Fém hőkezelési alapismeretek összefoglalása

A fémek hőkezelése a mechanikai gyártás egyik fontos folyamata. Más feldolgozási eljárásokkal összehasonlítva a hőkezelés általában nem változtatja meg az acéltermék alakját és általános kémiai összetételét, hanem megváltoztatja a tárgyon belüli mikroszerkezetet vagy megváltoztatja a felület kémiai összetételét, ezáltal felruházza vagy javítja a termék teljesítményét. A fém hőkezelésének célja a fém belső minőségének javítása, hogy az rendelkezzen a szükséges mechanikai, fizikai és kémiai tulajdonságokkal. Az ésszerű anyagválasztás és a különféle alakítási eljárások mellett gyakran elengedhetetlenek a hőkezelési eljárások. Az acél a legszélesebb körben használt anyag a gépiparban. Az acél mikroszerkezete összetett és hőkezeléssel szabályozható. Ezért a fém hőkezelésének fő tartalma az acél hőkezelése.

Hőkezelési folyamat

A hőkezelési folyamat általában három folyamatból áll: fűtés, szigetelés és hűtés. Néha csak két folyamat van: fűtés és hűtés. Ezek a folyamatok összefüggenek, és nem szakíthatók meg. A melegítés a hőkezelés egyik fontos folyamata. A fémek hőkezelésére számos fűtési módszer létezik. Hőforrásként először a szenet és a szenet, a közelmúltban pedig a folyékony és gáznemű tüzelőanyagokat használták. Az elektromos áram alkalmazása megkönnyíti a fűtés szabályozását, és nem okoz környezetszennyezést. Ezek a hőforrások felhasználhatók közvetlen fűtésre, vagy közvetett fűtésre olvadt són vagy fémen, vagy akár lebegő részecskék révén.

A fűtési hőmérséklet a hőkezelési folyamat egyik fontos folyamatparamétere. A fűtési hőmérséklet kiválasztása és szabályozása a fő szempont a hőkezelés minőségének biztosítása érdekében. A melegítési hőmérséklet a feldolgozott fémanyagtól és a hőkezelés céljától függően változik, de általában a fázisátalakítási hőmérséklet fölé melegítik, hogy magas hőmérsékletű szerkezetet kapjunk. Ezenkívül az átalakítás bizonyos időt igényel. Ezért, amikor a fém felülete eléri a szükséges hevítési hőmérsékletet, bizonyos ideig ezen a hőmérsékleten kell tartani, hogy a belső és külső hőmérséklet egyenletes legyen, és a mikroszerkezet átalakulása teljes legyen. Ezt az időtartamot szigetelésnek nevezik. Nagy energiasűrűségű fűtés és felületi hőkezelés alkalmazásakor a felfűtési sebesség nagy, és általában nincs szigetelési idő, míg a kémiai hőkezelés szigetelési ideje gyakran hosszabb.

A hűtés is nélkülözhetetlen lépés a hőkezelési folyamatban. A hűtési módszerek a folyamattól függően változnak, főként a hűtési sebesség szabályozásával. Általában a lágyításnál a leglassabb a hűtési sebesség, a normalizálásnál gyorsabb, a kioltásnál gyorsabb a hűtési sebesség, mint a normalizálásnál. De a különböző acéltípusok miatt eltérő követelmények is vannak.

Felületi hőkezelés egy fém hőkezelési eljárás, amely csak a fém felületi rétegét melegíti fel, hogy megváltoztassa a felületi réteg mechanikai tulajdonságait. Ahhoz, hogy csak a fém felületét melegítsük fel anélkül, hogy túl sok hőt adnánk át a fém belsejébe, az alkalmazott hőforrásnak nagy energiasűrűségűnek kell lennie, azaz területegységenként nagy mennyiségű hőenergiát kell adni a fémnek, hogy a felület vagy a fém egy része rövid időn belül magas hőmérsékletet érjen el. A felületi hőkezelés fő módszerei közé tartozik a lángoltás és az indukciós melegítésű hőkezelés. Az általánosan használt hőforrások közé tartozik az oxigén-acetilén, az oxigén-propán, az indukált áram, a lézer és az elektronsugár.

Kémiai hőkezelés egy fém hőkezelési eljárás, amely megváltoztatja a fém felületének kémiai összetételét, szerkezetét és tulajdonságait. A kémiai hőkezelés során a fémet szén-, só- vagy egyéb ötvözőelemeket tartalmazó közegben (gáz, folyékony, szilárd) hevítik, és hosszú ideig melegen tartják, így a fém felülete áthatol olyan elemeken, mint a szén, nitrogén, bór és króm. Az elemek beszivárgása után időnként más hőkezelési eljárásokat is végrehajtanak, mint például az oltást és a temperálást. A kémiai hőkezelés fő módszerei közé tartozik a karburálás, a nitridálás és a fémezés.

Összességében elmondható, hogy a fém hőkezelése az egyik fontos folyamat a mechanikai alkatrészek, szerszámok és formák gyártási folyamatában. Biztosíthatja és javíthatja a fém különféle tulajdonságait, például kopásállóságot, korrózióállóságot stb. Másrészt javíthatja a nyersdarab szerkezetét és feszültségi állapotát is, hogy megkönnyítse a különféle hideg és meleg feldolgozást.