화학적 열 및 열역학적 처리. 금속 및 합금의 열-기계적 처리 금속 및 합금의 열-기계적 처리

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SP 16.13330.2011 강철 구조물;SP 128.13330.2012 알루미늄 구조물;

1. 일반정보

재료로서 금속은 건설 장비에 유용한 일련의 특성을 가지고 있습니다. 즉, 뛰어난 강도, 연성, 용접성, 내구성; 열역학적 및 화학적 영향 하에서 다른 특성을 강화하고 개선하는 능력.

이는 건설 및 기타 기술 분야에서의 광범위한 사용을 결정합니다.

순수 금속은 강도가 부족하고 경도가 높으며 연성이 높기 때문에 거의 사용되지 않습니다. 주로 탄소 등 다른 금속 및 비금속과의 합금 형태로 사용됩니다.

철과 그 합금(강 C2.14%, 주철 C>2.14%)을 철 금속이라고 하며 나머지(Be, Mg, Al, Ti), Cr, Mn, Ni, Cu, Zn 등) 및 그 합금 - 비철.

철금속은 건축에 가장 널리 사용됩니다.

그들의 비용은 유색 비용보다 훨씬 저렴합니다.

그러나 후자는 높은 비강도, 연성, 내식성 및 장식성과 같은 여러 가지 귀중한 특성을 갖고 있어 건축, 주로 건축 및 건축 부품과 알루미늄으로 만들어진 구조물에 적용 범위를 확장합니다.

금속 분류

철금속 생산의 원료는 철광석으로, 산화물 종류의 광물인 자철광(FeFeO), 적철광(FeO), 크롬철광(FeCrO) 등으로 대표됩니다.

보크사이트는 비철금속을 생산하는 데 사용됩니다. 구리, 니켈, 아연 등의 황화물 및 탄산염 광석

2. 금속의 원자 결정 구조

고체 상태의 금속 및 합금은 결정체입니다.

그 안에 있는 원자는 결정 격자 위치에 규칙적으로 배열되어 있으며 약 10Hz의 주파수로 진동합니다.

금속 및 합금의 결합은 결정 격자의 노드에 있는 양으로 하전된 이온(원자)과 밀도가 1cm당 10-10전자인 집적 전도 전자 사이의 인력과 반발력으로 인해 정전기적입니다. 공기 중의 원자와 분자의 함량보다 수만 배 더 높습니다.

금속의 전자기적, 광학적, 열적 및 기타 특성은 전도 전자의 특정 특성에 따라 달라집니다.

격자의 원자는 에너지의 최소값에 해당하는 위치를 차지하여 입방체 부피 중심, 면 중심 및 육각형과 같은 가장 밀도가 높은 패킹을 형성하는 경향이 있습니다.

결정 격자의 배위수(충전 밀도). ㅏ)입방체 면중심(K 12);비) 신체 중심(K8);c) 육각형 (K 12)

패킹 밀도는 주어진 원자로부터 동일하고 최단 거리에 위치한 이웃 원자의 수인 배위수로 특징지어집니다.

숫자가 높을수록 포장의 밀도가 높아집니다.

체심 입방 패킹의 경우 이는 8(K8)과 같습니다. 면 중심 - 12(K12); 육각형 - 또한 12 (K12).

격자에서 가장 가까운 원자의 중심 사이의 거리를 격자 주기라고 합니다.

대부분의 금속의 격자주기는 0.1-0.7 nm 범위입니다.

많은 금속은 온도에 따라 결정 격자의 구조적 변화를 겪습니다.

따라서 910°C 미만 및 1392°C 이상의 온도에서 철은 격자 주기가 0.286nm인 체심 원자 패킹을 가지며 -Fe로 표시됩니다. 표시된 온도 범위에서 철의 결정 격자는 주기가 0.364nm인 면심 결정으로 재배열되며 -Fe로 지정됩니다.

재결정화에는 냉각 중 열 방출과 가열 중 흡수가 수반되며 이는 수평 단면을 따라 다이어그램에 기록됩니다.

철의 냉각(가열) 곡선

금속은 불규칙한 모양의 수많은 작은 결정으로 구성된 다결정체입니다.

규칙적인 모양의 결정과 달리 결정자 또는 입자라고 불립니다.

결정자는 방향이 다르기 때문에 모든 방향에서 금속의 특성은 거의 동일합니다. 다결정 고체는 등방성입니다.

그러나 결정의 방향이 동일하면 그러한 가상의 등방성은 관찰되지 않습니다.

금속 및 합금의 결정 격자는 이상적인 구조와는 거리가 멀습니다.

여기에는 결함(공석 및 탈구)이 포함되어 있습니다.

3. 주철 및 철강 생산의 기초

주철 고온에서 코크스와 함께 철광석에 함유된 천연 산화물로부터 철을 환원시켜 고로 공정에서 얻어집니다.

코크스는 연소되면 이산화탄소를 형성합니다.

뜨거운 코크스를 통과하면 일산화탄소로 변해 일반적인 방식인 FeOFeOFeOFe에 따라 용광로 상부의 철이 환원됩니다.

용광로의 낮은 뜨거운 부분으로 떨어지면 철이 코크스와 접촉하여 녹아 부분적으로 용해되어 주철로 변합니다.

완성된 주철에는 약 93%의 철, 최대 5%의 탄소 및 소량의 규소, 망간, 인, 황 및 폐석에서 주철로 전달된 일부 기타 원소의 불순물이 포함되어 있습니다.

주철은 탄소와 불순물이 철과 결합하는 양과 형태에 따라 색상 등 다양한 특성을 가지며, 이 기준에 따라 흰색과 회색으로 구분됩니다.

강철 주철에서 일부 탄소와 불순물을 제거하여 얻습니다. 철강 생산에는 전로, 노로 및 전기 용해의 세 가지 주요 방법이 있습니다.

변환기는 압축 공기를 사용하여 대형 배 모양 변환기 용기에 용융 주철을 불어넣는 방식을 기반으로 합니다.

공기 중의 산소는 불순물을 산화시켜 슬래그로 만듭니다. 탄소가 연소됩니다.

주철의 인 함량이 낮으면 전로에는 디나슘과 같은 산성 내화물이 라이닝되고, 인 함량이 높으면 염기성 페리클라제 내화물이 라이닝됩니다.

따라서 그 안에서 제련된 강철은 전통적으로 베서머(Bessemer)와 토마스(Thomas)라고 불린다.

컨버터 방식은 생산성이 높은 것이 특징으로 널리 활용되고 있다.

단점은 금속 폐기물 증가, 슬래그 오염 및 기포 존재로 인해 강철 품질이 저하된다는 점입니다.

공기 대신 산소 분사를 이산화탄소 및 수증기와 결합하여 사용하면 전로강의 품질이 크게 향상됩니다.

노상 방식은 주철을 철광석 및 고철과 함께 제련하는 특수 용광로에서 수행됩니다.

불순물의 연소는 산화물 구성의 가연성 가스 및 철광석과 함께 용광로에 유입되는 공기 산소로 인해 발생합니다.

강철의 조성은 쉽게 제어할 수 있으므로 개방형 노의 중요한 구조물에 사용되는 고품질 강철을 생산할 수 있습니다.

전기용해는 특정 특성을 지닌 고품질 강철을 생산하는 가장 진보된 방법이지만 에너지 소비가 증가합니다.

전기로는 연결방법에 따라 아크식과 유도식으로 구분됩니다.

아크로는 야금 분야에서 가장 널리 사용됩니다. 특수 유형의 강철은 중간 및 고합금, 공구, 내열성, 자성 등 전기로에서 제련됩니다.

4. 금속의 기계적 성질

기계적 특성은 정적, 동적 및 피로(내구) 테스트 결과를 기반으로 결정됩니다.

공전 테스트는 느리고 부드러운 부하 적용이 특징입니다. 주요한 것은 인장 시험, 경도 및 파괴 인성입니다.

을 위한 인장 시험게이지 길이가 있는 표준 샘플 사용나= 10 디및 영역 11.3 ㅏ어디 (디그리고 ㅏ- 각각 원형, 정사각형 또는 직사각형 단면의 긴 제품 샘플의 직경 및 단면적.

인장 도표가 자동으로 기록되는 인장 시험기에서 테스트가 수행됩니다.

그림 4는 중탄소강에 대한 다이어그램을 보여줍니다.

곡선 1 일반적인 응력의 영향을 받는 금속의 거동을 특성화합니다. =R/A그리고 곡선 2 - 실제 응력의 영향을 받는 경우 S=R/A, (어디 ㅏ그리고 ㅏ- 각각 테스트 전 샘플의 단면적과 파괴될 때까지의 각 로딩 단계에서의 샘플 단면적입니다.

일반적으로 조건부 응력 다이어그램을 사용하지만 곡선이 더 객관적입니다.2.

금속 인장 다이어그램: a) 조건부(실선) 및 실제(점선) 응력 / - 탄성 변형 영역;// - 동일한 플라스틱; /// - 균열 발생 영역; b) 조건부 실제 스트레스

탄성 한계는 잔류 신장 변형률이 0.05%를 초과하지 않는 응력에 의해 결정됩니다.

항복강도는 잔류 변형이 0.2%를 초과하지 않는 조건부 항복강도를 특징으로 합니다.

물리적 항복 강도는 하중을 더 증가시키지 않고 샘플이 변형되는 응력에 해당합니다.

인장 시험 시 부서지기 쉬운 재료의 경우 정적 시험은 압축(주철의 경우), 비틀림(경화강 및 구조용 강철의 경우) 및 굽힘(회주철 및 연성주철의 경우)에 사용됩니다.

경도궤조특정 하중 하에서 강철 공, 다이아몬드 콘 또는 피라미드를 눌러 테스트하고 생성된 소성 변형량(각인)으로 평가합니다.

사용하는 팁의 종류와 평가 기준에 따라 브리넬, 로크웰, 비커스 경도로 구분됩니다.

경도 결정 방식 . a) 브리넬에 따르면; b) Rockwell에 따르면; c) 비커스에 따르면

비커스 경도는 HV 5, HV 10 등으로 지정됩니다. 금속과 합금이 더 얇고 단단할수록 테스트 하중은 낮아져야 합니다.

소형 제품 및 금속 구조 구성 요소의 미세 경도를 측정하기 위해 Vickers 방법을 금속 조직 현미경과 함께 사용하기도 합니다.

파괴 인성에 대한 금속 테스트는 3점 굽힘 아래에 노치가 있는 표준 샘플에서 수행됩니다.

이 방법을 사용하면 금속에 항상 존재하는 모든 원인의 균열 또는 균열과 같은 결함의 시작보다는 전파에 대한 금속의 저항을 평가할 수 있습니다.

파괴인성은 매개변수에 의해 추정됩니다.에게,균열 선단에서 응력 강도 계수 또는 인장 응력(MPa)의 국부적 증가를 나타냅니다.

동적 금속의 시험은 교번 반복 하중 하에서 충격 굽힘에 대해 수행됩니다. 중앙에 응력 집중 장치(노치)를 사용하여 (1x1x5.5)10m 크기의 금속 샘플을 충격 굽힘 테스트합니다.

테스트는 진자 파일 드라이버에서 수행됩니다. 충격 굽힘에 대한 금속의 저항을 충격 강도라고 하며 다음과 같이 지정됩니다.KSU, KSV그리고 KST(어디 캔사스- 충격 강도의 상징유, 브이그리고 티-전압 집중 장치의 유형 및 크기).

반복 하중에 대한 금속의 저항은 금속이 주어진 주기 동안 파괴 없이 견딜 수 있는 최대 응력을 특징으로 하며 이를 내구성 한계라고 합니다. 대칭 및 비대칭 하중 주기가 사용됩니다.

응력 집중 장치가 있는 경우 내구성 한계가 급격히 감소합니다.

5. 철-탄소 합금의 결정화 및 상 조성

결정화는 금속이 평형 온도 이하로 과냉각될 때만 발생합니다.

결정화 과정은 결정핵(결정화 중심)의 형성으로 시작하여 핵이 성장하면서 계속됩니다.

결정화 조건(냉각속도, 불순물의 종류, 양)에 따라 10~10nm 크기의 규칙적인 모양과 불규칙한 모양의 결정이 형성됩니다.

합금에서는 상태에 따라 액체 및 고용체, 화학 및 중간 화합물(간극 상, 전자 연결 등)과 같은 상이 구별됩니다.

상은 시스템(금속 또는 합금)의 물리적, 화학적으로 균질한 부분으로, 동일한 조성, 구조, 동일한 응집 상태를 가지며 분할 표면에 의해 시스템의 나머지 부분과 분리됩니다.

따라서 액체금속은 단상계이고, 서로 다른 두 결정의 혼합물이나 액체 용융물과 결정이 동시에 존재하는 것은 각각 2상계와 3상계이다.

합금을 형성하는 물질을 부품이라고 합니다.

고용체는 합금의 구성 요소 중 하나가 결정 격자를 유지하고 다른 구성 요소의 원자가 첫 번째 구성 요소(용매)의 결정 격자에 위치하여 크기(주기)가 변경되는 상입니다.

치환형 고용체와 격자간 고용체는 구별됩니다.

첫 번째 경우, 용해된 성분의 원자는 결정 격자 위치에서 용매 원자의 일부를 대체합니다. 두 번째에서는 용매 결정 격자의 간극 (공극)과 더 많은 여유 공간이있는 곳에 위치합니다.

대체 용액에서 격자 매개변수는 용매와 용해된 성분의 원자 반경 비율에 따라 증가하거나 감소할 수 있습니다. 이식 솔루션에서는 항상 증가합니다.

격자간 고용체는 용해된 성분의 원자 직경이 작은 경우에만 발생합니다.

예를 들어, 철, 몰리브덴, 크롬에서는 탄소, 질소, 수소가 용해되어 격자간 고용체를 형성할 수 있습니다. 이러한 용액은 용매 격자의 기공 수가 제한되어 있기 때문에 농도가 제한되어 있습니다.

6. 강의 구조와 성질의 변화

결정화 및 반복 가열 냉각 중에 상 변형을 겪고, 열역학적, 화학적 영향과 개질제 불순물의 영향으로 구조와 특성을 변화시키는 철-탄소 합금의 특성은 원하는 특성을 가진 금속을 얻기 위해 야금학에서 널리 사용됩니다.

건물 및 구조물의 강철 및 철근 콘크리트 구조물, 기술 장비 및 기계(오토클레이브, 가마, 분쇄기, 다양한 목적의 압력 및 비압력 파이프라인, 건축 제품 제조용 금형, 건설 기계 등)를 개발 및 설계할 때 , 기후, 기술 및 긴급 작업 조건을 고려할 필요가 있습니다.

낮은 음의 온도는 저온 취성, 충격 강도 및 파괴 인성의 한계점을 낮춥니다.

온도가 상승하면 탄성률, 인장 강도, 항복 강도가 감소하며 이는 화재 발생 시 명백히 나타납니다.

600°C에서 강철, 200°C에서 알루미늄 합금은 완전히 소성 상태로 변하고 하중을 받는 구조물은 안정성을 잃습니다.

이것이 보호되지 않은 금속 구조물의 내화성이 상대적으로 낮은 이유입니다.

기술 장비 - 보일러, 파이프라인, 오토클레이브, 금형 및 철근 콘크리트 구조물의 강화, 생산 과정에서 주기적 가열에 지속적으로 노출됨 - 20-200°C 이상의 온도 범위에서 냉각, 열 노화 및 낮은 온도 경험 -온도 템퍼링(부식으로 인해 악화되는 경우가 많음). 이는 특정 목적에 맞게 강철 등급을 선택할 때 고려해야 합니다.

야금에 사용되는 강철의 구조와 특성을 수정하는 주요 방법은 다음과 같습니다.:

결정화의 중심인 내화성 화합물을 형성하는 물질을 용융 금속에 도입합니다.

페라이트 및 오스테나이트 결정 격자의 강도를 증가시키고 탄소, 탄화물 방출 및 전위 이동의 확산 과정을 늦추는 합금 원소 도입;

강철의 열적 및 열기계적 처리.

주로 냉각된 강철 입자를 분쇄하고 잔류 응력을 제거하며 화학적, 물리적 균질성을 높이는 것을 목표로 합니다.

결과적으로 강철의 경화성이 증가합니다. 경도, 저온 취성 임계값, 성질 취성, 열 및 변형 노화 경향이 감소되고 강의 소성 특성이 향상됩니다.

이러한 방법의 구체적인 특징은 아래에 설명되어 있습니다.

합금 원소는 구조용 강철에 도입됩니다.

탄화물 형성 원소인 이들은 용융 결정화 중 강철 입자의 핵 생성 및 미세화를 보장하는 개질 첨가제 역할을 동시에 수행합니다.

합금강 등급에서는 합금 원소의 유형과 함량이 문자 오른쪽에 문자와 숫자로 표시됩니다.

이는 합금 원소의 대략적인 함량(%)을 나타냅니다. 수치가 없다는 것은 1.5%를 초과하지 않는다는 뜻이다.

허용되는 합금 원소 명칭: A - 질소, B - 니오븀, B - 텅스텐, G - 망간, D - 구리, E - 셀레늄, K - 코발트, N - 니켈, M - 몰리브덴, P - 인, P - 붕소, C - 실리콘, T - 티타늄, F - 바나듐, X - 크롬, C - 지르코늄, Ch - 희토류, Yu - 알루미늄.

페라이트와 오스테나이트에 용해되는 합금 원소는 탄화물 상의 입자 크기와 입자를 감소시킵니다.

결정립 경계를 따라 위치하여 탄소 및 기타 합금 원소의 성장, 확산을 방해하고 과냉각에 대한 오스테나이트의 저항성을 증가시킵니다.

따라서 저합금강은 조직이 세밀하고 품질 지표가 더 높습니다.

열적 및 열기계적 처리는 구조를 수정하고 강철의 특성을 개선하는 일반적인 방법입니다.

어닐링, 정규화, 경화 및 템퍼링 유형이 구별됩니다. 어닐링에는 균질화, 재결정화 및 잔류 응력 제거 과정이 포함됩니다.

다양한 유형의 어닐링에 대한 온도 범위: 1 - 균질화; 2 - 경도를 줄이기 위한 저온 재결정 어닐링(고강화); 3 - 스트레스 해소를 위한 어닐링(템퍼링); 4 - 상 재결정화를 통한 완전한 어닐링; 5, 6 - 사전 및 과공석강의 정규화; 7 - 구형화; 8 - 아공석강의 불완전한 어닐링

합금강 잉곳은 15-20시간 동안 1100-1200°C에서 균질화되어 화학적 조성을 균일화하고 수지상 및 결정내 편석을 줄여 압력 처리 중 취성 파괴, 특성의 이방성, 플레이크 형성 및 거친 구조를 유발합니다. .

재결정 어닐링은 변형된 금속을 재결정 임계값 온도 이상으로 가열하고 이 온도로 유지한 후 냉각하여 경화된 금속을 제거하는 데 사용됩니다.

차가운 변형과 뜨거운(따뜻한) 변형이 있습니다.

냉간은 재결정 임계 값보다 낮은 온도에서 수행되고 뜨겁습니다.

냉간 변형 중 재결정화는 정적이라고 하며, 열간 변형 중에는 동적이라고 하며, 롤링 가열로 인한 경화에 유용한 잔여 "열간 가공 경화"가 특징입니다.

잔류 응력을 완화하기 위한 어닐링은 550...650 °C에서 몇 시간 동안 수행됩니다. 절단, 교정 등의 작업 후 용접제품의 뒤틀림을 방지합니다.

정규화에는 예비 및 과공석 구조강의 장압연 제품 가열, 단기 유지 및 공기 냉각이 포함됩니다.

이는 강철의 완전한 상 재결정을 일으키고 내부 응력을 완화하며 연성 및 인성을 증가시킵니다.

공기 중에서 가속된 냉각은 더 낮은 온도에서 오스테나이트의 분해로 이어집니다.

노멀라이제이션(Normalization)은 어닐링을 대체하여 저탄소 건설용 철강의 특성을 개선하기 위해 널리 사용됩니다. 중탄소강 및 합금강의 경우 재결정 임계값 미만의 온도에서 고온 담금질과 결합됩니다.

경화 및 템퍼링은 강철의 강도 및 연성-연성 특성을 향상시키고, 저온 취성 임계값을 감소시키며 응력 집중 장치에 대한 민감성을 제공합니다.

경화는 강철을 가열하고, 강철이 완전히 오스테나이트화될 때까지 유지하고, 오스테나이트가 마르텐사이트로 전이되는 속도로 냉각하는 것으로 구성됩니다.

따라서 마르텐사이트의 결정격자는 구조적 특성으로 인해 변형이 심하고 응력을 받으며, 오스테나이트에 비해 마르텐사이트의 비체적이 4...4.25% 증가합니다.

마르텐사이트는 부서지기 쉽고 단단하며 내구성이 있습니다. 그러나 상당히 완전한 마르텐사이트 변태는 과냉각 오스테나이트의 안정성이 향상된 고탄소 및 합금강에 대해서만 가능합니다.

저탄소 및 저합금 구조용 강철에서는 크기가 작기 때문에 담금질 중에 물로 급속 냉각하더라도 마르텐사이트가 형성되지 않거나 베이나이트와 결합하여 더 적은 양으로 형성됩니다.

저탄소 건축용 강철(C0.25%)(압연 가열로 인한 담금질)의 급속 냉각으로 오스테나이트가 분해되고 펄라이트-소르바이트와 트로스타이트 또는 저탄소 마르텐사이트와 시멘타이트의 고도로 분산된 페라이트-시멘타이트 구조가 형성됩니다.

이 구조를 베이나이트라고 합니다.

펄라이트 영역의 오스테나이트 분해 생성물(소르비톨 및 프로오스테이트)에 비해 강도, 경도 및 내구성이 증가한 동시에 높은 가소성, 점도 및 낮은 저온 용량 임계값을 유지합니다.

압연 가열에 의한 담금질에 의한 강의 강화는 압연 가열 중 동적 재결정이 불완전하고 베이나이트가 변형된 오스테나이트에서 형성된 높은 전위 밀도를 물려받는다는 사실에 기인합니다.

오스테나이트 상태의 강의 소성 변형과 담금질 및 템퍼링의 조합은 강도, 연성 및 인성을 크게 증가시킬 수 있으며 300...400에서 합금강의 중간 온도 템퍼링 중에 관찰되는 템퍼링 취성 경향을 제거할 수 있습니다. °C.

템퍼링은 강철의 최종 열처리 작업으로, 그 후에 필요한 특성을 얻습니다.

이는 경화된 강철을 가열하고, 이를 특정 온도로 유지하고, 특정 속도로 냉각시키는 것으로 구성됩니다.

템퍼링의 목적은 내부 응력 수준을 줄이고 파손에 대한 저항성을 높이는 것입니다.

세 가지 유형이 있습니다: 최대 250°C까지 가열되는 저온(저); 350-500 °C 범위에서 가열되는 중간 온도(medium) 및 500-600 °C에서 가열되는 고온(high).

탄소강의 노화는 미세 구조의 눈에 띄는 변화 없이 시간이 지남에 따라 특성의 변화로 나타납니다.

강도 및 저온 취성 임계값이 증가하고 연성 및 충격 강도가 감소합니다.

노화에는 열적 노화와 변형(기계적)이라는 두 가지 유형이 알려져 있습니다.

변형(기계적) 노화는 재결정 임계값보다 낮은 온도에서 소성 변형 후에 발생합니다.

이러한 유형의 노화의 주요 원인은 전위에 C 및 N 원자가 축적되어 이동을 방해하기 때문입니다.

건축업자는 프리스트레스트 철근콘크리트 구조물을 제작하는 과정에서 철근을 인장하는 전열공법을 사용할 경우 철근의 성질취성 및 노후화가 발생하는 문제에 직면하게 된다.

7. 주철

위에서 언급한 바와 같이, 2.14% 이상의 C를 함유한 철-탄소 합금을 주철이라고 합니다.

주철 구조에 공융이 존재하면 주조 합금으로서의 용도가 결정됩니다. 주철의 탄소는 시멘타이트와 흑연의 형태로 존재하거나 두 가지 형태를 동시에 가질 수 있습니다.

시멘타이트는 균열에 밝은 색상과 특징적인 광택을 부여합니다. 흑연 - 광택이 없는 회색 색상.

모든 탄소가 시멘타이트 형태로 존재하는 주철을 백색, 시멘타이트 및 자유 흑연 형태의 주철 - 회색

흑연의 모양과 형성 조건에 따라 회색, 고강도 결상 흑연 및 가단성 주철로 구분됩니다.

주철의 상 조성과 특성은 탄소, 규소 및 기타 불순물의 함량과 냉각 및 어닐링 모드에 의해 결정적으로 영향을 받습니다.

주철 구조에 대한 탄소 및 규소 함량의 영향(음영 영역 - 가장 일반적인 주철):

I - 백주철 영역; II - 반 주철; III - 펄라이트 회주철; IV - 페라이트-펄라이트 주철; V - 페라이트 회주철;L - 레데부라이트; P - 펄라이트; C - 시멘타이트; G - 흑연; F - 페라이트

백주철은 경도와 강도가 높고(HB 4000-5000MPa) 가공이 어렵고 부서지기 쉽습니다.

강철이나 연성철의 전환제로 사용됩니다.

표백주철은 표면층이 백색이고 코어가 회주철인 구조로 되어 있어 이 제품의 내마모성과 내구성이 향상됩니다.

백주철의 대략적인 조성: C = 2.8-3.6%; Si=0.5-0.8%; 망간=0.4-0.6%.

회주철은 Fe-Si-C 합금으로 Mn, P, S의 불순물이 불가피합니다.

최고의 특성은 2.4-3.8% C를 함유한 아공정 주철이 가지며, 그 중 일부는 최대 0.7%가 시멘타이트 형태입니다.

실리콘은 주철의 흑연화를 촉진하고, 망간은 이를 방지하지만 주철의 표백 경향을 증가시킵니다.

유황은 주철의 기계적 특성과 주조 특성을 손상시키는 유해한 불순물입니다.

0.2-0.5%의 인은 흑연화에 영향을 미치지 않고 유동성을 증가시키지만 주철의 취약성을 증가시킵니다.

주철의 기계적 및 플라스틱 특성은 주로 흑연 성분의 구조에 따라 결정됩니다. 흑연 함유물이 적을수록 더 작고, 더 가지가 많고, 서로 더 분리되어 있으며, 주철은 더 강하고 연성이 높습니다.

주철의 금속 베이스 구조는 아공석 또는 공석강, 즉 페라이트 + 펄라이트 또는 펄라이트. 대략적인 조성의 금속 베이스의 펄라이트 구조를 갖는 회주철: C = 3.2-3.4%가 가장 큰 강도, 경도 및 내마모성을 갖습니다. Si - 1.4-2.2%; Mn=0.7-1.0%; 피, 에스 0.15-0.2%.

주철의 기계적, 기술적 특성에 대한 금속 베이스와 흑연 개재물의 형태의 영향

다양한 구조의 주철의 물리-기계적 특성

흑연 함유물은 회주철의 인장 강도를 급격히 감소시키지만 압축 강도, 굽힘 강도 및 경도에는 사실상 영향을 미치지 않습니다. 응력 집중 장치에 둔감하게 만들고 가공성을 향상시킵니다.

회주철에는 C - 회색 및 H - 주철 문자가 표시되어 있습니다.

그 뒤의 숫자는 평균 인장강도(kg/mm)를 나타냅니다.

펄라이트 주철에는 SCh30-SCh35 등급의 변성 주철이 포함되며, 흑연, 규소철, 규소칼슘 등의 개질제 첨가제가 0.3-0.8% 함유되어 있습니다.

내부 응력을 완화하기 위해 주물을 500~600°C에서 어닐링한 후 천천히 냉각합니다.

개질 및 어닐링은 주철의 연성, 인성 및 내구성을 증가시킵니다.

제련 중에 마그네슘이 회주철의 조성에 0.03-0.07%의 양으로 도입되면 결정화 과정에서 흑연은 층상 모양 대신 구형 모양을 얻습니다.

이러한 주철은 주강의 강도에 필적하는 높은 강도, 우수한 주조 특성 및 연성, 기계 가공성 및 내마모성을 갖습니다.

고강도 주철의 등급은 문자와 숫자로 지정됩니다.

후자는 임시 인장강도(kg/mm)와 상대신율(%)을 의미합니다.

가단성 주철은 백주철 주물을 장기간 가열(어닐링)하여 생산됩니다.

어닐링은 레데부라이트(1단계), 오스테나이트 및 시멘타이트(2단계)가 완전히 분해되고 페라이트와 흑연이 형성될 때까지 각 단계를 유지하면서 두 단계로 수행됩니다.

후자는 플레이크 형태로 방출되어 주철에 높은 연성을 부여합니다.

골절 부위는 벨벳 같은 검정색입니다.

냉각이 가속되면 가단성 주철이 펄라이트 기반으로 형성되어 연성이 감소하고 파손 부위가 가벼운(강철) 외관을 갖게 됩니다. 고강도 주철과 동일하게 표시되어 있습니다.

"가단성 주철"이라는 용어는 조건부이며 주철의 기술적 특성이 아닌 플라스틱을 특징으로 합니다. 왜냐하면 플라스틱으로 만든 제품은 다른 주철과 마찬가지로 단조가 아닌 주조로 생산되기 때문입니다.

흑연 함유물이 고려된 모든 유형의 주철이 건설에 사용됩니다.

회주철은 정하중을 받는 구조물(기둥, 기초 슬래브, 트러스용 지지 슬래브, 보, 하수관, 맨홀, 밸브)에 사용됩니다. 강도, 연성 및 인성이 향상된 고강도 및 가단성 주철은 동적 및 진동 하중과 마모를 받는 구조물(산업 건물의 바닥, 무거운 단조 및 프레싱 장비의 기초, 철도의 트러스 지지대 및 도로 교량, 지하, 산에서 중요한 운송 터널을 고정하기 위한 튜브).

8. 비철금속

비철금속 중에서 알루미늄은 비강도, 연성, 내식성, 경제성이 높아 건축용으로 가장 널리 사용됩니다.

은, 금, 구리, 아연, 티타늄, 마그네슘, 주석, 납 등은 주로 합금 첨가제 및 합금 구성 요소로 사용되므로 건축에 특별하고 제한적으로 사용됩니다(특수 유형의 유리, 독특한 물체 - Mamayev 기념관). 볼고그라드의 쿠르간(Poklonnaya Hill), 티타늄, 구리 및 그 합금이 널리 사용되는 모스크바 및 기타 지역의 우주 정복을 기념하는 오벨리스크; 차단 및 제어 밸브와 배관, 난방, 전기 시스템용 장치 건물 및 구조물의 경우).

순수한 형태의 철과 같은 비철금속은 강도와 ​​경도가 낮기 때문에 거의 사용되지 않습니다.

알류미늄- 은백색 금속, 밀도 2700kg/m 및 융점 658°C. 결정 격자는 주기가 0.40412nm인 면심 입방체입니다.

철 알갱이와 같은 실제 알루미늄 알갱이는 블록 구조와 유사한 결함(공극, 격자간 원자, 전위, 알갱이 사이의 저각 및 고각 경계)을 가지고 있습니다.

강도의 증가는 Mg, Mn, Cu, Si, Al, Zn의 합금뿐만 아니라 소성 변형(프레트닝), 경화 및 노화에 의해 달성됩니다. 모든 알루미늄 합금은 단조품과 주조품으로 구분됩니다.

단조 합금은 다음과 같이 나뉩니다.열경화 및 비경화 .

열경화성 합금에는 Al-Mg-Si, Al-Cu-Mg, Al-Zn-Mg; 열적으로 비경화 - 기술 알루미늄 및 2성분 합금 Al-Mn 및 Al-Mg(마그날륨).

구리- 합금의 주요 합금 첨가제인 두랄루민은 강도를 높이지만 알루미늄의 연성 및 부식 방지 특성을 감소시킵니다.

망간과 마그네슘은 강도와 ​​부식 방지 특성을 증가시킵니다. 실리콘은 유동성이 있고 가용성이지만 연성을 손상시킵니다.

특히 마그네슘과 함께 아연은 강도를 증가시키지만 응력 부식에 대한 저항성을 감소시킵니다.

알루미늄 합금의 특성을 향상시키기 위해 소량의 크롬, 바나듐, 티타늄, 지르코늄 및 기타 원소가 도입됩니다. 철(0.3-0.7%)은 바람직하지 않지만 불가피한 불순물입니다.

합금의 성분 비율은 열처리 및 시효 후 고강도, 가공성 및 내식성을 달성하기 위한 조건에 따라 선택됩니다.

합금은 합금의 구성과 상태를 특성화하는 알파벳 및 숫자 지정이 있는 등급으로 지정됩니다. M - 어닐링(연질); N - 열심히 일했습니다. H2 - 반경화; T - 경화되고 자연적으로 노화됨; T1 - 경화되고 인위적으로 노화됨; T4 - 완전히 경화되지 않았으며 인위적으로 노화되었습니다.

경화 및 반경화는 열적으로 비경화 합금의 특징입니다. 경화 및 노화 - 열 경화된 것의 경우.

기술 알루미늄 브랜드: AD, AD1 (A - 알루미늄, D - 두랄루민 유형 합금, 1 - 알루미늄 순도를 나타냄 - 99.3%, AD 등급 - 98.8 A1); 고강도 - B95, B96, 단조 - AK6, AK8(숫자는 합금의 주 합금 원소와 추가 합금 원소의 총 함량(%)을 나타냅니다.

열적으로 비경화성 알루미늄 합금 브랜드: AD1M, AMtsM, AMg2M, AMg2N2(M - 연질, Mts - 망간, Mg2 - 합금 함량이 2%인 마그네슘).

알루미늄 합금 등급의 디지털 지정: 1915, 1915T, M925, 1935T(첫 번째 숫자는 합금의 기본 - 알루미늄을 나타내고 두 번째 숫자는 구성 요소의 구성을 나타냅니다. 0 - 기술적으로 순수한 알루미늄, 1 - Al-Cu-Mg, 3 - Al-Mg-Si, 4 - Al-Mn, 5-Al-Mg, 9 - Al-Mg-Zn, 마지막 두 개는 해당 그룹의 합금 일련 번호입니다.

알루미늄 합금의 주요 열처리 유형은 어닐링, 경화 및 시효(템퍼링)입니다.

어닐링은 상 변환 없이 발생하며 잔류 응력 완화, 균질화, 재결정화 및 복구에 사용됩니다.

후자의 경우 합금의 초기 물리적 및 기계적 특성이 복원되고 강도가 감소하며 기술적 목적에 필요한 연성 및 인성이 증가합니다.

9. 철근콘크리트 구조물의 철근보강

철근 콘크리트 구조물의 보강을 위해 저탄소 및 저합금강으로 만들어진 부드럽고 주기적인 프로파일과 로프의 막대 및 와이어 보강이 사용되며 압연 가열, 냉간 또는 온간 변형으로 경화되어 강화됩니다.

이러한 요구사항은 고강도 로드(A-1V - AV1; At-1VC(K) - At-V1C(K) 등), 와이어(B-II, BP-II) 및 로프(K- 7, K-9) 항복 강도가 590-1410 MPa이고 상대 신장률이 각각 8-14%인 철근은 프리스트레스트 철근 콘크리트 구조물의 제조에 사용됩니다.

동시에 구조물의 강도 및 내균열성이 20~30% 증가함과 동시에 비프리스트레스트 A-I(A-240), A-II(A-300), A에 비해 철근 사용량이 감소됩니다. -III(A-400), VR-I.

그러나 부식 거동의 관점에서 볼 때 고강도 철근, 특히 프리스트레스 철근은 잠재적으로 더 취약합니다.

콘크리트 철근의 부식 거동은 주로 강도, 연성 및 파괴 특성의 변화뿐 아니라 부식 손상 깊이(mm/년) 또는 질량 손실(g/m·day 또는 g/m·h)로 특징지어집니다.

열역학적으로 산화 반응을 일으키기 쉬운 콘크리트 보강의 수동적 상태는 환경의 높은 알칼리성 특성(pH12)과 상당히 두껍고(0.01-0.035m) 조밀한 콘크리트 보호층에 의해 보장됩니다.

산화막 이론에 따르면, 산화 환경에서 강화의 수동 상태는 금속 표면에 얇은 산화막이 형성되기 때문에 발생합니다.

이러한 피막 형성을 위한 평형 전위는 양수이며 약 0.63V이고, 활성 상태의 철의 경우 약 0.4V입니다.

금속의 양극 영역의 분극이 산화막 형성 전위에 도달하자마자 용해 전류 밀도가 급격히 감소하고 금속은 비활성 상태로 전환됩니다.

이러한 특징적인 전위를 Flade 전위라고 합니다..

20±5°C의 온도에서 콘크리트 철근 부동태화는 32~36시간 후에 완료되며 표면은 깨끗할 뿐만 아니라 녹도 제거됩니다.

그러나 환경의 pH 값은 콘크리트 보강재의 상태를 모호하게 나타냅니다. 이는 주로 금속 용해 전위를 음극 쪽으로 이동시키는 활성화 이온의 존재에 의해 결정됩니다. 그러면 금속은 활성 상태가 됩니다.

분극성(분극성)에 의해서만 콘크리트 철근의 전기화학적 상태를 객관적으로 판단하는 것이 가능합니다. 전극 전위와 전류 밀도의 변화.

모든 콘크리트가 높은 pH 값을 특징으로 하는 것은 아닙니다.

제조 순간부터 활성 미네랄 첨가제가 포함된 고압멸균, 석고 및 콘크리트의 pH<12.

이러한 콘크리트에서는 보강재에 보호 코팅이 필요합니다.

보강재의 탈부동화는 콘크리트의 탄화 보호층(보강재가 위치한 곳), 특히 균열이 있는 장소에서도 발생할 수 있습니다. 이는 유형, 목적에 따라 보호층의 두께와 밀도를 지정할 때 고려해야 합니다. 철근 콘크리트 구조물의 작동 조건 및 수명.

금속 표면의 국부적인 부식 손상은 응력 상승 요인과 유사하게 작용합니다.

연성 연강에서는 이러한 병변의 중심 근처에서 응력의 재분배가 발생하며 그 결과 강의 기계적 특성은 실제로 변하지 않습니다.

예를 들어 항복점에 가까운 인장 응력을 겪는 B-II 및 BP-II와 같이 매끄럽고 주기적인 프로파일의 고강도 저연성 강철(이러한 이유로 양극 분극에 덜 적응함)에서는 국부적인 부식 손상이 발생합니다. 약하게 이완되는 응력이 집중되어 취성파괴가 발생할 가능성이 높습니다.

따라서 프리스트레스트 구조물에 권장되는 고강도 철근은 일반적으로 복잡한 합금으로 만들어지며, 600~650°C에서 열 및 열기계 처리, 정규화 및 고온 뜨임 처리됩니다.

열적 및 열기계적 처리와 함께 소량의 합금 첨가제 Cr, Mn, Si, Cu, P, Al 등을 강화강에 도입하면 강의 기계적 특성과 내식성이 2~3배 크게 향상됩니다.

10. 철 구조물

강철 구조물의 주요 구조 형태와 목적은 다음과 같습니다.산업 건물, 공공 건물의 프레임 및 장대 덮개, 교량 및 육교, 타워 및 마스트, 스테인드 글라스 창문, 창문 및 문 충전재, 매달린 천장등등

건물 구조의 주요 요소는 다음과 같습니다.:

두께 4-160mm, 길이 6-12m, 폭 0.5-3.8m의 두꺼운 열간 압연 강판으로 시트와 롤 형태로 제공됩니다. 얇은 열간 및 냉간 압연, 최대 4mm 두께의 롤; 넓은 플랜지 범용, 6-60mm 두께, 기계 가공되고 정렬된 가장자리로 열간 압연됨;

프로파일 강철 - 앵글, 채널, I-빔, T-빔, 파이프 등 다양한 대칭 섹션이 조립되어 구조의 안정성과 효율성이 향상됩니다.

라디오 및 TV 지지대용 직경 25-550mm, 벽 두께 2.5-75mm의 열간압연 이음매 없는 원형 파이프;

직경 8-1620mm, 벽 두께 1-16mm의 전기 용접 원형 파이프; 측면 치수가 60~180mm이고 벽 두께가 3~8mm인 정사각형 및 직사각형 단면. 파이프는 경량 지붕 구조물, 목재 골조 벽, 프레임, 스테인드 글라스 창문에 사용됩니다.

1-8mm 두께의 테이프 또는 스트립으로 만든 냉간 성형 프로파일.주 적용 분야는 가볍고 경제적인 건물 지붕 구조입니다.

다양한 용도의 프로파일 - 창문, 문 및 랜턴 프레임, 크레인 레일, 아연 도금 프로파일 데크, 강철 로프 및 걸이용 고강도 와이어 및 사장교, 마스트, 프리스트레스트 지붕 구조물, 파이프, 탱크 등

압연 프로파일의 주요 유형. a) 강판; b) 코너 프로파일; c) 채널 d), e), f) 플랜지 폭이 다른 I-빔; g) 벽이 얇은 I-빔 및 채널; h) 이음매 없는 전기 용접 파이프

강철 스트립 또는 두께 1~8mm의 스트립으로 만들어진 냉간 성형 프로파일 유형입니다. a) 동일하지 않은 각도와 동일한 각도; b) 채널; c) 임의의 섹션

모양, 치수, 단위 중량 및 공차를 나타내는 압연 프로파일 목록을 분류라고 합니다.

벽이 얇은 프로파일이 가장 경제적입니다.

기둥, 크레인 및 교량 빔, 트러스, 도리, 아치, 원통형 및 텐트 덮개, 기타 구조물의 파편은 공장의 주요 요소로 만들어진 다음 블록으로 확대되어 건설 현장에 장착됩니다.

금속 구조물의 생산 및 설치는 높은 생산성과 제품 및 설치 품질을 보장하는 전문 공장 및 설치 조직에서 수행됩니다.

금속 구조물의 목적 및 작동 조건, 건물 및 구조물의 책임 정도에 따라 설계 겨울 실외 온도에서의 내한성을 고려하여 다양한 범주의 강철을 사용하는 것이 좋습니다.

모든 유형의 구조물은 4개 그룹으로 나뉘며, 그에 따라 철강 등급이 첫 번째 그룹에서 네 번째 그룹으로 감소합니다.

그리고 처음 세 개에서 용접성과 내한성이 우수한 주로 복잡한 합금강이 주요 중요 구조에 권장되는 경우 보조 구조의 네 번째 그룹인 일반 강 VSt3sp(ps)(kp)에 권장됩니다.

소량의 구리, 인, 니켈, 크롬(예: 첫 번째 및 두 번째 그룹의 강철, 15G2AFDps, 10HSND, 10KHNDP, 12GN2MFAYu 등)이 포함된 합금강은 대기 부식으로부터 보호하는 데 특히 효과적입니다.

비정질 FeOOH로 구성된 조밀한 녹 보호막을 형성하는 저합금강의 능력으로 인해 소위 카르텐이 생성되었습니다.

이는 산업용 건물, 교량, 지지대 및 대기 조건에서 작동하는 기타 구조물의 구조물에 사용됩니다. Karten은 페인팅이 필요하지 않으며 구조물의 전체 서비스 수명 동안 부식되지 않습니다. 주기적인 습윤 및 건조로 필름의 보호 특성이 향상됩니다.

일반적인 카르텐 구성은 0.09% C와 P입니다. 0.4% Mn 및 Cu; 0.8% Cr 및 0.3% Ni.

11. 알루미늄 구조물

건축에 알루미늄을 사용하기 시작한 것은 1896년 몬트리올의 라이프 빌딩에 알루미늄 처마 장식을 설치하고 1897-1903년에 로마에 있는 두 개의 종교 건물에 알루미늄 지붕을 설치한 것으로 간주할 수 있습니다.

1933년 미국 피츠버그의 도시 교량을 재건축하는 동안 처음으로 교량 도로의 하중 지지 요소가 알루미늄 채널과 시트로 만들어졌으며 34년 동안 성공적으로 사용되었습니다.

국내 건설에서는 50년대 초반 북극 연구 기지와 코카서스의 등산 건물 장비에 알루미늄 구조물이 처음 사용되었습니다.

알루미늄은 해외에서 더욱 광범위하게 사용되고 있으며, 이들 국가 전체 알루미늄 소비량의 최대 27%가 건설 부문에 사용됩니다.

알루미늄 건축 구조물의 생산은 연간 30~40,000톤 규모의 대규모 전문 공장에 집중되어 다양한 고품질 제품의 생산을 보장합니다.

가장 효과적인 방법은 다음과 같습니다.외벽 및 프레임 없는 덮개, 매달린 천장, 조립식 및 시트 구조의 패널.

강철 및 철근 콘크리트로 만든 유사한 구조물에 비해 알루미늄 구조물의 내식성과 경량성이 향상되어 운송 및 운영 비용이 절감되므로 경제적 효과의 상당 부분을 달성합니다.

내하중 구조에 알루미늄을 사용하는 것은 장경간 코팅 및 환경 공격성이 증가하는 경우를 제외하고는 경제적으로 실현 가능하지 않습니다.

이는 알루미늄의 낮은 탄성 계수로 인해 필요한 강성과 안정성을 보장하기 위해 요소와 구조 자체의 단면 치수를 늘려야 하기 때문입니다.

이는 알루미늄의 강도를 제대로 활용하지 못합니다.

또한 알루미늄은 강철에 비해 사이클 내구성과 온도 저항이 낮습니다.

이러한 단점은 둘러싸는 기능과 전력 기능을 동시에 수행하는 구부러진 요소, 스탬핑 및 골판지 시트를 사용하여 막대 및 매달기 구조를 포함한 공간을 생성함으로써 (알루미늄의 높은 소성 특성을 고려하여) 극복될 수 있습니다.

압연 시트로 만든 알루미늄 굽은 프로파일. a) 간단한 막대를 엽니다. b) 개방형 복합 막대; c) 주름 모양이 다른 골판지 (1 - 홈 있음, 2 - 멤브레인, 3 - 물결 모양, 4 - 리브, 5 - 여물통) d), e) 폐쇄형 다중 캐비티 프로파일

돌출 프로파일의 유형. a) 고체; b) 공개; c) 반개방; d) 중공 (폐쇄); e) 압축 패널; f) 쌍을 이루는 프로파일의 연결을 잠급니다. g) 스냅을 사용한 프로파일 연결

알루미늄 창 블록과 스테인드 글라스는 극북 지역을 포함하여 목재에 비해 큰 경제적 효과를 제공하지 않습니다.

그럼에도 불구하고 최고의 기능적 특성, 외관 및 높은 내구성을 갖추고 있어 모든 유형의 건축에 ​​널리 사용할 수 있는 가능성을 결정합니다.

벽과 지붕의 둘러싸는 알루미늄 구조는 완전히 조립식 패널 또는 프로파일 또는 매끄러운 시트, 건설 과정에서 단열되거나 단열되지 않는 두 가지 방법으로 만들 수 있습니다.

후자는 가열되지 않은 산업 건물 및 창고를 나타냅니다.

두 방법 모두 장점과 단점이 있습니다.

공장에서 준비된 패널의 설치 단순성과 속도는 평면 또는 프로파일 테이프를 사용하는 경우 공장 처리가 없는 것과 대조됩니다. 그러나 단열재 설치가 더욱 복잡해집니다.

조립식 건축에서는 특히 프로파일 시트의 경우 조인트의 신뢰성 문제가 발생합니다. 테이프 사용 - 넓은 범위에 대한 테이프 설치 및 장력.

국내 건설에서는 지금까지 최초의 패널 공법이 가장 많이 활용되었습니다.

벽 및 지붕 패널은 일반적으로 두 개의 얇고 매끄러우거나 프로파일이 있는 알루미늄 시트로 구성되며, 그 사이에 단열재가 끼워져 있습니다.

대부분의 경우 패널의 윤곽을 따라 리브가 설치되어 프레임을 만듭니다.

알루미늄 시트 중 하나(일반적으로 내부)는 합판, 석면-시멘트 또는 플라스틱 시트, 마분지 및 섬유판으로 교체할 수 있습니다.

기술 과정에서 스킨 사이에 발포된 미네랄 울 보드, PSB, PVC, PSB-S 폼 및 폴리우레탄 폼이 단열재로 사용됩니다. 단열재는 에폭시 또는 고무 접착제로 알루미늄 시트에 접착되며 패널 작동에 포함됩니다. 패널 크기 6x1.5x(0.05-0.15) m, 6.6x3x(0.05-0.2) m 이상.

알루미늄 외장 ​​시트의 두께는 1-2.5mm입니다. 제조에 권장되는 알루미늄 합금 등급은 AMg2M, AMg2N2, AD31T 1(4-5), 1915입니다.

해외에서는 "샌드위치" 유형의 접착식 3층 프레임과 프레임 없는 패널이 개별 형태로 온라인으로 준비되거나 연속 스트립 형태로 연속 방식으로 준비되며, 자동 라인 끝에서 지정된 크기의 제품으로 절단됩니다. .

내후성을 높이고 외관을 개선하기 위해 알루미늄 시트는 양극 산화 처리되거나 다양한 색상의 고분자 화합물로 도장됩니다. 패널의 강성과 품질을 높이기 위해 알루미늄 시트는 기계적으로 사전 응력을 받습니다.

이를 통해 패널 프레임 작업에 외장을 포함시키고, 리브 사이의 거리를 늘리고, 시트의 물결 모양을 제거하고 단열재와의 접착 접촉을 향상시킬 수 있습니다.

산업 건설에서는 세로 및 가로 프로파일이 있는 알루미늄 시트가 벽 및 덮개용으로 널리 사용됩니다.

시트의 길이는 10-30m 이상, 너비 - 0.58-1.6m, 두께 - 0.3-1.62mm입니다.

"Furral", Snap-rib, 지붕 덮개용 Zip-rib과 같은 가로 프로파일이 있는 시트는 미국, 영국, 독일, 스위스 및 기타 국가의 건축 실무에 사용됩니다.

이 지붕에는 연질 알루미늄 합금 AMts가 사용되었습니다.

시트는 롤 형태로 운반됩니다. 건설 중에 굴러서 나무 외장에 부착됩니다.

Furral 유형 시트를 목재 덮개에 고정합니다. 1 - 목재 덮개; 2 - 시트 "Furral"; 3 - 고정 스트립

슬래브 단열재를 사용하여 골판지로 만든 벽 울타리 단열. 1 - 골판지; 2 - 단열재

가로 프로파일이 있는 시트 제조에 대한 국내 경험은 단열재를 포함하여 롤 펜싱의 완전한 공장 준비 상태에서 외국 경험과 다릅니다.

매끄러운 압축 응력을 받은 알루미늄 시트로 만들어진 산업용 건물의 울타리는 특히 효과적입니다.

비용은 프로파일링된 것보다 20-30% 저렴하고 사용 가능한 영역은 25-35% 더 큽니다.

수증기 장벽 역할을 하는 텍스처 층이 있는 발포 고무와 같은 단열재는 공장에서 시트에 접착되거나 설치 중에 시트 표면에 적용됩니다. 예를 들어 발포 폴리우레탄 폼 또는 이를 위해 두께 6의 역청 기반 폼 조성물이 사용됩니다 -8 mm.

3중 롤 패널 디자인: 1 - 골판지(내하중); 2 - 탄성 단열재; 3 - 장식 시트 (내부); a는 골판지의 길이이다. b - 패널 너비; R - 패널 굽힘 반경

조립식 알루미늄 구조물은 외딴 지역과 극북 지역의 산업, 주거 및 공공 건물과 도시 정착촌 건설에 사용되며 항공 운송이 가능합니다. 기존 자재 및 구조물에 비해 건물의 무게는 약 20배, 공사기간은 4배, 가용면적 1m당 예상비용은 15~20% 절감된다. 조립식 구조물의 매출액이 증가함에 따라 경제적 효과가 크게 증가합니다.

알루미늄으로 만든 매달린 천장은 석고, 석면 시멘트, "Agmigran"과 같은 미네랄 울 슬래브 및 기타 재료로 만든 매달린 천장과 비교하여 유리합니다.

더 가볍고, 휘지 않으며, 먼지가 발생하지 않으며, 수리가 필요하지 않으며, 어떤 방식으로든 모양을 만들 수 있고, 부식 방지 역할을 하는 양극 산화 처리된 색상을 사용할 수 있습니다.

알루미늄 탱크는 두 가지 유형으로 구성됩니다. 액체 공격성 물질(신 오일 및 석유 제품, 아세트산, 농축 질산 및 기타 산)을 저장하기 위한 것입니다. 액화 가스 저장용.

여러 나라에서 서로 다른 시기에 제작된 탱크는 용량이 500m에서 3,500m에 이르며 상태가 양호합니다.

알루미늄 등급 AMg2M, AD31T, 1915, 1915T로 제작된 압력 및 비압력 파이프라인은 석유 및 가스, 식품 및 화학 산업의 반제품, 모르타르 및 콘크리트 펌핑에 사용됩니다.

직경 38-50mm의 두랄루민 파이프는 조립식 비계 및 비계 제작에 사용됩니다.

일반적으로 직경이 최대 200mm인 이음매 없는 전기 용접 파이프가 사용됩니다.

토양에 매설할 때 파이프는 역청 고무 매스틱 및 폴리머 재료를 사용하여 부식으로부터 보호됩니다.

건설 현장에서는 응결 시 강철에 유해한 이산화황 가스를 제거하기 위해 환기 및 굴뚝에도 알루미늄을 사용하는 긍정적인 사례가 있습니다.

알루미늄 구조 요소의 연결이 수행됩니다.:

비소모성(텅스텐) 전극과 소모성 전극을 이용한 아르곤 아크 전기 용접;
- 전기 접촉 용접(박판용)

경화 알루미늄으로 만든 요소와 다양한 두께의 부품용 리벳. 열간 리벳팅 중에 관찰되는 틈과 결정간 부식을 방지하기 위해 리벳팅은 차가운 상태에서 수행됩니다.

아연 도금 및 카드뮴 도금 볼트, 나사 및 개스킷;

볼트 연결부, 잠금 장치 및 래치의 접착제.

일반 정보.강철 및 기타 구조 재료의 열처리는 공작물, 기계 부품 및 도구를 열처리하는 기술적 프로세스로, 그 결과 재료의 미세 구조와 기계적, 물리화학적 및 기술적 특성이 변경됩니다. 구조 재료의 열처리 공정은 동소체 변형(다형성) 및 제품 재료의 화학적 조성 변화와 관련이 있습니다.

블랭크, 단조품, 스탬핑, 완제품 및 공구는 열처리를 거쳐 경도, 강도, 내마모성, 탄성, 내부 응력 제거, 가공성 향상 등 필요한 특성을 부여합니다.

열처리의 핵심은 금속을 임계온도보다 약간 높거나 낮은 온도로 가열하고, 이 온도를 유지한 후 빠르게 또는 천천히 냉각시키는 것입니다. 냉각 과정에서 금속 구조에 동소체 변화가 발생하고 그 결과 기계적 특성이 급격히 변합니다. 급냉하면 경도, 내마모성, 탄성 등이 증가하고, 서냉하면 연성, 충격강도, 가공성이 향상됩니다. 또한 소위 화학적 열 처리라고 불리는 제품 재료의 화학적 조성 변화와 관련된 열처리가 있습니다.

가열 방법과 가열 깊이에 따라 동소체 변형이 전체 단면에 걸쳐 발생하거나 공작물의 표면층에서만 발생합니다. 특정 온도로 가열하고, 이 온도를 유지하고, 특정 속도로 냉각하면 부품의 미세 구조가 전체 단면에 걸쳐 변화합니다.

가공된 부품의 표면층에 있는 화학적 조성의 변화는 부품의 강화나 다른 특성의 변화를 동반합니다.

강철의 열처리에는 다음과 같은 방법이 있습니다.

• 고체 상태에서 금속 합금의 미세 구조를 변경하고 처리된 부품의 전체 부피에 걸쳐 필요한 특성을 부여하기 위해 수행되는 강철의 체적 열처리(경화, 템퍼링, 어닐링, 표준화)
• 강철의 표면 열처리로 인해 제품 표면층에서만 구조 및 특성이 변화됩니다.
• 주로 가공되는 제품의 표면층의 구성과 구조를 변경할 수 있는 물질과 함께 금속 제품을 가열하는 화학적 열 처리입니다.
• 고주파 전류를 이용한 유도 가열뿐만 아니라 전해질의 접촉 가열 및 가열을 사용하여 수행되는 전열 처리;
• 소성 변형으로 인한 경화를 제거하기 위해 압연, 인발 및 이와 유사한 작업을 수행하는 가열 제품과 관련된 열기계적 처리입니다.

가열하면 강철로 변합니다.가열 시 강철의 변형은 상 변형이 발생하는 임계 온도에 도달하는 합금과 관련이 있습니다.

철-탄소 합금 시스템에서는 임계 온도에 대해 다음 지정이 허용됩니다. PSK 라인 온도(그림 3.6 참조)는 A 1(727°C)로 지정되고 MO 라인 온도는 A 2(768°C)로 지정됩니다. , GOS 라인 온도는 A 3 (727 ... 911 °C), 라인 온도 ES - 오전(727 ~ 1,147°C). 냉각 중에 얻은 임계온도와 가열 중에 얻은 임계온도를 구별하기 위해 냉각 시에는 문자 r(Ar 1, Ar 2)을, 가열 시에는 c(Ac 1, Ac 2) 문자를 디지털 인덱스 앞에 배치합니다.

Fe-Fe 3C 다이어그램에 따라 펄라이트가 오스테나이트로 변태하는 것은 727°C의 온도에서 완료될 수 있습니다.

(Ac 1) 느린 가열. 펄라이트가 오스테나이트로 변태하는 속도는 강의 탄소 함량에 직접적으로 의존합니다.

768°C(퀴리점 - Ac 2)의 온도에서 강철은 자기 특성을 잃습니다.

변태 과정의 마지막은 오스테나이트가 형성되고 펄라이트가 소멸되는 것이 특징입니다.

탄소 함량이 0.8% 미만인 강, 즉 초기 구조가 페라이트와 펄라이트로 구성된 아공석 강을 가열하면 다음과 같은 구조 변형이 발생합니다. 727°C의 온도에서 펄라이트는 오스테나이트로 변태합니다. 동시에 오스테나이트와 페라이트의 2상 구조가 보존됩니다. 추가 가열을 통해 페라이트는 오스테나이트로 변태하고 임계 온도 Ac 3에 도달하면 종료됩니다. 즉, GOS 라인에서.

과공석강에서 Ac 1 온도 이상으로 가열하면 시멘타이트가 오스테나이트(SE 라인에 따라)에 용해되고 임계 온도에서 끝납니다. Ac m, 즉 SE 라인에 있습니다.

구조 변태 과정을 보다 완벽하게 이해하기 위해 가열 시 펄라이트가 오스테나이트로 등온 변태하는 다이어그램을 고려해 보겠습니다(그림 1).

쌀. 1. t - 온도; τ - 시간; A - 오스테나이트; P - 펄라이트; C - 시멘타이트; v 1 및 v 2 - 가열 속도; Ac 1 - 임계 온도(공석)

펄라이트는 시멘타이트와 페라이트가 약 1:6 비율로 혼합된 혼합물이므로, 가열하면 페라이트와 시멘타이트의 계면에 오스테나이트 입자가 형성됩니다. 후속 가열 시, 시멘타이트는 오스테나이트에 용해되고 오스테나이트 입자의 추가 성장이 발생합니다. 오스테나이트 입자가 성장함에 따라 오스테나이트 내 탄소의 질량 분율은 점차 증가합니다. 가열 속도는 또한 펄라이트가 오스테나이트로 변태하는 데 영향을 미칩니다. 다이어그램에서 광선 v 1과 v 2는 서로 다른 가열 속도를 그래픽으로 나타냅니다. 가열 속도가 낮을수록 전체 상 변환 과정이 발생하는 온도가 낮아집니다.

강철의 중요한 특성은 가열될 때 오스테나이트 입자가 성장하는 경향이 있다는 것입니다. 임계점 이상에서 약간의 과열로 입자 성장이 발생하면 강철은 유전적으로 거친 입자로 간주됩니다. 과열로 인해 곡물이 자라기 시작하면 유전적으로 세밀한 곡물입니다. 결정립 성장은 제련 과정에서 철강에 들어가는 다양한 불순물에 의해 크게 영향을 받습니다. 오스테나이트 입자가 성장하는 경향은 용융 특성입니다.

입자 크기는 강의 기계적 특성에 영향을 미칩니다. 세립강은 조립강보다 충격 강도가 훨씬 높으므로 철강을 열처리할 때 이 요소를 고려해야 합니다.

실제 입자 크기는 특정 유형의 열처리 후 상온 조건에서의 입자 크기입니다. 입자 크기를 결정하기 위해 표준 척도가 채택되었습니다. GOST 5639-82*는 10점 시스템을 사용하여 입자 크기를 평가하는 척도를 제시합니다(그림 2).

쌀. 2. 표준 강철 입자 스케일(100x):1-10 - 그레인 포인트

입자 크기는 표준 눈금과 비교하여 100배 배율로 결정됩니다. 입자 크기를 결정하려면 강철을 930°C의 온도로 가열해야 합니다. 이 온도에서 입자 수가 1 - 4이면 이 강철은 유전적으로 거친 입자입니다. 결정수가 5~8개 이상인 강은 유전적으로 세립입니다. 합금 원소(바나듐, 텅스텐, 몰리브덴, 티타늄 등)는 유전적으로 미세한 매크로 구조의 형성에 기여합니다. 고온에서 이러한 강철은 모든 유형의 변형 처리(압연, 단조, 스탬핑 등)에 적합합니다. 이 경우 결정립 조대화 및 기계적 성질은 감소하지 않습니다. 일반적으로 대부분의 합금강은 연강뿐만 아니라 본질적으로 미세한 입자를 가지고 있습니다. 모든 끓는 강철은 유전적으로 입자가 거칠고 충격 강도가 낮으며 저온 취성이 높습니다.

냉각되면 강철로 변합니다.오스테나이트 조직의 강을 냉각할 때 냉각 속도에 따라 다양한 변형이 발생할 수 있습니다. 오스테나이트가 펄라이트로 등온 변태하는 다이어그램을 고려해 보겠습니다(그림 3). 오스테나이트 변태 곡선은 C자형 특성을 가지며 변태율이 동일하지 않음을 보여줍니다. 최대 변환 속도는 Ac 1(727°C) 미만으로 170°C 냉각되는 것에 해당합니다. 변환의 시작과 끝 곡선은 오른쪽으로 이동하여 가장 큰 안정성에 해당합니다.

쌀. 삼. t - 온도; τ - 시간; A - 오스테나이트; P - 펄라이트; B - 베이나이트; M - 마르텐사이트; 그리고 나머지는 오스테나이트로 유지됩니다. T - 트루스타이트; F - 페라이트; C - 시멘타이트; C - 소르비톨; v 1 및 v 2 - 냉각 속도; Mn과 Mk는 각각 마르텐사이트 변태의 시작과 끝의 온도이다. A p - 반 오스테나이트; v cr - 임계 속도

다이어그램의 왼쪽 곡선은 변태 시작의 경계에 해당하고 오른쪽 곡선은 오스테나이트 변태의 끝을 보여줍니다. 오스테나이트가 펄라이트로 변태하는 것은 확산 성질입니다.

확산 속도는 과냉각 정도 또는 냉각 속도에 따라 달라집니다. 펄라이트 변태 생성물은 라멜라 구조를 가지며 펄라이트, 소르비톨 및 트로스타이트로 정의되며 분산 정도가 다릅니다. 그러나 펄라이트가 평형 구조라면 소르비톨과 트로스타이트는 비평형 구조이며 탄소 함량은 0.8% 정도입니다. 500 ... 350 °C의 온도 범위에서는 중간(베이나이트) 변태도 있습니다. 과냉각도가 높을수록(최대 230°C) 오스테나이트는 불안정한 상태에 있고 확산 과정이 없으며 탄소로 과포화된 고용체가 형성됩니다.

강철의 마르텐사이트 변태에는 세 가지 특징이 있습니다. 첫째, 마르텐사이트 변태는 확산이 없는 특성을 가지고 있습니다. 둘째, 마르텐사이트 결정의 방향이 정해져 있습니다. 세 번째 특징은 각 강재가 특정 온도 범위에서 연속 냉각 중에 마르텐사이트 변태가 일어난다는 점이다. 마텐자이트 변태가 시작되는 온도를 마텐자이트점이라고 하며 Mn으로 표시하고, 종료 온도를 Mk로 표시합니다. 도표에서 Mn과 Mk 지점의 위치는 강의 탄소 함량과 탄소의 존재 여부에 따라 달라집니다. 합금 원소. 일반적으로 탄소 함량이 높고 합금 원소가 있으면 점의 위치가 낮아집니다.

다이어그램에 냉각 속도 그래프를 겹쳐 놓고 냉각 속도가 오스테나이트 변태 온도에 미치는 영향에 대한 다이어그램을 그려 보겠습니다. 다이어그램에서 냉각 속도가 높을수록 결과 구조가 더 많이 분산된다는 것을 알 수 있습니다. 낮은 속도 v 1에서는 펄라이트가 형성되고, 더 높은 속도 v 2 - 소르비톨 및 훨씬 더 빠른 속도 v cr - 트루스타이트가 형성됩니다. vcr보다 큰 냉각 속도에서는 오스테나이트의 일부가 마르텐사이트로 변태됩니다. 모든 오스테나이트가 Mn점까지 과냉각되어 마르텐사이트로 변하는 최소 냉각 속도를 임계 담금질 속도라고 합니다. 마르텐사이트로의 변태 과정은 실질적으로 매우 중요하며 열처리의 기초를 형성합니다.

강의 펄라이트 변태는 어닐링 공정에 사용됩니다. 마르텐사이트 - 경화 중; 중간 - 등온 경화 중.

펄라이트, 소르바이트, 트로스타이트 조직을 갖는 강의 기계적 성질은 분해 온도의 감소 정도와 페라이트-시멘타이트 조직의 분산도에 따라 달라집니다. 동시에 경도, 강도 한계, 유동성 및 내구성이 증가합니다.

마르텐사이트의 구조는 경도와 강도가 더 높으며 강의 탄소 함량에 따라 달라집니다. 마텐자이트 구조의 부정적인 요인은 취성이 증가한다는 것입니다. 이미 언급한 바와 같이, 합금 원소는 M n 및 M k 지점의 위치에 영향을 미치므로 일반적으로 감소하는 방향으로 실제 경화 속도에 영향을 미칩니다.

열처리 모드.구조와 기계적 성질을 변화시키기 위한 열처리 공정은 제품을 가열하고, 일정한 온도로 유지하고, 일정한 속도로 냉각시키는 작업으로 구성됩니다. 열처리 기술 공정의 매개변수는 합금의 최대 가열 온도, 특정 온도에서의 유지 시간, 가열 및 냉각 속도입니다.

강철 가열은 상 및 구조 변형, 물리적 및 기계적 특성의 변화가 좌우되는 주요 열처리 작업 중 하나이므로 가열 모드는 합금의 특정 특성을 얻는 데 결정적입니다. 실제로 각 부품 또는 부품 배치에 대해 기술적으로 가능한 가열 속도와 기술적으로 허용되는 가열 속도가 구분됩니다.

기술적으로 가능한 가열 속도는 가열 방법, 가열 장치 유형, 제품의 모양 및 위치, 동시에 가열되는 부품의 질량 및 기타 요인에 따라 달라집니다.

기술적으로 허용되는 또는 기술적인 가열 속도는 합금의 화학적 조성, 구조, 제품 구성 및 가열이 수행되는 온도 범위에 따라 달라집니다. 유지 시간은 제품의 전체 부피에 걸쳐 온도를 완전히 균등화하고 그에 따라 모든 상 및 구조 변형을 완료하는 데 필요한 시간입니다.

냉각은 필요한 기계적 특성을 갖춘 원하는 구조를 얻기 위해 수행되는 최종 공정입니다.

가열 온도와 냉각 속도에 따라 열처리의 주요 유형은 어닐링, 정규화, 경화 후 템퍼링으로 구분됩니다.

쌀. 4. 1 - 펄라이트 + 페라이트; 2 - 오스테나이트; 3 - 마르텐사이트; 4 - 트루스타이트; 5 - 소르비톨; 6 - 페라이트 + 펄라이트

그림에서. 그림 4는 다양한 속도로 등급 40 강철을 가열 및 냉각한 결과 얻은 미세 구조를 보여줍니다. 이러한 미세구조의 특성은 표에 설명되어 있습니다. 1.

2. 어닐링 및 정규화

가열 냉각.어닐링은 부품 및 공작물을 연화 처리하는 것으로, 임계점 내에서 특정 온도까지 가열한 후 노를 사용하여 천천히 냉각하는 과정입니다. 어닐링의 주요 목적은 압력 처리, 주조, 단조 및 용접으로 얻은 부품 및 공작물의 구조적 이질성을 제거하고 부품의 구조를 재결정화하는 것입니다(입상 펄라이트 및 시멘타이트의 미세 구조 획득 포함). 구조적 이질성을 제거하면 기계적 및 기술적 특성의 변화가 발생하고 내부 응력 제거, 취약성 제거, 경도 감소, 강도, 연성 및 인성 증가, 압인성 및 기계 가공성 향상이 발생합니다. 실제로는 1종과 2종의 어닐링이 구별됩니다.

첫 번째 종류의 어닐링 - 안정된 평형 구조를 얻기 위해 비평형 구조를 갖는 부품 및 공작물을 가열하는 것입니다.

두 번째 종류의 어닐링 - 이는 임계 온도 이상으로 부품 및 공작물을 가열한 후 구조의 안정적인 상태를 얻기 위해 천천히 냉각하는 것입니다. 임계 온도 이상으로 부품과 공작물을 가열하면 금속 구조의 완전한 재결정화가 보장됩니다. 예를 들어, 주조 또는 단조품의 탄소 구조강 등급 40은 페라이트 및 펄라이트의 큰 입자 형태로 변형된 구조를 갖습니다(그림 5, a). 이 강철을 Ac 3 이상의 온도로 가열하면 변형된 조직은 오스테나이트로 변태하고, 천천히 냉각하면 규칙적인 모양의 페라이트와 펄라이트의 작은 입자 형태의 평형 조직으로 변태합니다(그림 5, b). 이 구조는 높은 경도, 취성 및 낮은 기계 가공성을 특징으로 합니다. 완전 소둔 후 조직이 커지고 펄라이트 입자가 고르게 분포되어 경도가 감소하고 가공성이 향상됩니다. 이것이 부품과 공작물을 어닐링하는 과정의 본질입니다.

쌀. 5. 주조 및 단조(a) 및 정규화 후(b)의 결과로 얻은 강종 40의 미세 구조

고품질 어닐링을 결정하는 중요한 요소는 강철 등급과 탄소의 질량 분율에 따라 철-탄소(시멘타이트) 다이어그램에서 결정되는 가열 온도의 올바른 선택입니다. 따라서 아공석강은 임계 온도 Ac 3 + (20 ... 30 ° C)로 가열되고, 과공석강은 부분 어닐링을 위해 임계 온도 Ac 1 + (20 ... 30 ° C)로 가열됩니다. 임계 온도 Ac 3 이상으로 강철을 가열할 때 또는 Ac m(등급에 따라) 펄라이트의 미세조직은 세립 오스테나이트의 미세조직으로 변합니다.

고품질의 어닐링을 위해서는 가열 속도와 온도, 냉각 속도를 올바르게 선택해야 합니다.

어닐링의 종류.실제로 완전, 불완전, 저온, 등온, 레벨링 또는 확산과 같은 유형의 어닐링이 사용됩니다(그림 6).

완전 어닐링 변형된 미세 구조를 재결정화하기 위해 아공석강과 과공석강을 스탬핑, 단조 및 주조하는 과정을 거칩니다. 완전한 어닐링을 위한 가열 온도는 임계점 Ac 3 (그림 7, a)보다 20 ... 30 °C 높게 선택되고 퍼니스와 함께 500 °C의 온도로 냉각된 다음 공기 중에서 냉각됩니다. 완전한 어닐링 후 변형된 조직이 수정되고 입자가 미세화되며 펄라이트 및 페라이트 입자가 부품 단면 전체에 고르게 분포됩니다. 동시에 경도는 감소하고 충격 강도, 강도 및 연성은 증가하며 가공성은 향상되고 가장 중요한 것은 내부 응력이 완화됩니다.

쌀. 6.

쌀. 7. 탄소강의 완전 (a) 및 불완전 (b) 어닐링 계획:

부분 어닐링 주로 과공석강으로 만들어진 부품 및 공작물에 사용됩니다. 아공석강의 경우 이러한 유형의 어닐링은 단조, 스탬핑 및 주조에 사용되며 미세 구조는 올바른 평형 세립 형상을 갖습니다. 불완전한 어닐링(그림 7, b) 동안 부품은 임계 온도 Ac 1 + (20 ... 30 ° C)로 가열되고 이 온도에서 유지되며 퍼니스와 함께 온도 Ac 1 - (20 )로 냉각됩니다. .. 30 ° C), 이 온도에서 유지된 다음 퍼니스와 함께 500 ° C의 온도로 냉각된 다음 부품이 공기 중에서 냉각됩니다.

불완전한 어닐링으로 인해 입상(구상화) 펄라이트 또는 입상 시멘타이트의 미세 구조가 생성됩니다. 동시에 내부 응력도 감소합니다. 새롭게 획득된 입상 펄라이트 미세구조는 경도를 감소시키고 연성과 인성을 증가시킵니다. 가공성이 향상됩니다.

불완전 어닐링을 통해 내부 응력이 완화되고 뒤틀림 및 미세 균열 형성이 방지되며 부품 및 공작물의 가공성이 향상됩니다. 가열되면 작업물을 오븐에 오랫동안 보관하여 완전히 예열한 다음 오븐과 함께 냉각시킵니다(60 °C/h 이하의 속도). 불완전한 어닐링의 목적과 부품에서 발생하는 물리화학적 과정은 구형화 어닐링과 유사합니다.

저온 어닐링 단조, 스탬핑 및 주조로 얻은 부품 및 공작물에 사용되며 구조가 특별한 변형을 겪지 않고 평형 상태에 있으며 수정이 필요하지 않으며 재결정이 필요하지 않습니다. 이에 가공물에 저온 어닐링을 가해 내부 응력을 완화하고 절삭, 인발을 통한 가공성을 향상시킵니다. 이러한 목적을 위해 부품은 임계점 Ac 1 미만으로 가열됩니다. 가열은 최대 150°C/h의 속도로 천천히 수행되며 이 온도를 유지합니다. 장시간 노출 후 부품은 퍼니스와 함께 또는 공기 중에서 냉각됩니다.

등온 어닐링 합금 및 탄소강으로 만들어진 작은 부분의 주제 부품. 이 경우 구조용 강은 임계점 Ac 1보다 30 ... 40 °C 높은 온도로 가열되고 공구강은 임계점 Ac 3보다 50 ... 100 °C 높은 온도로 가열됩니다. 가열 및 예열(유지) 후 부품은 다른 용광로(욕조)로 옮겨져 처음에 얻은 온도보다 50 ... 100 ° C 낮은 온도로 냉각됩니다.

프로세스. 이 온도에서 부품은 오스테나이트가 입상 펄라이트로 완전히(등온) 분해될 때까지 유지됩니다. 이 열 작업 동안 경도는 감소하고 강도와 연성은 증가하며 다양한 기술 작업에 의한 가공성이 향상됩니다. 합금강 등급 KhVG로 만들어진 단조품의 등온 어닐링 다이어그램이 그림 1에 나와 있습니다. 8, 에이.

도표에서 볼 수 있듯이 단조품은 단조 후 가열되는 단계적인 방법을 사용합니다. 먼저 임계점 Ac 1보다 50 ... 100 ° C 아래로 냉각되고 이 온도에서 유지된 다음 임계점 Ac 1보다 20 ... 50 ° C 이상 가열되어 이 온도에서 오랫동안 유지됩니다. 용광로와 함께 냉각됩니다.

등온 어닐링의 한 종류는 다음과 같습니다. 입상 펄라이트에 어닐링 (그림 8, b). 입상 펄라이트의 어닐링은 오스테나이트가 입상 펄라이트로 완전히 분해될 때까지 단계적으로 가열 및 냉각하여 수행됩니다. 먼저 임계점 Ac 1 + (20 ... 30 ° C)까지 가열 된 다음 Ac 1 (700 ° C) 미만의 온도로 냉각 된 다음 다시 500 ... 660 ° C의 온도로 가열됩니다. . 마지막 온도에서 장기간 노출된 후 부품은 공기 중에서 냉각됩니다.

쌀. 8. 합금강 등급 HVG로 만들어진 입상 펄라이트 단조품에 대한 등온 어닐링(a) 및 어닐링 계획:t - 온도; τ - 시간; Ac 1, Ac 3 - 임계 온도

철-탄소 합금으로 만들어진 주조물을 포함한 대부분의 주조물에서 결정(알갱이)의 화학적 조성의 이질성이 얻어집니다. 소위 결정간 이온(수지상 또는 띠형) 용해라고 합니다. 이러한 화학적 이질성을 제거하기 위해 실제로 사용됩니다. 수준 측량 , 또는 확산 , 가열 냉각 (균질화). 이러한 유형의 어닐링을 위해 주물은 일반적으로 최대 1,000 ~ 1,100 ° C의 고온으로 가열되고 이 온도에서 오랫동안 유지된 다음 용광로와 함께 천천히 냉각됩니다. 고온에서는 불균일하게 집중된 일부 화학 원소의 원자가 더 이동성이 높아지며 한 결정에서 다른 결정으로 확산됩니다. 큰 결정(수상돌기)과 작은 결정 모두 화학적 조성의 화학적 정렬이 있습니다.

확산 어닐링 후에는 거친 입자 구조가 얻어지며, 이는 추가적인 완전 또는 불완전 어닐링이 필요합니다. 추가 압력 처리가 필요한 공작물이 이러한 어닐링을 받은 경우 이러한 공작물은 가공 전에 추가 어닐링을 거치지 않습니다. 이러한 부품은 압력 처리(단조, 스탬핑, 인발) 후에만 한 가지 유형의 어닐링을 거칩니다.

어닐링 중 결함.어닐링 중에 기술 조건 위반으로 인해 부품 및 공작물의 과열, 소손, 탈탄 및 산화와 같은 결함이 발생할 수 있습니다.

과열 고온에서 온도 체제가 관찰되지 않고 오븐에서 기술적으로 정당화되지 않은 장시간 노출 중에 발생합니다. 이 경우, 과열구조라 불리는 조잡한 구조가 나타난다.

거친 입자 구조는 연성을 감소시키고, 균열을 형성하는 경향이 있으며, 인장 응력 및 부품의 뒤틀림을 발생시킵니다. 과열은 열간 변형을 위해 공작물을 가열할 때, 복잡한 구성의 제품을 어닐링할 때, 임계 온도보다 훨씬 높은 온도로 가열할 때 또는 기술적으로 정당화된 온도에서 장기간 노출할 때 발생할 수도 있습니다.

과열은 수정 가능한 결함입니다. 이를 수정하려면 모든 온도 조건을 준수하여 완전 어닐링을 수행해야 합니다.

심각한 과열은 빠른 입자 성장을 동반하며 이로 인해 입자의 경계가 손상됩니다. 입자 경계의 손상을 호출합니다. 탈진 . 번아웃은 금속이 장기간 고온에 보관될 때 발생합니다. 이 경우 때때로 결정립계의 부분 용융 또는 활성 산화가 발생합니다. 부분이 약해집니다.

과도한 연소는 회복 불가능한 결함이며 어닐링 결함입니다.

탈탄소화 그리고 산화 부품과 공작물은 염욕, 전기 및 화염로에서 어닐링됩니다. 이러한 가열 방법을 사용하면 부품 표면이 다양한 가스와 상호 작용합니다. 노출 정도와 부품 표면과의 화학적 상호 작용에 따라 시약은 산화(산소, 일산화탄소, 수증기)와 탈탄(산소, 수소, 수증기)으로 구분됩니다.

노의 산화 특성은 연료와 그 화학적 조성, 노의 분위기, 부품이 노에 있는 시간 및 건축 자재의 유형에 따라 결정됩니다. 산화로 인해 부품 표면에 금속 스케일이 발생하고 크기가 변하며 스케일을 청소하기 위한 추가 기술 작업 비용이 발생합니다.

어닐링 결함인 탈탄은 로 분위기에 존재하는 산소가 철보다 먼저 탄소를 산화한다는 사실, 즉 탄소가 부품 표면의 작은 깊이까지 연소된다는 사실에 의해 발생합니다. 산소가 탄소와 철을 동시에 산화시키면 스케일이 형성되고 금속 폐기물이 발생합니다. 용광로 분위기에 증기가 있으면 탈탄소화가 매우 활발하게 발생합니다. 탈탄은 경화성을 감소시키거나 일반적으로 경화에 대한 내성을 유발하고 피로강도를 감소시키며 부품 표면의 화학적 성질을 악화시킵니다.

부품의 탈탄을 방지하려면 퍼니스 분위기에 건조 수소, 일산화탄소 또는 불활성 중성 가스가 포함되어 있어야 합니다. 또한 어닐링 중에 부품은 점토, 숯 또는 주철 부스러기로 코팅된 밀폐된 상자에서 가열됩니다.

표준화.정규화는 부품 및 공작물을 열처리하는 과정으로, 임계 온도 Ac 3 또는 Ac m+ (30 … 50 °C), 이 온도로 유지되고 공기 중에서 냉각됩니다. 정규화 과정에서 미세한(분산된) 펄라이트의 미세조직이 얻어집니다. 동시에 경도와 강도는 약간 감소하고 연성과 충격강도는 증가하며 가공성은 향상됩니다.

정규화를 위한 가열 온도는 철-탄소 다이어그램의 강철 부분에 따른 강철의 등급과 탄소의 질량 분율에 따라 선택됩니다. 정규화의 목적은 강철의 구성, 구체적인 성형 후 처리 및 부품 설계에 따라 다릅니다.

예를 들어, 저탄소강은 가공성을 향상시키기 위해 어닐링 대신 정규화됩니다. 경화 전에 공구 탄소강은 시멘타이트 네트워크를 제거하고 미세한 펄라이트 구조를 얻기 위해 표준화 작업을 거칩니다. 완전 어닐링 후(인도된 상태) 강철 등급 30은 다음과 같은 특성을 갖습니다. 강도 - 440MPa; 가소성 - 17%; 경도 - 179 HB; 충격 강도 KSV - 62 J/cm2. 정규화 후에는 동일한 특성이 다소 변경됩니다. 강도는 390 MPa입니다. 가소성 - 23%; 경도 - 143 ... 179 HB; 충격 강도 KSV - 49 J/cm2. 이 예는 직경이 최대 100mm인 단조품에 대해 취해진 것입니다. 보시다시피 정규화 후에는 부품의 금속 구조가 안정화되어 기계적 특성이 배송된 상태보다 약간 낮아집니다. 이 요소는 공작물 절단의 가공성을 크게 향상시킵니다.

정규화 과정에서 어닐링 결함과 유사한 결함이 발생하지만 덜 뚜렷한 형태입니다. 예를 들어, 금속이 약간 과열되어도 소진되지 않습니다. 부분 탈탄으로 인해 스케일 및 금속 폐기물이 생성되지 않습니다.

3. 담금질 및 템퍼링

경화.경화는 강철을 임계 이상의 온도로 가열하고 이 온도를 유지한 후 급속 냉각하는 것입니다. 경화로 인해 경도, 강도, 탄성, 내마모성 및 기타 기계적 특성이 증가합니다.

냉각 속도는 오스테나이트 미세 구조가 준안정 마르텐사이트 미세 구조로 분해되는 임계 속도보다 훨씬 높아야 합니다. 알려진 바와 같이, 이 미세구조는 오스테나이트의 미세구조와 마찬가지로 균일한 탄소 용해도를 가지고 있습니다. 미세구조를 고정시켜 균일한 탄소 용해도를 유지하는 것이 경화의 주요 목적입니다.

임계 냉각 속도 또는 그보다 훨씬 높은 냉각 속도에서 오스테나이트의 물리화학적 상태는 균일한 탄소 용해도로 고정됩니다.

경화 과정에서 미세구조의 변화에 ​​따라 기계적 성질(경도, 충격강도), 물리적 성질(자기성, 전기저항 등), 화학적 성질(화학조성의 균일성, 내식성)이 변화됩니다.

경화의 주요 목적은 높은 경도, 내마모성, 강도 증가, 탄성 및 연성을 감소시키는 것입니다. 이러한 모든 특성은 다음과 같은 기술 열처리 체제를 관찰하여 형성됩니다.

• 가열온도;
• 가열 속도 및 유지 시간;
• 열매체;
• 냉각 속도.

경화온도 선택.경화를 위한 가열 온도는 이론적으로 Fe - Fe 3 C 다이어그램에서 결정됩니다. 탄소강의 경우 GSK 라인보다 30 ... 50 ° C 높아야 합니다(그림 3.6 참조). 임계 온도 Ac 3 + (30 ... 50 °C), 공석 및 과공석 강의 경우 - 임계 온도 Ac 1 + (50 ... 70 °C).

합금강의 경우 경화를 위한 가열 온도는 직경, 자기 또는 시험 경화의 세 가지 방법으로 결정됩니다.

화학적 조성 및 미세 구조의 특성 측면에서 합금강이 더 복잡할수록 경화를 위한 가열 온도가 더 높아야 한다는 것이 확립되었습니다. 왜냐하면 높은 온도에서만 바나듐, 텅스텐, 몰리브덴, 티타늄 및 크롬의 탄화물이 생성되기 때문입니다. 오스테나이트에 성공적으로 용해되었습니다. 이 경우 기본적으로 탄소강의 경화 온도를 선택할 때 임계점 Ac 1, Ac 3 및 Ac m. 경화 합금강의 가열 온도는 임계 온도보다 250 ~ 300°C 증가하고 고속강의 경우 400 ~ 450°C 증가합니다.

난방 및 냉방 모드.가열 시간은 부품 및 공작물의 단면적, 가열 장치의 설계 및 성능에 따라 다릅니다. 예를 들어, 전기 공기로에서 가열할 때 가열 시간은 평균적으로 부품 단면 1mm당 1분의 비율로 결정됩니다. 소금욕의 가열 속도는 전기로보다 2배 더 짧습니다. 왜냐하면 소금욕의 가열 속도가 2배 더 높기 때문입니다. 부품을 주어진 온도로 가열한 후, 전체 단면에 걸쳐 완전한 상 변형 및 가열이 완료될 때까지 유지됩니다. 유지 시간의 지표는 초기 펄라이트 + 페라이트 조직이 오스테나이트 조직으로 변태하는 것입니다. 실습에 따르면 부품의 색상이 퍼니스(아래, 벽, 지붕)의 색상과 동일해지면 부품에 대해 지정된 가열 온도가 발생하는 것으로 나타났습니다.

가열 속도와 측면(음성) 현상은 모두 가열 장치(단조, 용광로, 욕조)의 환경에 따라 달라집니다. 부정적인 현상에는 경화된 부품의 탈탄 및 산화가 포함됩니다. 단조 및 전기(머플) 용광로에는 공기 환경이 포함되어 있으며, 산소가 경화되는 부품을 산화시킵니다. 소금욕에서 소금은 부품을 산화시킬 뿐만 아니라 탈탄소화합니다. 용융 금속(납)이 포함된 욕조는 가열된 부품의 경화에 부정적인 영향을 미치지 않습니다.

오스테나이트 조직이 완전히 얻어지기까지 필요한 시간은 부품 가열 시간의 1/5입니다. 기술적으로 건전한 가열, 유지 및 냉각 체제에 따라 큰 내부 응력의 출현, 균열 및 기타 경화 결함의 형성이 제거됩니다. 반면, 기술적 시간 체제는 부품의 표면 산화 및 탈탄소화를 제거합니다.

경화되는 부품의 구조와 특성은 경화 중 냉각 속도에 따라 달라집니다. 오스테나이트 조직이 경화 조직(마르텐사이트)으로 변태하는 냉각 속도를 임계 경화 속도라고 합니다. 이 시간 모드는 부품의 필요한 미세 구조에 따라 선택됩니다. 가장 높은 냉각 속도는 마르텐사이트의 미세 구조를 제공하고 가장 낮은(천연) 소르비톨을 제공합니다.

담금질 미디어.담금질 매체와 그 냉각 능력은 오스테나이트 분해의 새로 형성된 미세 구조에서 탄소의 균일한 용해 고정을 보장합니다. 오스테나이트가 마르텐사이트로 분해되는 온도 범위에서는 내부 응력을 줄이기 위해 서냉이 필요합니다. 완전한 경화를 얻으려면 냉각 용량이 다른 냉각기가 사용됩니다. 이 능력은 냉각수의 온도 저하, 금속의 열용량, 열전도율, 냉각 매체의 일정한 온도 유지, 순환 속도, 기화 온도 감소 및 냉각수의 점도 감소 등 여러 요인에 따라 달라집니다. 이러한 모든 요소는 냉각 속도를 증가시킵니다.

담금질 매체로는 물, 식염 수용액, 오일, 공기, 미네랄 및 기타 물질과 같은 용액과 액체가 사용됩니다.

강도에 따라 쿨러는 다음 그룹으로 나뉩니다.

• 약함 - 공기 흐름, 용융 염, 뜨겁고 비눗물;
• 보통 - 스핀들 오일, 변압기 오일, 1% 물을 함유한 용융 염욕;
• 중간 작용 - 석회, 글리세린 및 액체 유리의 냉수 용액;
• 강함 - 깨끗한 냉수, 냉수 용액에 담긴 식염, 증류수 및 수은.

냉각 속도는 경화되는 부품의 냉각(침수) 방법에 따라 달라집니다. 이 경우 경화할 부품을 물이나 기름에 담그면 세 가지 냉각 단계가 구분됩니다.

• 추가 열 전달(필름 비등)을 방지하는 스팀 재킷의 출현;
• 증기 재킷의 파괴 및 냉각 속도의 증가(핵 비등);
• 끓는점 이하의 온도에서 발생하는 냉각수의 대류.

이 모든 단계에서 냉각 속도가 빨라지고 단계마다 온도 조건이 낮아집니다. 또한 핵비등 범위에 따라 달라집니다.

이러한 유형의 냉각 매체는 기술적 타당성, 부품 금속의 화학적 조성, 필요한 물리적 및 기계적 특성에 따라 선택됩니다.

물과 그 용액은 더 강력한 냉각제입니다. 그러나 물에는 심각한 단점이 있습니다. 담금질 과정에서 수온이 상승하면 냉각 능력이 급격히 떨어집니다. 또한 물은 마르텐사이트 변태 온도 범위에서 냉각 속도가 높습니다.

염, 알칼리 및 소다의 수용액은 냉각 속도를 증가시키고 핵 비등 범위도 증가시킵니다. 냉각 매체로서 다양한 유형의 오일이 냉각 속도를 감소시키고 마르텐사이트 변태 과정이 더욱 안정적입니다. 오일의 단점은 가연성과 부품 표면의 화상 형성입니다.

경화성 및 경화성.경화성은 강철의 탄소 질량 분율에 따라 달라집니다. 강철에서 탄소의 질량 분율이 클수록 이 강철의 경화성은 높아집니다. 탄소 질량 비율이 최대 0.3%인 강철과 GOST 380-2005에 따른 일반 품질의 탄소 구조용 강철은 경화될 수 없습니다. 왜냐하면 이 강철 그룹에서 탄소는 매우 다양하기 때문입니다. 경화 온도 선택이 탄소의 질량 분율에 따라 수행되고 일반 품질의 강철에서는 그 함량을 정확하게 결정할 수 없다는 점을 고려하면 이 강철 그룹은 경화 대상이 아닙니다.

모든 공구강뿐만 아니라 탄소 질량 분율이 0.3% 이상인 고품질 탄소 구조강 및 합금강은 경화됩니다.

강의 담금질성은 담금질 깊이, 즉 담금질 과정에서 마르텐사이트, 트루스테이트 또는 소르바이트의 미세 구조를 형성하는 능력을 나타냅니다.

경화성은 임계 냉각 속도에 따라 달라지며 결과적으로 미세 구조를 변경하지 않는 오스테나이트의 안정적인 능력에 따라 달라집니다. 차가운 상태로 남아 있는 오스테나이트의 구조를 과냉각 오스테나이트라고 합니다.

전체 단면에 걸쳐 부품의 임계 냉각 속도가 동일하면 부품은 경화성을 갖게 됩니다. 즉, 전체 단면에 걸쳐 마르텐사이트 구조가 있게 됩니다. 전체 단면의 냉각 속도가 코어 쪽으로 감소하면 코어에는 페라이트, 페라이트 + 펄라이트, 소르비톨 또는 트로스타이트가 포함됩니다. 단면이 큰 부품의 코어는 코어의 냉각 속도가 느리고 자연스럽기 때문에 사실상 경화를 허용하지 않습니다.

모든 합금 원소는 경화성을 증가시킵니다. 예를 들어, 니켈은 경화성 및 경화성을 크게 증가시키는 데 기여합니다. 망간, 크롬, 텅스텐, 몰리브덴은 담금질 및 템퍼링 온도를 높이고 부품 및 공구의 담금질 및 담금질성을 증가시키므로 담금질을 받는 모든 합금강은 담금질성이 높고 탄소강은 담금질성이 낮습니다. 전체 단면에 걸쳐 경화를 통해 부품의 경도는 동일합니다. 비관통 경화를 사용하면 표면에서 코어로 갈수록 감소합니다. 부품의 표면에는 마르텐사이트 구조가 있고 코어에는 트루스테이트 구조가 있습니다. 강철 내 탄소의 질량 분율이 낮을수록 트루스타이트 구조가 커지고 경도가 낮아지며, 그 반대도 마찬가지입니다.

경화 중 부품의 경화성은 중요한 매개변수로 평가됩니다. 이 매개변수는 부품의 최대 직경(단면)을 나타내며, 부품의 코어는 반마르텐사이트 경화 구조를 갖습니다. 일반적으로 탄소 구조강 및 공구강의 경우 임계 매개변수는 10 ... 20mm이고 합금강의 경우 최대 100mm 이상입니다(탄소 및 합금 원소의 질량 분율에 따라 다름). 또한 경화성은 냉각 매체에 따라 달라집니다. 물은 기름보다 경화성이 더 높습니다.

담금질 후 탄소 질량 분율이 0.2%(물에서 냉각)인 강철의 경도는 25HRC이고, 담금질 후 탄소 질량 분율이 0.5%인 강철의 경도는 45HRC입니다. 결과적으로 강철에 탄소가 많을수록 경화 중에 얻은 부품의 경도가 높아지고 결과적으로 경화 깊이가 커집니다. 탄소공구강의 경화 깊이를 결정하기 위해 정사각형 또는 원형 단면(21 ... 23 mm)을 고온 담금질한 후 길이 100 mm의 샘플을 준비합니다. 샘플 중간에 5 ... 7 mm 깊이의 절단이 이루어집니다. 완성된 샘플은 다음 온도에서 경화됩니다: 760; 800; 840℃ 경화된 샘플은 진자 파일 드라이버(또는 프레스)에서 파괴됩니다. 경화성(경화층) 또는 비경화성(비경화층)의 깊이, 과열 또는 경화 균열은 파단 상태 및 유형에 따라 결정됩니다.

표준 척도를 사용하여 다양한 온도에서 경화된 샘플의 경화 깊이 그룹(또는 점수)을 결정합니다. 표준 척도에서 각 그룹(0~V)은 경화성, 인성 코어, 경화되지 않은 영역 및 경화 균열을 통해 0.3mm~9mm의 경화성 깊이에 해당합니다. 이 모든 것은 샘플의 파손에 의해 시각적으로 결정됩니다. 또한, 시료의 파단을 통해 경화조직(마르텐사이트, 세미마르텐사이트, 트루스타이트, 소르바이트)이나 미경화부(펄라이트 또는 페라이트 + 펄라이트)를 판별하는 것이 가능합니다.

그림에서. 9는 일반적으로 담금질 및 물 냉각 후 직경 12 ... 60 mm의 강철 등급 40 (GOST 1050-88 *) 샘플을 보여줍니다. 샘플 1~4는 마르텐사이트 조직이 형성되면서 완전 경화되었습니다(연속 경화성). 직경이 증가함에 따라 연속 경화가 형성되지만 구조는 임계 경화 속도에 따라 달라집니다: 마르텐사이트, 세미마르텐사이트, 트루스타이트 및 소르비톨. 샘플의 단면 경도도 구조에 따라 25~46HRC 범위로 다양합니다. 샘플 직경이 증가함에 따라 임계 담금질 속도는 감소합니다. 샘플의 단면 구조는 마르텐사이트, 세미마르텐사이트, 트루스타이트, 소르비톨 및 펄라이트(또는 펄라이트 + 페라이트)입니다. 샘플 단면의 경도는 25 ... 46 HRC입니다. 소르비톨 + 펄라이트 구조를 갖는 샘플의 코어는 높은 충격 강도와 강도를 갖습니다.

쌀. 9. a - 물에 담금질하고 냉각시킨 후; b - 오일로 담금질 및 냉각한 후; - 마르텐사이트; - 반마르텐사이트; - 족저염; - 소르비톨; - 펄라이트(또는 펄라이트 + 페라이트)

지속적인 경화(물 속에서 냉각) 동안 샘플 1 - 4는 부서지기 쉽습니다.

실제로 경화성을 결정하기 위해 다음 방법이 사용됩니다.

• 샘플의 파괴 구조에 의해;
• 여러 지점(표면에서 코어까지)의 단면을 따라 경도 시험기 유형 TK에서;
• 최종 경화 방법으로.

연속 경화가 필요한 부품의 직경을 결정하려면 다음 조건을 충족해야 합니다. 임계 경화 직경은 제품 직경보다 커야 합니다.

최종경화법을 사용하여 강의 담금질성을 결정할 때 다양한 도표를 사용하여 담금질 깊이를 결정하는 것이 좋습니다.

경화 결함.경화 조건(가열 온도, 냉각 방법 등)을 위반하면 부품 및 공구에 다양한 유형의 결함이 발생할 수 있습니다.

• 변형, 뒤틀림 및 균열;
• 경도가 부족함;
• 취약성 증가;
• 부드러운 반점 형성;
• 크기 조정;
• 내부 응력;
• 산화 및 탈탄소화.

휴가.템퍼링은 저온(150 ... 650 ° C)으로 경화한 후 부품을 가열하는 기술 프로세스입니다. 임계점 Ac 1 아래에서 이 온도를 유지하고 공기 중에서 천천히 자연 냉각됩니다.

템퍼링의 목적은 경화 후 부품의 내부 응력을 제거하고 충격 강도를 높이며 취성을 줄이고 경도를 부분적으로 줄이는 것입니다. 이러한 지표는 부품의 안정적인 금속 구조를 얻는 것과 관련하여 달성됩니다. 템퍼링 온도는 경화되는 부품의 유형과 템퍼링 목적에 따라 다릅니다. 실제로는 낮음, 중간, 높음 휴일이 사용됩니다.

낮은 휴가 내부 응력을 완화하고 합금 및 탄소강으로 만든 공구의 충격 강도를 높이는 데 사용됩니다. 저온 템퍼링 중에 부품은 150 ... 250 ° C의 온도로 가열되고 이 온도로 유지되며 공기 중에서 냉각됩니다. 동시에 경화 후 얻은 절삭 공구의 경도와 내마모성이 보존됩니다.

로우 템퍼링은 절단 및 측정 도구, 볼 및 롤러 베어링 부품, 영구 자석, 합금 구조용 표면 경화 및 고강도 강철로 만든 기계 부품에 적용됩니다.

평균 휴일 스프링, 스프링, 충격 및 스탬핑 도구, 토션 바 등 탄성 부품에 사용됩니다. 이러한 유형의 템퍼링을 사용하면 부품이 300 ... 500 ° C의 온도로 가열되고 전체 단면에 걸쳐 가열되고 공기 중에서 냉각됩니다. . 냉각 후, 강화된 트루스타이트 구조가 획득됩니다. 템퍼링 후 경화 중에 얻은 부품의 경도가 눈에 띄게 감소합니다. 충격 강도가 급격히 증가하여 반복 인성이 증가합니다(이 특성은 탄성 부품에 필요함).

성탄절 샤프트, 스핀들, 기어 블록, 클로 커플링, 래칫 메커니즘 등 무거운 하중 하에서 작동하는 고품질 탄소 구조 및 합금강의 기계 부품용으로 생산됩니다. 강철 등급에 따라 경화 및 고템퍼링 후 부품의 경도, 35 ... 47HRC입니다.

고온 템퍼링 중에 부품은 500 ... 650 ° C의 온도로 가열되고 이 온도에서 유지되며 공기 중에서 냉각됩니다 (경우에 따라 퍼니스와 함께). 템퍼링 후 부품의 구조는 소르비톨로 템퍼링됩니다. 부품은 높은 내마모성, 강도, 충격 강도 및 상대적 연성을 갖습니다. 실제로 가열 중 부품이 변형되는 고온 템퍼링도 사용됩니다(그림 10). 부품은 임계 온도 Ac 1과 Ac 3 사이에서 변형됩니다. 변형 후 부품은 Ac 1 미만의 온도까지 천천히 냉각된 다음 가열, 유지 및 천천히 냉각됩니다.

쌀. 10. t - 온도; τ - 시간; Ac 1, Ac 3 - 임계 온도; M n - 마텐자이트 변태 시작 온도

개선 - 강철을 경화시킨 후 고온 열처리하는 과정입니다. 이 열 작동은 교번 하중을 포함하여 구조용 강철 등급 30, 35, 40, 45, 50, 40X 등으로 만들어진 중요한 기계 부품에 사용됩니다.

노화 미세 구조를 눈에 띄게 변경하지 않고 합금의 특성을 변경하는 과정입니다. 정상적인 조건 (18 ... 20 ° C)에서 경도, 강도 및 연성의 변화가 발생하면 이러한 노화를 자연적이라고합니다. 공정이 고온 (120 ... 150 ° C)에서 발생하면 노화를 인공이라고합니다.

자연 노화의 경우 부품은 인공 노화로 몇 달 동안 지속됩니다 - 24 ... 36 시간 노화 과정에서 부품 구조의 화학 원소 (탄소, 실리콘, 망간 및 합금 첨가제)의 용해도는 다음과 같습니다. 안정화되고 그에 따라 구조도 안정화됩니다.

열처리로서의 템퍼링은 경화 후 필수 작업이며 부품 냉각 직후 경화와 동시에 수행됩니다.

4. 화학열처리

표면 경화.기계 부품, 메커니즘 및 도구 작동 중에 부품 및 도구의 작업(마찰) 표면이 마모되므로 다시 연마하거나 완전히 교체해야 합니다.

작업 표면이 작은 깊이까지 마모되면 심각한 결과를 초래할 수 있습니다. 작업 표면에 높은 내마모성, 신뢰성 및 내구성을 부여하기 위해 이러한 표면을 경화시키는 다양한 기술 방법이 사용됩니다. 다음과 같은 유형의 코팅이 존재합니다.

• 단일 성분 코팅 - 탄소, 질소, 크롬, 탄탈륨, 망간 등 하나의 화학 원소(금속 또는 비금속)로 표면을 포화시킵니다.
• 2 성분 코팅 - 탄소 + 크롬, 탄소 + 붕소, 탄소 + 질소, 탄소 + 망간, 탄소 + 황 등 두 가지 화학 원소 (금속 및 비금속)로 표면을 포화시킵니다.
• 다중 성분 코팅: 탄소 + 크롬 + 질소, 탄소 + 붕소 + 질소, 탄소 + 인 + 질소, 크롬 + 암모늄 + 실리콘 등

별도의 그룹은 탄화물, 질화물 및 산화물과 같은 화합물로 만든 코팅으로 구성됩니다.

기술 프로세스의 눈에 띄는 차이로 인해 작업(마찰) 표면의 경화는 온도 또는 기타 물리적, 화학적 프로세스의 영향을 받아 금속 또는 비금속으로 표면을 포화시키는 것으로 구성됩니다.

의도된 목적에 따른 화학적 열 처리는 두 그룹으로 나뉩니다.

• 부품 작업 표면의 내마모성과 표면 경도를 높이기 위해 고안된 화학적 열 처리입니다. 이러한 유형의 가공에는 침탄, 질화, 연질화 및 확산 금속화가 포함됩니다.

• 높은 마찰 방지(극압) 특성을 얻기 위해 사용되는 화학적 열 처리입니다. 부품 표면을 포화시키는 화학 원소는 마찰 표면의 긁힘과 들러붙음을 방지합니다. 이 유형에는 황화, 납 도금, 텔루레이션 등이 포함됩니다.

따라서 화학적 열 처리는 일반적으로 확산 방식을 사용하여 부품의 표면층을 금속 또는 비금속으로 고온에서 포화시키는 기술 공정이라고합니다.

화학열처리는 경도, 내마모성, 내식성, 피로저항성을 높이고 장식적인 마무리를 위해 사용됩니다.

부품의 화학적 열 처리는 일부 매체(침탄기)에서 수행되며, 그 매체의 원자는 이러한 부품의 표면으로 확산될 수 있습니다. 화학적 열 처리 공정은 해리, 흡착, 확산의 세 단계로 구성됩니다. 분리 - 확산에 의해 부품의 금속(합금)에 용해될 수 있는 화학 원소(금속 및 비금속) 원자가 방출되는 것입니다. 이 과정은 기체 환경에서 발생합니다. 흡착 - 이것은 화학 원소(금속 및 비금속)의 분리된(해리된) 원자가 부품 표면과 접촉하고 부품의 금속 원자와 화학 결합이 형성되는 것입니다.

확산 포화 원소가 금속 부품의 원자 격자에 침투하는 과정입니다.

부품의 가열 온도가 높을수록 세 단계 모두 더 빨리 통과됩니다. 이 공정은 임계 온도와 동일한 온도에서 특히 활성화됩니다. 왜냐하면 이 온도에서 부품 금속의 원자 격자 재구성이 발생하기 때문입니다. 구조 조정 과정에서 확산 요소의 원자가 원자 격자에 성공적으로 도입되거나 그 안에 있는 부품의 금속 원자를 대체합니다.

화학적 열 처리는 열 처리에 비해 여러 가지 장점이 있습니다.

• 모든 모양, 복잡성 및 구성의 부품 및 도구를 처리하는 능력;
• 부품의 작동 부분과 코어의 기계적 특성의 차이;
• 후속 열처리를 통해 과열 결함을 제거할 가능성;
• 저탄소강의 경화 가능성.

쌀. 열하나. 1 - 고체 침탄제; 2 - 증인; 3 - 합착 상자; 4 - 시멘트 부품

시멘트 결합.합착은 부품의 표면층이 탄소로 포화되는 화학적 열 작업입니다. 코어의 충격 강도가 높은 부품 표면의 높은 경도와 내마모성을 얻기 위해 합착이 수행됩니다. 이들은 탄소 질량 분율이 최대 0.25%인 강철 부품을 접합하며 마찰 및 교번 하중 하에서 작동합니다. 기어 휠, 기어 블록, 분배 및 캠 롤러, 캠, 밸브 태핏 및 기타 부품, 측정 장비 - 게이지, 템플릿, 프로브 등. 부품 및 도구의 표면은 경우에 따라 1.4mm 깊이까지 탄소로 포화되며 일반적으로 이 층은 0.8mm입니다. 부품 표면에 포화된 탄소의 질량 분율은 0.8 ~ 1.0%에 이릅니다. 탄소 농도는 부품 표면에서 코어로 갈수록 감소합니다. 따라서 경화에 의한 개선에 반응하지 않는 구조용 탄소강 및 저합금강으로 만들어진 부품은 침탄 처리됩니다.

화학적 열 처리가 수행되는 작동 유체를 침탄기라고 합니다. 고체, 액체 및 기체 침탄 장치에는 침탄이 있습니다. 고체 침탄기에서의 침탄의 경우, 침탄할 부품을 강철 상자(그림 11)에 넣고 균일하게 침탄기를 붓습니다. 소위 증인이라고 불리는 대조 샘플은 침탄기와 동시에 배치됩니다. 가열 및 유지 과정에서 대조 샘플이 제거되고 이를 통해 기술 프로세스의 진행 상황이 결정됩니다.

그림에서. 그림 12는 포화 깊이에 대한 탄소 농도의 의존성을 보여줍니다. 따라서 포화 깊이 0.1mm에서 탄소 농도는 1%, 0.2mm - 0.9%, 1mm - 0.6%, 1.6mm - 0.16%에 도달합니다. 마찰 부품(기어, 기어, 샤프트, 축 등) 표면의 탄소 농도는 접점 쌍의 신뢰성과 내구성을 보장합니다.

쌀. 12.

접합 과정에서 탄소 포화 깊이에 따라 다양한 미세구조가 형성됩니다(그림 13). 열처리 전에 최대 1mm 깊이에는 1mm 이상의 펄라이트 및 추가 페라이트 인 시멘타이트 구조가 있습니다. 열처리(경화) 후에는 최대 1mm 깊이에서 마르텐사이트 구조가 나타나고 그 다음에는 트루스테이트와 소르비톨이 형성됩니다. 2 ... 3 mm 이상의 깊이 - 원래 구조.

쌀. 13. 탄소 포화 깊이에 따라 접합 중에 다양한 미세구조가 형성됩니다.1 - 과공석 구역(P+C); 2 - 공석 구역(P); 3 - 아공석 구역(P + F); 4 - 코어

가스 환경에서의 합착은 대량 생산의 주요 화학-열 공정입니다. 가스 침탄은 침탄 분위기의 머플로 또는 용광로에서 수행됩니다. 로 분위기는 메탄, 등유 또는 벤젠으로 탄화됩니다. 가스 침탄 후 소입 후 저온 뜨임 처리를 합니다. 가스 합착을 통해 공정을 제어할 수 있으며, 이는 결국 생산의 기계화 및 자동화를 위한 조건을 만듭니다.

접합 중에 다음과 같은 결함이 형성됩니다.

• 황산 바륨 염에 의한 표면층 부식;
• 접합층의 탄소 질량 분율 감소;
• 상자의 균열이나 화상으로 인해 냉각 과정에서 발생하는 탈탄;
• 퍼니스의 온도 변화로 인해 접착층의 깊이가 고르지 않습니다.
• 온도 및 시간 체계 위반뿐만 아니라 침탄기의 높은 탄산염 함량으로 인해 접합층의 탄소가 과포화됩니다.
• 저온 및 노출에서 발생하는 접합층의 작은 깊이;
• 로 분위기의 높은 산소 함량으로 인해 가스 침탄 중에 발생하는 내부 산화.

침탄제의 화학적 조성, 열 및 시간 조건을 관찰하면 이러한 결함이 나타나는 것을 피할 수 있습니다. 기계 부품의 결함 수정은 추가 정규화 및 후속 화학-열 처리를 통해 수행됩니다.

질화.질화는 부품 표면을 질소로 포화시키는 화학적 열 처리 공정입니다. 질화처리는 높은 표면경도, 내마모성, 피로강도, 내스커핑성을 확보하고, 내구성 한계를 높이고 대기, 담수 및 수증기 내식성, 각종 부품 및 공구의 캐비테이션 저항성을 높이기 위해 수행됩니다. 질화는 장식 마무리에도 사용됩니다. 질화층의 깊이는 최대 0.5mm이고 경도는 1,000~1,100HV로 시멘타이트보다 훨씬 단단합니다. 공정 기간(최대 90시간)과 높은 비용으로 인해 질화는 침탄보다 덜 자주 사용됩니다. 질화 공정은 500 ~ 600 °C 온도의 암모니아 환경에서 수행됩니다. 가열되면 원자 질소가 암모니아에서 방출되어 부품 표면으로 확산됩니다. 질화 공정의 속도를 높이기 위해 2단계 사이클이 사용됩니다(그림 14). 이 질화 기술은 공정 속도를 1.5~2배 가속화합니다. 먼저 부품을 500 ... 520 °C의 온도로 가열한 다음 580 ... 600 °C의 온도로 급속 가열한 다음 노와 함께 또는 내부에서 장기간 노출 및 냉각합니다. 공기.

쌀. 14. t - 온도; τ - 시간

액체 질화는 질소 함유 염의 용융물에서 570 °C의 온도에서 수행됩니다. 액체 질화는 공정 속도를 10배 높이고 부품의 점도를 크게 높입니다. 액체 질화의 단점은 독성 시안화물 염을 사용한다는 것입니다.

따라서 질화는 다양한 탄소 및 합금 구조, 공구 및 특수강(내식성, 내열성 및 내열성)의 강도 및 기타 특성을 증가시키기 위해 수행되는 화학적 열 처리의 다목적 기술 작업입니다. 내화물 및 소결 재료, 갈바니 및 확산 코팅.

질화 과정에서 결함이 발생할 수 있습니다. 질화층의 부피 증가로 인해 내부 응력이 커져 부품의 변형 및 치수 변화가 발생합니다. 가공 중 이 결함을 제거하려면 질화층 깊이의 4 ~ 6% 크기를 줄여야 합니다.

질화층이 질소로 과포화되면 취성 및 벗겨짐이 발생합니다. 깨지기 쉬운 껍질이 표면에 0.05mm 깊이로 형성되어 벗겨집니다. 이 결함은 연삭을 통해 제거할 수 있습니다.

경도 감소, 불규칙한 경도 또는 질화 층 깊이 감소는 환경의 화학적 조성이 관찰되지 않고 부품 표면 준비가 불량하며 열 체제를 위반할 때 나타나는 결함입니다. 이러한 결함의 발생을 방지하려면 질화용 부품 준비에 대한 기술적 요구 사항을 준수하고 기술 프로세스 순서를 관찰해야 합니다.

시안화 및 연질화.시안화는 부품 표면을 탄소와 질소로 동시에 포화시키는 과정입니다. 탄소 질량 분율이 0.3 ~ 0.4%인 강철로 만들어진 부품은 시안화 처리됩니다. 시안화는 표면 경도, 강도, 내마모성, 내구성 및 기타 기계적 및 작동 특성을 증가시키기 위해 수행됩니다. 시안화는 다른 유형의 화학열 가공에 비해 여러 가지 장점이 있습니다. 복잡한 모양의 부품을 처리할 수 있는 능력, 공정 기간이 짧고 가공 중 부품의 뒤틀림이나 변형이 거의 발생하지 않는다는 점입니다. 단점으로는 독성으로 인한 노동 보호 비용이 높고 시안화물 염의 가격이 높다는 점에 유의해야 합니다. 이 모든 것이 시안화 부품의 비용을 크게 증가시킵니다.

액체 및 기체 시안화가 있습니다. 가스 시안화를 니트로탄화라고 합니다.

액체 시안화는 시안화나트륨의 용융염 매질에서 수행됩니다. 이는 820 ... 850 또는 900 ... 950 °C의 온도에서 수행됩니다. 820 ... 850 °C의 온도에서 30 ... 90분 내에 수행되는 이 공정을 통해 탄소와 질소로 포화되고 900 ... 950 °에서 최대 0.35 mm 두께의 층을 얻을 수 있습니다. C 2 ... 6 시간 - 최대 2mm 두께의 층. 그림에서. 그림 15는 온도와 공정 기간에 따른 시안화층 두께의 의존성을 보여줍니다. 예를 들어, 890°C의 온도에서 2시간의 유지 시간을 사용하면 시안화 층의 깊이가 0.6mm에 도달하고 830°C의 온도에서 4.5시간의 유지 시간(또한 0.6mm)에 도달합니다.

시안화 후 경화 및 저온 뜨임이 수행됩니다. 시안화 층의 경도는 58 ... 62 HRC에 이릅니다.

실제로 용융 시안화물염의 저온 시안화는 고속도강으로 만든 공구를 침탄하는 데 사용됩니다. 540 ... 560 ° C의 온도에서 1.0 ... 1.5 시간의 유지 시간으로 수행되며, 이 처리 결과 시안화 층의 경도는 950 ... 1,100 HV입니다.

쌀. 15.

시안화 공정에서 탄소의 질량 분율은 1%, 질소는 0.2%에 이릅니다. 이 지표는 시안화 온도에 따라 달라집니다(그림 16).

확산 금속화.고온에서 확산에 의해 부품의 표면층을 포화시키는 과정

쌀. 16. 시안화 공정 중 탄소(C) 및 질소(N) 함량

다른 금속을 확산 금속화라고 합니다. 이는 고체, 액체 및 기체 침탄기(금속화기)에서 수행될 수 있습니다.

고체 금속화제는 합금철(크롬철, 금속 크롬, 염화암모늄 등)로 구성된 분말 혼합물입니다.

액체 금속화 장치는 일반적으로 아연, 알루미늄 등과 같은 용융 금속입니다.

가스 금속화기는 알루미늄, 크롬, 실리콘, 티타늄 등 금속의 휘발성 염화물입니다.

부품에 사용된 확산 금속화에 따라 알루미늄 도금(알루미늄으로 포화), 크롬 도금, 티타늄 도금, 텅스텐 도금, 황산화(황으로 포화), 붕화 처리 등의 확산 금속화 유형이 구별됩니다.

알루미늄 도금 700 ... 1,100 °C의 온도에서 수행됩니다. α-철 구조의 표층에는 알루미늄이 용해되어 표면에 치밀한 산화알루미늄 피막이 형성되어 대기 및 해수에 대한 내식성이 높을 뿐만 아니라 800℃ 온도에서 스케일 저항도 높습니다. .. 850 ° C, 경도 500 HV. 알루미늄 도금은 엔진 밸브, 열전대 커버 등 높은 온도에서 작동하는 부품에 적용됩니다. 알루미늄 도금은 분말 혼합물, 용융 알루미늄, 전기 분해, 알루미늄이 포함된 에어로졸 및 가스 분사 등의 방법을 사용하여 수행됩니다. 크롬 도금 공격적인 환경에서 작동하는 부품(증기 설비 부품, 증기-물 장치, 고온 가스 환경에서 작동하는 부품 및 조립품)에 적용됩니다. 크롬 도금은 분말 혼합물, 진공, 용융 크롬, 가스 환경 및 세라믹 덩어리에서 수행됩니다. 0.15mm 깊이까지 크롬으로 포화된 표면은 최대 800°C의 가스 환경, 담수 및 해수 및 약산에서 스케일에 저항합니다. 모든 강철은 크롬 도금이 가능합니다. 표면의 크롬층의 경도는 1,200 ~ 1,300HV에 이릅니다. 경도와 인성을 높이기 위해 크롬 도금 후 부품을 표준화합니다.

경화 처리의 기술적 과정 중 하나는 열역학적 처리(TMT).

열-기계적 처리란 재료의 구조와 성질을 변화시키는 복합적인 방법을 말한다.

열-기계 가공은 소성 변형과 열처리(오스테나이트 상태에서 사전 변형된 강철의 경화)를 결합합니다.

열기계 처리의 장점은 강도가 크게 증가하면 연성 특성이 약간 감소하고, 저템퍼링으로 담금질한 후 동일한 강철의 충격 강도에 비해 충격 강도가 1.5...2배 더 높다는 것입니다.

변형이 일어나는 온도에 따라 고온 열 기계 처리(HTMT)와 저온 열 기계 처리(LTMT)가 구분됩니다.

고온 열기계 처리의 본질은 강철을 오스테나이트 상태의 온도(위)까지 가열하는 것입니다. ㅏ 3 ). 이 온도에서 강철은 변형되어 오스테나이트가 경화됩니다. 이 오스테나이트 상태의 강철은 경화됩니다(그림 16.1a).

고온 열기계적 가공은 위험한 온도 범위에서 템퍼 취성 발생을 사실상 제거하고, 비가역적인 템퍼 취성을 약화시키며, 실온에서 인성을 극적으로 증가시킵니다. 저온 취성에 대한 온도 임계값이 감소합니다. 고온 열 기계 처리는 취성 파괴에 대한 저항성을 높이고 열처리 중 균열에 대한 민감도를 감소시킵니다.

쌀. 16.1. 강철의 열역학적 처리 방식: a – 고온 열역학적 처리(HTMT); b – 저온 열기계 처리(LTMT).

고온 열기계 가공은 탄소강, 합금강, 구조강, 스프링 및 공구강에 효과적으로 사용될 수 있습니다.

높은 강도 값을 유지하기 위해 100...200 o C의 온도에서 후속 템퍼링이 수행됩니다.

저온 열기계 가공(Ausforming).

강철은 오스테나이트 상태로 가열됩니다. 그런 다음 고온에서 유지하고 마르텐사이트 변태 시작 온도(400...600oC)보다 높지만 재결정 온도보다 낮은 온도로 냉각하고 이 온도에서 가압 처리 및 담금질이 수행됩니다( 그림 16.1 b).

저온 열 기계 처리는 더 높은 강도를 제공하지만 강철의 취성을 완화하는 경향을 감소시키지는 않습니다. 또한, 높은 변형도(75~95%)를 요구하므로 강력한 장비가 필요합니다.

오스테나이트의 2차 안정성을 지닌 마르텐사이트 경화 중탄소 합금강에 저온 열기계 가공이 적용됩니다.

열역학적 처리 중 강도 증가는 오스테나이트 변형의 결과로 그 입자(블록)가 분쇄된다는 사실로 설명됩니다. 블록의 치수는 기존 경화에 비해 2~4배 감소합니다. 전위 밀도도 증가합니다. 이러한 오스테나이트를 담금질하면 더 작은 마르텐사이트 판이 형성되고 응력이 감소합니다.

엔지니어링 강철에 대한 다양한 유형의 TMT 후 기계적 특성은 평균적으로 다음과 같은 특성을 갖습니다(표 16.1 참조).

표 16.1. TMT 후 강의 기계적 성질

시험

재료과학에서는

주제: "금속 및 합금의 열처리"

이제프스크

1. 소개

2. 열처리의 목적 및 종류

4.경화

6.노화

7.냉찜질

8. 열역학적 처리

9. 화학열처리의 목적 및 종류

10. 비철금속 합금의 열처리

11.결론

12.문학

소개

열처리는 기계 부품 및 금속 제품 생산의 다양한 단계에서 사용됩니다. 어떤 경우에는 압력과 절단을 통해 합금의 기계 가공성을 향상시키는 중간 작업일 수 있으며, 다른 경우에는 제품 또는 반제품의 기계적, 물리적, 작동 특성에 필요한 지표 세트를 제공하는 최종 작업입니다. -완성 된 제품. 반제품은 열처리를 통해 구조를 개선하고 경도를 낮추며(가공성 향상), 부품은 특정 요구되는 특성(경도, 내마모성, 강도 등)을 부여합니다.

열처리의 결과로 합금의 특성은 넓은 범위 내에서 변경될 수 있습니다. 열처리 후 기계적 성질이 초기 상태에 비해 대폭 증가할 가능성이 있어 허용 응력을 높이고, 기계 및 기구의 크기와 무게를 줄이며, 제품의 신뢰성과 수명을 연장할 수 있습니다. 열처리를 통해 특성이 향상되면 더 간단한 구성의 합금을 사용할 수 있으므로 가격이 저렴해집니다. 합금은 또한 몇 가지 새로운 특성을 획득하므로 적용 범위가 확장됩니다.

열처리의 목적과 종류

열(열) 처리는 특정 방식에 따라 제품을 가열 및 냉각하는 것이 본질이며 화학적 조성을 변경하지 않고 재료의 구조, 상 조성, 기계적 및 물리적 특성을 변화시키는 공정을 의미합니다.

금속 열처리의 목적은 필요한 경도를 얻고 금속 및 합금의 강도 특성을 향상시키는 것입니다. 열처리는 열적, 열기계적, 화학적 열적 처리로 구분됩니다. 열처리는 단지 열 노출이고, 열기계는 열 노출과 소성 변형의 조합이며, 화학적 열은 열 노출과 화학적 노출의 조합입니다. 열처리는 적용 결과 얻은 구조 상태에 따라 어닐링(1종 및 2종), 경화 및 템퍼링으로 구분됩니다.

가열 냉각

어닐링 –열처리는 금속을 특정 온도로 가열하고 유지한 다음 용광로와 함께 매우 천천히 냉각시키는 것으로 구성됩니다. 금속 절단 개선, 경도 감소, 결정립 구조 획득 및 응력 완화에 사용되며 이전 작업(가공, 압력 처리, 주조, 용접) 중에 금속에 도입된 모든 종류의 불균일성을 부분적으로(또는 완전히) 제거합니다. 강철의 구조를 개선합니다.

첫 번째 종류의 어닐링. 이는 상변태가 발생하지 않는 어닐링이며, 발생하더라도 의도한 목적에 따른 최종 결과에 영향을 미치지 않습니다. 첫 번째 종류의 어닐링 유형은 균질화와 재결정화로 구별됩니다.

균질화– 화학적 조성을 균일화하기 위해 950°С(보통 1100~1200°С) 이상의 온도에서 장시간 노출하여 어닐링하는 것입니다.

재결정- 경화된 강을 재결정 온도보다 높은 온도에서 소둔시켜 경화를 없애고 일정한 입도를 얻는 것을 말합니다.

두 번째 종류의 어닐링. 이는 상 변형이 의도된 목적을 결정하는 어닐링입니다. 완전, 불완전, 확산, 등온, 광, 정규화(정규화), 구형화(입상 진주암의 경우) 유형이 구별됩니다.

완전 어닐링강철을 임계점보다 30~50°C 높게 가열하고 이 온도를 유지한 후 탄소강의 경우 시간당 200°C, 저합금강의 경우 시간당 100°C의 속도로 400~500°C까지 천천히 냉각하여 생산됩니다. 고합금강의 경우 시간당 50°C입니다. 어닐링 후 강철의 구조는 평형이고 안정적입니다.

부분 어닐링강철을 변태 범위에 있는 온도 중 하나로 가열하고 유지하고 천천히 냉각하여 생산됩니다. 부분 어닐링은 내부 응력을 줄이고 경도를 낮추며 가공성을 향상시키는 데 사용됩니다.

확산 어닐링. 금속은 1100~1200°C의 온도로 가열됩니다. 이 경우 화학 조성을 균일화하는 데 필요한 확산 과정이 더 완전하게 발생하기 때문입니다.

등온 어닐링강철을 가열한 다음 임계 온도보다 50~100°C 낮은 온도로 빠르게 냉각합니다(일반적으로 다른 용광로로 옮김). 주로 합금강에 사용됩니다. 기존 어닐링 시간은 (13 – 15)시간이고 등온 어닐링은 (4 – 6)시간이므로 경제적입니다.

구상화 어닐링(입상 펄라이트)) 임계 온도 이상으로 강철을 20 - 30 ° C 가열하고이 온도를 유지하고 천천히 냉각시키는 것으로 구성됩니다.

광휘 어닐링보호 분위기를 사용하거나 부분 진공이 있는 용광로에서 완전 또는 불완전 어닐링 모드에 따라 수행됩니다. 금속 표면을 산화 및 탈탄으로부터 보호하는 데 사용됩니다.

표준화– 금속을 임계점보다 높은 온도(30~50) ℃로 가열한 후 공기 중에서 냉각시키는 과정으로 구성됩니다. 정규화의 목적은 강의 조성에 따라 다릅니다. 어닐링 대신 저탄소강이 표준화됩니다. 중탄소강의 경우 경화 및 고템퍼링 대신 표준화가 사용됩니다. 고탄소강은 시멘타이트 네트워크를 제거하기 위해 정규화를 거칩니다. 합금강의 조직을 교정하기 위해 어닐링 대신에 노멀라이제이션 후 고온 템퍼링을 사용합니다. 노멀라이징은 어닐링에 비해 노를 이용한 냉각이 필요하지 않기 때문에 더욱 경제적인 작업입니다.

경화

경화– 이는 비평형 구조를 얻기 위해 최적의 온도로 가열하고 유지한 후 급속 냉각하는 것입니다.

경화의 결과로 강철의 강도와 경도는 증가하고 강철의 연성은 감소합니다. 경화 중 주요 매개변수는 가열 온도와 냉각 속도입니다. 임계 담금질 속도는 마르텐사이트 또는 마르텐사이트 및 잔류 오스테나이트와 같은 구조의 형성을 보장하는 냉각 속도입니다.

부품의 모양, 강철 등급 및 필요한 특성 세트에 따라 다양한 경화 방법이 사용됩니다.

하나의 쿨러로 담금질. 부품은 경화 온도까지 가열되고 하나의 냉각기(물, 기름)에서 냉각됩니다.

두 가지 환경에서 경화(간헐경화)– 이는 부품이 두 가지 환경에서 순차적으로 냉각되는 경화입니다. 첫 번째 매체는 냉각수(물)이고 두 번째 매체는 공기 또는 오일입니다.

단계 경화. 담금질 온도까지 가열된 부품은 용융염 속에서 냉각되며, 전체 단면에 걸쳐 온도를 동일하게 만드는 데 필요한 시간 동안 유지한 후 부품을 공기 중에서 냉각시켜 담금질 응력을 줄이는 데 도움이 됩니다.

등온 경화계단형과 마찬가지로 두 가지 냉각 환경에서 생산됩니다. 뜨거운 매질(염분, 질산염 또는 알칼리 용액)의 온도는 다릅니다. 이는 강철의 화학적 조성에 따라 다르지만 주어진 강철의 마르텐사이트 변태점보다 항상 20~100°C 높습니다. 실온까지의 최종 냉각은 공기 중에서 수행됩니다. 등온 경화는 고합금강으로 만들어진 부품에 널리 사용됩니다. 등온 경화 후 강철은 고강도 특성, 즉 높은 인성과 강도의 조합을 얻습니다.

자체 템퍼링으로 경화그것은 도구 생산에 널리 사용됩니다. 이 공정은 부품이 완전히 냉각될 때까지 냉각 매체에 보관하지 않고 특정 순간에 부품 코어에 일정량의 열을 유지하기 위해 부품을 냉각 매체에서 제거한다는 사실로 구성됩니다. 후속 템퍼링이 수행됩니다.

휴가

휴가강철은 구조를 형성하는 최종 열처리 작업이므로 강철의 특성을 결정합니다. 템퍼링은 강철을 다양한 온도(템퍼링 유형에 따라 다르지만 항상 임계점 미만)로 가열하고 이 온도로 유지하며 다른 속도로 냉각하는 것으로 구성됩니다. 템퍼링의 목적은 경화 과정에서 발생하는 내부 응력을 완화하고 필요한 구조를 얻는 것입니다.

경화된 부품의 가열 온도에 따라 높음, 중간, 낮음의 세 가지 템퍼링 유형이 구분됩니다.

성탄절 350~600°C 이상의 가열 온도에서 생산되지만 임계점 이하에서는 생산됩니다. 이러한 템퍼링은 구조용 강철에 사용됩니다.

평균 휴일 350 – 500 °C의 가열 온도에서 생산됩니다. 이러한 템퍼링은 스프링 및 스프링 강에 널리 사용됩니다.

낮은 휴가 150~250°C의 온도에서 생산됩니다. 경화 후 부품의 경도는 거의 변하지 않습니다. 낮은 템퍼링은 높은 경도와 내마모성을 요구하는 탄소 및 합금 공구강에 사용됩니다.

템퍼링 제어는 부품 표면에 나타나는 변색 색상에 의해 수행됩니다.

노화

노화미세 구조의 눈에 띄는 변화 없이 합금의 특성을 변경하는 과정입니다. 노화에는 열 노화와 변형이라는 두 가지 유형이 알려져 있습니다.

열 노화온도에 따라 철에 대한 탄소의 용해도가 변화하여 발생합니다.

실온에서 경도, 연성 및 강도의 변화가 발생하면 이러한 노화를 호출합니다. 자연스러운.

높은 온도에서 공정이 진행되면 노화라고 합니다. 인공의.

변형(기계적) 노화냉간 소성 변형 후에 발생합니다.

냉찜질

경화강의 잔류 오스테나이트를 마르텐사이트로 전환시켜 강의 경도를 높이는 새로운 방식의 열처리입니다. 이는 강철을 더 낮은 마텐자이트점 온도까지 냉각함으로써 이루어집니다.

표면 경화 방법

표면 경화강철의 표면층을 임계 이상의 온도로 가열한 후 냉각하여 표면층에 마르텐사이트 조직을 얻는 열처리 공정입니다.

다음과 같은 유형이 구별됩니다: 유도 경화; 전해질에서 경화, 고주파 전류(HF)로 가열하면 경화, 가스 화염 가열로 경화.

고주파 경화도체를 통과하는 고주파 전류가 도체 주위에 전자기장을 생성한다는 물리적 현상을 기반으로 합니다. 이 자기장에 놓인 부품의 표면에 와전류가 유도되어 금속이 고온으로 가열됩니다. 이를 통해 위상 변환이 발생할 수 있습니다.

가열 방식에 따라 유도 경화는 세 가지 유형으로 구분됩니다.

전체 표면의 동시 가열 및 경화(소형 부품에 사용);

개별 섹션의 순차적 가열 및 경화(크랭크샤프트 및 유사 부품에 사용)

이동에 의한 연속-순차 가열 및 담금질(긴 부품에 사용)

가스 화염 경화.가스-화염 경화 공정은 아세틸렌-산소, 가스-산소 또는 산소-등유 불꽃으로 부품 표면을 경화 온도까지 빠르게 가열한 후 물 또는 에멀젼으로 냉각시키는 과정으로 구성됩니다.

전해질로 담금질.전해질에서 경화되는 과정은 다음과 같습니다. 경화될 부분을 전해질 욕조(5~10% 소성염 용액)에 담그고 220~250V의 전류를 흘립니다. 부품이 고온으로 가열됩니다. 부품은 동일한 전해질(전류를 끈 후) 또는 특수 담금질 탱크에서 냉각됩니다.

열-기계적 처리

열-기계적 처리(T.M.O.)는 소성 변형과 강화 열처리(경화 및 템퍼링)를 결합하여 충분한 연성을 유지하면서 금속 및 합금을 강화하는 새로운 방법입니다. 열역학적 처리에는 세 가지 주요 방법이 있습니다.

저온열기계처리(L.T.M.O.)즉, 강의 소성 변형은 오스테나이트의 상대적 안정성 온도에서 수행된 후 경화 및 템퍼링에 기초합니다.

고온열기계처리(H.T.M.O.)소성 변형은 오스테나이트 안정성 온도에서 수행된 후 담금질 및 템퍼링됩니다.

예비열기계처리(P.T.M.O.)이 경우 변형은 N.T.M.O 및 V.T.M.O 온도 또는 20°C 온도에서 수행될 수 있습니다. 다음으로 일반적인 열처리(경화 및 템퍼링)가 수행됩니다.

합금의 열처리는 철 및 비철 야금 생산 공정에서 필수적인 부분입니다. 이 절차의 결과로 금속은 그 특성을 필요한 값으로 변경할 수 있습니다. 이 기사에서는 현대 산업에서 사용되는 주요 열처리 유형을 살펴보겠습니다.

열처리의 본질

생산 과정에서 반제품과 금속 부품은 열처리를 거쳐 원하는 특성(강도, 부식 및 마모에 대한 저항성 등)을 부여합니다. 합금의 열처리는 고온의 영향으로 합금의 구조적, 물리적, 기계적 변화가 발생하지만 물질의 화학적 조성은 보존되는 인위적으로 생성된 일련의 공정입니다.

열처리의 목적

국가 경제의 모든 부문에서 매일 사용되는 금속 제품은 높은 내마모성 요구 사항을 충족해야 합니다. 원자재인 금속은 필요한 성능 특성을 향상시켜야 하며, 이는 고온에 노출시킴으로써 달성할 수 있습니다. 열적 고온은 물질의 원래 구조를 변화시키고, 구성 성분을 재분배하며, 결정의 크기와 모양을 변화시킵니다. 이 모든 것이 금속의 내부 응력을 최소화하여 물리적, 기계적 특성을 증가시킵니다.

열처리의 종류

금속합금의 열처리는 원료(반제품)를 필요한 온도까지 가열하고, 필요한 시간 동안 규정된 조건으로 유지하고, 급속 냉각하는 세 가지 간단한 공정으로 이루어집니다. 현대 생산에서는 일부 기술적 특징이 다른 여러 유형의 열처리가 사용되지만 프로세스 알고리즘은 일반적으로 모든 곳에서 동일하게 유지됩니다.

구현 방법에 따라 열처리는 다음과 같은 유형이 될 수 있습니다.

• 열(경화, 템퍼링, 어닐링, 노화, 극저온 처리).
• 열-기계적 가공에는 합금에 대한 기계적 응력과 함께 고온 가공이 포함됩니다.
• 화학-열 처리에는 금속을 열처리한 후 화학 원소(탄소, 질소, 크롬 등)로 제품 표면을 농축하는 작업이 포함됩니다.

가열 냉각

어닐링은 금속과 합금을 특정 온도까지 가열한 다음, 해당 공정이 진행된 용광로와 함께 자연적으로 매우 천천히 냉각되는 생산 공정입니다. 어닐링의 결과로 물질의 화학적 조성의 불균일성을 제거하고 내부 응력을 완화하며 결정립 구조를 달성하여 개선할 수 있을 뿐만 아니라 합금의 경도를 감소시켜 추가 가공을 용이하게 할 수 있습니다. 1종과 2종의 2가지 종류가 있습니다.

첫 번째 종류의 어닐링에는 열처리가 포함되며, 그 결과 합금의 상 상태 변화가 미미하거나 전혀 없습니다. 또한 자체 품종도 있습니다. 균질화 - 어닐링 온도는 1100-1200입니다. 이러한 조건에서 합금은 8-15시간 동안 유지되고 재결정(t 100-200) 어닐링은 리벳 강철에 사용됩니다. 벌써 추워요.

2차 어닐링은 합금의 중요한 상 변화를 가져옵니다. 또한 여러 종류가 있습니다.

• 완전 어닐링은 주어진 물질의 임계 온도 특성 이상으로 합금 30-50을 가열하고 지정된 속도(200/시간 - 탄소강, 100/시간 및 50/시간 - 저합금강 및 고합금강 각각)로 냉각하는 것입니다. ).
• 불완전 - 임계점까지 가열되고 천천히 냉각됩니다.
• 확산 - 어닐링 온도 1100-1200.
• 등온-완전 어닐링과 동일한 방식으로 가열이 발생하지만 그 후에는 임계보다 약간 낮은 온도까지 급속 냉각되어 공기 중에서 냉각됩니다.
• 표준화 - 완전한 어닐링 후 용광로가 아닌 공기 중에서 금속을 냉각시키는 것입니다.

경화

경화는 합금을 이용한 조작으로, 그 목적은 금속의 마르텐사이트 변형을 달성하여 제품의 연성을 감소시키고 강도를 증가시키는 것입니다. 어닐링과 마찬가지로 경화에는 임계 온도 이상으로 용광로에서 금속을 경화 온도까지 가열하는 작업이 포함됩니다. 차이점은 액체 욕조에서 발생하는 냉각 속도가 더 높다는 것입니다. 금속과 그 모양에 따라 다양한 유형의 경화가 사용됩니다.

• 단일 환경, 즉 액체(큰 부품에는 물, 작은 부품에는 오일)가 포함된 단일 욕조에서 담금질합니다.
• 간헐적 담금질 - 냉각은 두 가지 연속 단계로 이루어집니다. 먼저 액체(보다 날카로운 냉각수)에서 약 300도의 온도로, 그 다음 공기 또는 다른 오일 욕조에서 냉각됩니다.
• 계단형 - 제품이 경화 온도에 도달하면 용융염에서 일정 시간 냉각한 후 공기 중에서 냉각합니다.
• 등온 - 이 기술은 단계 경화와 매우 유사하며 마르텐사이트 변태 온도에서 제품의 노출 시간만 다릅니다.
• 자체 템퍼링을 통한 담금질은 가열된 금속이 완전히 냉각되지 않아 부품 중앙에 따뜻한 영역이 남는다는 점에서 다른 유형과 다릅니다. 이러한 조작의 결과로 제품은 표면의 강도가 증가하고 중간의 점도가 높아지는 특성을 얻습니다. 이 조합은 타악기(해머, 끌 등)에 매우 필요합니다.

휴가

템퍼링은 합금 열처리의 마지막 단계로, 금속의 최종 구조를 결정합니다. 템퍼링의 주요 목적은 금속 제품의 취약성을 줄이는 것입니다. 원리는 부품을 임계 이하의 온도로 가열하고 냉각하는 것입니다. 다양한 목적에 따른 금속 제품의 열처리 모드와 냉각 속도가 다를 수 있으므로 템퍼링에는 세 가지 유형이 있습니다.

• 높음 - 가열 온도가 350-600에서 임계 값보다 낮습니다. 이 절차는 금속 구조물에 가장 자주 사용됩니다.
• 중간 - t 350-500의 열처리, 스프링 제품 및 판 스프링에 일반적입니다.
• 낮음 - 제품의 가열 온도가 250도 이하이므로 부품의 높은 강도와 ​​내마모성을 얻을 수 있습니다.

노화

노화는 경화 후 과포화 금속의 분해를 유발하는 합금의 열처리입니다. 노화의 결과로 완제품의 경도, 유동성 및 강도 한계가 증가합니다. 주철뿐만 아니라 쉽게 변형되는 알루미늄 합금도 노화를 겪습니다. 경화된 금속제품을 상온에서 보관하면 자연적으로 강도가 증가하고 연성이 감소하는 과정이 발생합니다. 이것을 자연이라고 하고, 높은 온도에서 같은 조작을 하면 인공시효라고 합니다.

극저온 처리

합금의 구조 및 그에 따른 특성의 변화는 높은 온도뿐만 아니라 극도로 낮은 온도에서도 달성될 수 있습니다. 영하의 온도에서 합금을 열처리하는 것을 극저온이라고 합니다. 이 기술은 제품의 열경화 비용을 획기적으로 절감할 수 있어 고온 열처리의 보완재로 국민경제의 다양한 분야에서 널리 활용되고 있습니다.

합금의 극저온 가공은 특수 극저온 프로세서의 t -196에서 수행됩니다. 이 기술은 처리된 부품의 수명과 부식 방지 특성을 크게 증가시킬 뿐만 아니라 반복적인 처리의 필요성을 제거할 수 있습니다.

열-기계적 처리

합금을 가공하는 새로운 방법은 고온에서의 금속 가공과 플라스틱 상태의 제품의 기계적 변형을 결합합니다. 열역학적 처리(TMT)는 구현 방법에 따라 세 가지 유형이 있습니다.

• 저온 TMT는 두 단계, 즉 소성 변형과 부품의 경화 및 템퍼링으로 구성됩니다. 다른 유형의 TMT와의 주요 차이점은 합금의 오스테나이트 상태까지의 가열 온도입니다.
• 고온 TMT에는 소성 변형과 함께 합금을 마르텐사이트 상태로 가열하는 과정이 포함됩니다.
• t 20에서 예비 변형이 수행된 후 금속의 경화 및 템퍼링이 수행됩니다.

화학열처리

금속에 대한 열적 효과와 화학적 효과를 결합하는 화학적 열 처리를 사용하여 합금의 구조와 특성을 변경하는 것도 가능합니다. 이 절차의 궁극적인 목표는 제품에 증가된 강도, 경도 및 내마모성을 부여하는 것 외에도 부품에 내산성과 내화성을 부여하는 것입니다. 이 그룹에는 다음 유형의 열처리가 포함됩니다.

• 제품 표면에 추가적인 강도를 부여하기 위해 합착이 수행됩니다. 절차의 본질은 금속을 탄소로 포화시키는 것입니다. 합착은 고체 침탄과 기체 침탄의 두 가지 방법으로 수행할 수 있습니다. 첫 번째 경우, 처리되는 물질은 석탄 및 활성화제와 함께 용광로에 배치되어 특정 온도로 가열된 후 이 환경에 보관되어 냉각됩니다. 가스 침탄의 경우, 제품은 탄소 함유 가스의 연속 흐름 하에서 노에서 90°C까지 가열됩니다.
• 질화는 질소 환경에서 표면을 포화시켜 금속 제품을 화학적으로 열 처리하는 것입니다. 이 절차의 결과로 부품의 인장 강도가 증가하고 내식성이 증가합니다.
• 시안화는 금속이 질소와 탄소로 포화되는 현상입니다. 매체는 액체(용융 탄소 및 질소 함유 염)일 수도 있고 기체일 수도 있습니다.
• 확산 금속화는 금속 제품에 내열성, 내산성 및 내마모성을 부여하는 현대적인 방법입니다. 이러한 합금의 표면은 다양한 금속(알루미늄, 크롬)과 준금속(실리콘, 붕소)으로 포화되어 있습니다.

주철 열처리의 특징

주철 합금은 비철금속 합금과 약간 다른 기술을 사용하여 열처리됩니다. 주철(회색, 고강도, 합금)은 어닐링(t 500-650 -), 정규화, 경화(연속, 등온, 표면), 템퍼링, 질화(회주철), 알루미늄 도금과 같은 유형의 열처리를 거칩니다. (펄라이트 주철), 크롬 도금. 결과적으로 이러한 모든 절차는 최종 주철 제품의 특성을 크게 향상시킵니다. 즉, 수명을 늘리고 제품 사용 중 균열 가능성을 제거하며 주철의 강도와 내열성을 높입니다.

비철합금의 열처리

비철금속과 합금은 특성이 다르므로 가공 방법도 다릅니다. 따라서 구리 합금은 화학 조성을 균일화하기 위해 재결정 어닐링을 거칩니다. 황동의 경우 저온 어닐링 기술(200-300)이 제공됩니다. 이 합금은 습한 환경에서 자연 균열이 발생하기 쉽기 때문입니다. 청동은 최대 550℃의 온도에서 균질화 및 어닐링을 거칩니다. 마그네슘은 어닐링, 경화 및 인공 시효 처리됩니다(경화된 마그네슘의 경우 자연 시효가 발생하지 않음). 알루미늄은 마그네슘과 마찬가지로 어닐링, 경화, 노화라는 세 가지 열처리 방법을 거쳐 변형된 재료의 강도가 크게 증가합니다. 티타늄 합금 가공에는 경화, 노화, 질화 및 침탄이 포함됩니다.

요약

금속 및 합금의 열처리는 철 및 비철 야금의 주요 기술 공정입니다. 현대 기술에는 각 유형의 가공된 합금의 원하는 특성을 달성할 수 있는 다양한 열처리 방법이 있습니다. 각 금속에는 고유한 임계 온도가 있으므로 물질의 구조적, 물리화학적 특성을 고려하여 열처리를 수행해야 합니다. 궁극적으로 이를 통해 원하는 결과를 얻을 수 있을 뿐만 아니라 생산 프로세스를 크게 간소화할 수 있습니다.