Нормализация термической обработки

Нормализация термической обработки для отливок и поковок

Введение:

Нормализация-это жизненно важный процесс термообработки, предназначенный для улучшения зернистой структуры отливок и поковок, обеспечения стабильных механических свойств и улучшения общих характеристик материала. Этот процесс особенно полезен для материалов на основе стали, повышая их прочность, ударную вязкость и пластичность, что делает их более подходящими для требовательных применений. Нормализация включает в себя нагрев материала до определенной температуры выше его критической точки с последующим контролируемым воздушным охлаждением, что приводит к равномерной и изысканной микроструктуре.

Цель нормализации для отливок и поковок

Нормализация проводится с целью достижения следующих ключевых преимуществ:

• Равномерная микроструктура: создать более однородную микроструктуру, которая улучшает механические свойства по всему компоненту, устраняя сегрегацию и улучшая согласованность.

• Повышенная прочность и ударная вязкость: для увеличения прочности и ударной вязкости материала, улучшения его способности выдерживать механические нагрузки и усталость во время службы.

• Улучшенная дуктильность и Воркабилиты: Уменьшить хрупкость и улучшить способность материала быть более дальнейшей обработкой, как подвергать механической обработке, сваривать, или формировать.

• Уточненная структура зерна: уменьшить размер зерна материала, водя к улучшенным механическим свойствам как прочность на растяжение, твердость, и сопротивление удара.

• Стабильность размеров: уменьшить внутренние напряжения, которые могли быть вызваны во время процесса литья или ковки, тем самым повышая стабильность и точность компонента во время дальнейшей обработки.

Процесс нормализации для отливок и поковок

1. Отопление:

• Литье или ковка нагреваются до температуры выше критического диапазона, обычно от 800 ° C до 950 ° C (от 1 470 ° F до 1 740 ° F) в зависимости от сплава и конкретных требований к материалам. Эта температура тщательно контролируется, чтобы гарантировать, что материал равномерно нагревается по всему его объему.

2. Замачивание:

• Как только целевая температура достигнута, материал удерживается (замачивается) при этой повышенной температуре в течение определенного периода времени, позволяя внутренней структуре стать однородной. Время замачивания гарантирует равномерное распределение температуры по всему компоненту.

3. Воздушное охлаждение:

• После замачивания материал удаляется из печи и охлаждается на окружающем воздухе. В отличие от закалки, которая включает в себя быстрое охлаждение, нормализация включает более медленное воздушное охлаждение, которое предотвращает искажение, в то же время улучшая микроструктуру материала. Скорость охлаждения контролируется, чтобы гарантировать, что материал сохраняет свои однородные свойства и стабильность размеров.

Преимущества нормализации для отливок и поковок

1. Улучшенные механические свойства:

• Нормализация приводит к более тонкой, более равномерной зернистой структуре, что приводит к улучшенным механическим свойствам, таким как прочность на растяжение, ударная вязкость и усталостная стойкость. Эти усовершенствования делают материал более подходящим для высокопроизводительных применений, в которых надежность и долговечность имеют решающее значение.

2. Повышенная пластичность и прочность:

• Процесс уменьшает хрупкость и увеличивает пластичность, что облегчает обработку и формирование материала. Это особенно выгодно для сложных отливок и поковок, которые требуют дальнейшей обработки или подвергаются динамическим нагрузкам.

3. Снятие стресса:

• Во время литья или ковки внутри материала могут создаваться внутренние напряжения из-за быстрого охлаждения или неравномерного распределения тепла. Нормализация снимает эти напряжения, способствуя более равномерной структуре, уменьшая риск искажения или растрескивания во время дальнейшей обработки или эксплуатации.

4. Последовательные материальные свойства:

• Путем уточнять микроструктуру материала, нормализовать обеспечивает более последовательные механические свойства повсеместно в весь компонент. Это особенно важно для больших или сложных деталей, которые должны работать равномерно при различных условиях напряжения.

• Материалы, которые проходят нормализацию, часто легче обрабатывать, сваривать или обрабатывать из-за уточнения их зернистой структуры. Это снижает износ инструмента, улучшает качество поверхности и помогает достичь более жестких допусков во время последующих операций.

6. Повышенная размерная стабильность:

• Снижение внутренних напряжений за счет нормализации улучшает стабильность размеров компонента, уменьшая вероятность деформации или искажения во время механической обработки или эксплуатации.

Типы материалов, подходящих для нормализации

Нормализация чаще всего применяется к углеродистым сталям и легированным сталям, но она также может быть использована для других черных и цветных сплавов. Материалы обыкновенно обработанные с нормализовать включают:

• Углеродистые стали: для конструкционных применений, автомобильных компонентов и деталей машин, требующих повышенной прочности и ударной вязкости.

• Легированные стали: для деталей, которые нуждаются в повышенной твердости, износостойкости и ударной вязкости, часто встречающихся в аэрокосмической, нефтегазовой и тяжелой технике.

• Инструментальные стали: для инструментов, штампов и пресс-форм, которые должны быть прочными, но обрабатываемыми.

• Нержавеющая сталь: для повышения коррозионной стойкости и однородности материала, особенно в компонентах, используемых в суровых условиях.

Применение нормализации в отливках и поковках

Нормализация применяется к широкому спектру отливок и поковок в различных отраслях промышленности, чтобы гарантировать, что компоненты соответствуют необходимым механическим свойствам и стандартам производительности. Некоторые ключевые приложения включают:

• Автомобильная промышленность: Компоненты двигателя, коленчатые валы, шестерни, компоненты подвеса, и структурные части которым нужна улучшенная прочность, твердость, и сопротивление усталости.

• Строительная техника: структурные компоненты и детали двигателя, которые требуют равномерной прочности и высокой вязкости.

• Тяжелая техника: такие компоненты, как шестерни, валы и рамы, используемые в горнодобывающей, строительной и сельскохозяйственной технике, которые подвергаются высоким механическим нагрузкам.

• Инструменты и штампы: изготовление инструментов, пресс-форм и штампов, требующих повышенной прочности и способности выдерживать высокую износостойкость и механические нагрузки.

• Нефть и газ: детали, используемые в буровом и разведочном оборудовании, которые должны выдерживать экстремальные условия окружающей среды, сохраняя при этом стабильность размеров и прочность.

• Энергетический сектор: Компоненты, используемые на электростанциях, турбинах и другом энергетическом оборудовании, которые требуют однородных свойств материала для применений высокого давления и высоких температур.