективността на закаляването зависи от охлаждащите свойства на закаляващата среда по отношение на способността за закаляване на стоманата. Следователно резултатите могат да варират чрез промяна на състава на стоманата или разбъркване, температура и тип среда за охлаждане.

Дизайнът на охладителната система и цялостната поддръжка на системата допринасят за успеха на процеса. Дизайнът на частта също допринася за механичните свойства и изкривяването, дължащо се на охлаждане.