Kaip grūdinimas kietina plieną metalo apdirbime

Grūdinimas yra greitas būdas grąžinti metalą į kambario temperatūrą po karščio gydymas kad aušinimo procesas dramatiškai nepakeistų metalo mikrostruktūros. Metalo gamintojai tai daro įleisdami karštą metalą į skystą ar kartais priverstinį orą. Skystosios ar priverstinio oro pasirinkimas yra nurodytas kaip terpė.

Įprastos gesinimo terpės yra specialios paskirties polimerai, priverstinė oro konvekcija, gėlas vanduo, sūrus vanduo ir aliejus. Vanduo yra efektyvi terpė, kai siekiama, kad plienas pasiektų maksimalų kietumą. Tačiau vanduo gali sukelti metalo įtrūkimus ar iškraipymus.

Jei kietumas nėra būtinas, gesinimo procese gali būti naudojamas mineralinis aliejus, banginių aliejus arba medvilnės sėklų aliejus. Gesinimo procesas gali atrodyti dramatiškas tiems, kurie su juo nėra susipažinę. Metalo gamintojams perduodant karštą metalą į pasirinktą terpę, garai iš metalo pakyla dideliu kiekiu.

Lėtesni gesinimo greičiai suteikia termodinaminėms jėgoms didesnę galimybę pakeisti mikrostruktūrą, ir tai dažnai gali būti blogas dalykas, jei tas mikrostruktūros pokytis susilpnina metalą. Kartais pirmenybė teikiama šiam rezultatui, todėl gesinimui naudojamos skirtingos laikmenos. Pavyzdžiui, aliejaus gesinimo greitis yra daug mažesnis nei vandens. Norėdami gesinti skystoje terpėje, skystis turi būti maišomas aplink metalo gabalą, kad nuo paviršiaus nepatektų garų. Garų kišenės gali užkirsti kelią gesinimo procesui, todėl būtina jų vengti.

Dažnai naudojamas plienams kietinti, vanduo gesinamas nuo aukštesnės kaip austenitinis dėl temperatūros anglis gali įstrigti austenitinio apvado viduje. Tai veda į sunkią ir trapią martensitinę stadiją. Austenitas reiškia geležies lydinius, turinčius gama-geležies pagrindą, o martensitas - kietojo tipo plieno kristalinę struktūrą.

Grūdintas plieno martensitas yra labai trapus ir įtemptas. Dėl to grūdintas plienas paprastai būna grūdinamas. Tai apima metalo pašildymą iki žemesnės nei kritinės taško temperatūros, tada leidžiama jam atvėsti ore.

Paprastai plienas vėliau bus grūdinamas aliejaus, druskos, švino voniose ar krosnyse su ventiliatorių cirkuliacija, kad būtų atkurta dalis lankstumas (gebėjimas atlaikyti tempimo įtempius) ir kietumas prarastas virtus martensitu. Po to, kai metalas grūdinamas, jis atšaldomas greitai, lėtai arba visai nešaldomas, atsižvelgiant į aplinkybes, ypač į tai, ar aptariamas metalas yra jautrus trapumui po temperatūros.

Be martensito ir austenito temperatūrų, termiškai apdorojant metalą, taip pat naudojama ferito, perlito, cementito ir bainito temperatūra. Delta ferito virsmas įvyksta, kai geležis kaitinama iki aukštos temperatūros geležies. Pagal Suvirinimo institutas Didžiojoje Britanijoje jis susidaro „atvėsindamas mažą anglies koncentraciją geležies ir anglies lydiniuose iš skysto būvio, prieš virsdamas austenitu“.

Pearlite sukuriamas lėto geležies lydinių aušinimo proceso metu. Bainitas būna dviejų formų: viršutinio ir apatinio bainito. Jis gaminamas esant mažesniam nei martensito susidarymo aušinimo greičiui, tačiau greitesniam nei ferito ir perlito aušinimo greičiui.

Grūdinimas neleidžia plienui suskaidyti iš austenito į feritą ir cementitą. Tikslas yra, kad plienas pasiektų martensitinę fazę.

Kiekviena terpė, naudojama grūdinimo procesui, turi savo privalumų ir trūkumų, todėl metalo gamintojai turi nuspręsti, kas yra geriausia remiantis konkrečiu darbu. Tai yra keletas variantų:

Tai apima vandenį, skirtingą druskos vandens ir sodos koncentraciją. Tai yra greičiausias metalų aušinimo būdas gesinimo proceso metu. Be galimo metalo deformavimo, reikia naudoti ir atsargumo priemones, naudojant kaustinį sodą, nes jie gali pakenkti odai ar akims.

Tai dažniausiai yra populiariausias metodas, nes kai kurie aliejai vis tiek gali greitai atšaldyti metalus, tačiau nekelia tokios pačios rizikos kaip vanduo ar kita kaustika. Vis dėlto aliejai yra pavojingi, nes jie yra degus. Todėl metalo gamintojams svarbu žinoti alyvų, su kuriomis jie dirba, ribas, susijusias su temperatūra ir krovinio svoriu, kad būtų išvengta gaisrų.

Nors priverstinis oras yra dažnas, azotas yra dar viena populiari galimybė. Dujos dažnai naudojamos gataviems metalams, pavyzdžiui, įrankiams. Reguliuodami slėgį ir dujų poveikį, galite valdyti aušinimo greitį.