Termiskā apstrāde ir populārs veids, kā mainīt noteiktu metālu mehāniskās īpašības. Viens no labākajiem veidiem, kā pielāgot metālu noteiktas vides vai lietojuma prasībām, ir mainīt tā stiprību, stingrību un cietību, būtiski nemainot tā ķīmisko sastāvu. Metālu var termiski apstrādāt dažādos veidos, bet rūdīšana ir viena no visplašāk izmantotajām metodēm.
Kas ir rūdīšana?
Rūdīšana ir solis daudzos termiskās apstrādes procesos, kas ietver detaļas uzsildīšanu līdz vajadzīgajai temperatūrai un iegremdēšanu rūdīšanas vidē, lai to ātri atdzesētu. Lai sasniegtu vēlamos rezultātus, bieži seko citi termiskās apstrādes procesi, piemēram, novecošana, rūdīšana vai atkausēšana. Ātri atdzesējot metālu, jūs varat novērst vai veicināt dažādu mikrostruktūru veidošanos tēraudā, lai sasniegtu paredzētajam pielietojumam nepieciešamās īpašības.
Dažādi kristālisko mikrostruktūru veidi ietver:
· Austenīts: Austenīts veidojas, kad dzelzs tiek uzkarsēts metālapstrādes laikā. Tā ir izturīga, taču veidojama mikrostruktūra, kas ir lieliski piemērota metināšanai. Austenīta tēraudam ir dažādi pielietojumi, taču to bieži tālāk apstrādā, lai izveidotu martensīta tēraudu.
· Martensīts: Martensīta transformācija notiek, kad ātri atdzesē sakarsētu metālu. Lai gan martensīta tērauds ir ciets, tas ir arī ļoti trausls. Metāla apstrāde pēc rūdīšanas palīdz atjaunot tā elastību un mazināt iekšējo spriegumu.
· Ferīts: Ferīts ir mīksta, termodinamiski stabila mikrostruktūra, kas veidojas pirms pārveidošanās par austenītu. Tas galvenokārt notiek tēraudā ar zemu oglekļa saturu.
· Cementīts: Cementīts ir termodinamiski nestabila mikrostruktūra, kas satur dzelzi un oglekli. Tā stingrā mikrostruktūra rada ļoti cietu, bet trauslu metālu.
· Perlīts: Lēnas dzesēšanas rezultātā veidojas perlīta mikrostruktūra, kas sastāv no mainīgiem ferīta un cementīta slāņiem. Šī struktūra ir izturīga un viegla ar augstu nodilumizturību.
· Bainīte: Bainīts ir cieta, trausla mikrostruktūra, kas veidojas, kad tērauda sastāvdaļa tiek atdzesēta ātrāk nekā perlīta dzesēšanas ātrums, bet lēnāk nekā martensīts.
Dzēšanas līdzekļa veids
Dzēšanas procesu var veikt, izmantojot dažādus dzesēšanas materiālus. Katram medijam ir savas īpašas rūdīšanas īpašības. Dzēšanas ātrums, rūdīšanas vides problēmas, dzesētāja nomaiņa un dzēšanas materiāla izmaksas ir faktori, kas jāņem vērā, nosakot datu nesēja lietošanas veidu. Tālāk ir norādīti galvenie dzesējošo materiālu veidi.
Gaiss
Gaiss ir populārs rūdīšanas līdzeklis, ko izmanto metālu dzesēšanai dzēšanai. Pieejamība ir viena no galvenajām gaisa priekšrocībām; tā cenas ziņā ir tās pārpilnības rezultāts uz zemes. Faktiski jebkurš materiāls, kas tiek uzkarsēts un pēc tam ļauj atdzist līdz istabas temperatūrai, vienkārši paliekot viens, tiek uzskatīts par rūdītu ar gaisu. Gaisa dzēšana tiek veikta arī apzinātāk, kad tā tiek saspiesta un piespiesta ap dzesējamo metālu. Tas atdzesē daļu ātrāk nekā nekustīgs gaiss, lai gan pat saspiests gaiss joprojām var atdzesēt daudzus metālus pārāk lēni, lai mainītu mehāniskās īpašības.
Ūdens
Ūdens spēj ātri dzēst arī sakarsētus metālus. Tēraudu var ātri atdzesēt, atdzesējot to ūdenī, kas ir lieliski piemērots, lai dažos gadījumos sasniegtu augstāko iespējamo cietību. Tomēr iekšējās spriedzes palielināšanās dēļ tā dzesēšanas ātrums var izraisīt arī kropļojumus un plaisāšanu. Līdz ar to, lai pabeigtu komponentu, ir nepieciešamas papildu metalurģijas procedūras.
Ūdens, tāpat kā daudzas gāzes, ir viegli iegūstams un neietekmē vidi, padarot to par ilgtspējīgu dzesēšanas līdzekli. Tvaika kabatas var kavēt dzēšanas procesu ar ūdeni; ja tas notiek, kalējam komponents ir jāvirpina vidē, lai mitrā gaisa kabatas neveidotos un neiekļūtu piesārņotāji.
Eļļa
Eļļa spēj dzēst sakarsētus metālus daudz ātrāk nekā saspiests gaiss. Elements, kas ir uzkarsēts, tiek iemests ar eļļu piepildītā tvertnē, lai to atdzesētu. Detaļu var arī izskalot ar eļļu. Tā kā dažādu veidu eļļām ir atšķirīgs dzesēšanas ātrums un uzliesmošanas temperatūra, tās bieži izmanto dažādos lietojumos.
Sālījums
Sālījums vai sālsūdens ir lielisks dzesēšanas līdzeklis ātrai dzesēšanai. Tas atdziest ātrāk nekā gaiss, ūdens un eļļa. Tas ir tāpēc, ka sāls un ūdens maisījumam nonākot saskarē ar karstu metālu, tas novērš gaisa lodīšu veidošanos. Rezultātā šķidrums nosegs lielāku metāla virsmas daļu nekā gaisa burbuļi.
Rūdošs tērauds
Tērauds ir pelnījis īpašu pieminēšanu, kad tiek apspriests dzēšanas process, jo tā mehāniskās īpašības ir ļoti jutīgas pret rūdīšanu. Rūdīšanas procesā, kas pazīstams kā rūdīšana, tērauds tiek paaugstināts līdz temperatūrai, kas pārsniedz tā pārkristalizācijas temperatūru, un ātri atdzesē rūdīšanas procesā. Ātrā dzēšana maina tērauda kristāla struktūru, salīdzinot ar lēnu dzesēšanu. Atkarībā no tērauda oglekļa satura un leģējošiem elementiem, tam var palikt cietāka, trauslāka mikrostruktūra, piemēram, martensīts vai bainīts, kad tas tiek pakļauts rūdīšanas procesam. Šīs mikrostruktūras palielina tērauda izturību un cietību. Tomēr tie padara tēraudu neaizsargātu pret plaisāšanu un ievērojami samazina elastību. Šī iemesla dēļ daži tēraudi tiek atkausēti vai normalizēti pēc rūdīšanas procesa.
