Uloga toplinske obrade aluminija je poboljšanje mehaničkih svojstava materijala, uklanjanje zaostalih naprezanja i poboljšanje obradivosti metala. Prema različitim namjenama toplinske obrade, procesi se mogu podijeliti u dvije kategorije: predgrijavanje i završna toplinska obrada.
Svrha predgrijavanja je poboljšanje performansi obrade, uklanjanje unutarnjeg naprezanja i priprema dobre metalografske strukture za završnu toplinsku obradu. Proces toplinske obrade uključuje žarenje, normalizaciju, starenje, kaljenje i otpuštanje i tako dalje.
1) Žarenje i normalizacija
Žarenje i normalizacija koriste se za toplo obrađene aluminijske poluge. Ugljični čelik i legirani čelik s udjelom ugljika većim od 0,5% često se žare kako bi se smanjila njihova tvrdoća i lakše rezanje; ugljični čelik i legirani čelik s udjelom ugljika manjim od 0,5% koriste se kako bi se izbjeglo lijepljenje za nož kada je tvrdoća preniska. Također se koristi normalizacijski tretman. Žarenje i normalizacija i dalje mogu pročistiti zrno i ujednačiti strukturu te pripremiti materijal za naknadnu toplinsku obradu. Žarenje i normalizacija obično se izvode nakon što je poluga izrađena, a prije grube obrade.
2) Tretman starenja
Obrada starenjem se uglavnom koristi za uklanjanje unutarnjeg naprezanja nastalog u proizvodnji i obradi poluproizvoda.
Kako bi se izbjeglo prekomjerno opterećenje transportom, za dijelove opće preciznosti dovoljno je organizirati jedan postupak starenja prije završne obrade. Međutim, za dijelove s visokim zahtjevima za preciznost, kao što je kutija stroja za bušenje itd., treba organizirati dva ili više postupaka starenja. Jednostavni dijelovi općenito ne trebaju tretman starenja.
Osim odljevaka, za neke precizne dijelove sa slabom krutošću, poput preciznih vijaka, kako bi se uklonilo unutarnje naprezanje nastalo tijekom obrade i stabilizirala točnost obrade dijelova, često se organiziraju višestruki tretmani starenja između grube obrade i polu-završne obrade. Za neke dijelove osovina, tretman starenja treba organizirati i nakon procesa ravnanja.
3) Kaljenje i popuštanje
Kaljenje i otpuštanje odnosi se na otpuštanje na visokim temperaturama nakon kaljenja. Može se dobiti ujednačena i otpuštena struktura sorbita, što je priprema za smanjenje deformacije tijekom površinskog kaljenja i nitriranja. Stoga se kaljenje i otpuštanje također mogu koristiti kao predgrijavanje.
Zbog boljih sveobuhvatnih mehaničkih svojstava dijelova dobivenih kaljenjem i popuštanjem, može se koristiti i kao završni postupak toplinske obrade za neke dijelove koji ne zahtijevaju visoku tvrdoću i otpornost na habanje.
Svrha završne toplinske obrade je poboljšanje mehaničkih svojstava kao što su tvrdoća, otpornost na habanje i čvrstoća. Proces toplinske obrade uključuje kaljenje, cementaciju i nitriranje.
1) Kaljenje
Kaljenje se dijeli na površinsko kaljenje i ukupno kaljenje. Među njima, površinsko kaljenje se široko koristi zbog male deformacije, oksidacije i dekarburizacije, a površinsko kaljenje također ima prednosti visoke vanjske čvrstoće i dobre otpornosti na habanje, uz održavanje dobre unutarnje žilavosti i jake otpornosti na udarce. Kako bi se poboljšala mehanička svojstva dijelova koji se površinski kale, često se kao predtoplinska obrada zahtijeva toplinska obrada poput kaljenja i popuštanja ili normalizacije. Opći procesni postupak je: štancanje, kovanje, normalizacija, žarenje, gruba obrada, kaljenje i popuštanje, poluobrada, površinsko kaljenje, završna obrada.
2) Cementacija i kaljenje
Cementacija i kaljenje služe za povećanje sadržaja ugljika u površinskom sloju dijela, a nakon kaljenja, površinski sloj dobiva visoku tvrdoću, dok središnji dio i dalje zadržava određenu čvrstoću, visoku žilavost i plastičnost. Cementacija se dijeli na potpunu cementaciju i djelomičnu cementaciju. Prilikom djelomične cementacije, treba poduzeti mjere protiv curenja za dijelove koji se ne cementiraju. Budući da cementacija i kaljenje uzrokuju velike deformacije, a dubina cementacije je općenito između 0,5 i 2 mm, proces cementacije se obično odvija između polu-završne i završne obrade.
Procesni postupak je općenito: brušenje, kovanje, normalizacija, gruba obrada, poluzavršna obrada, cementiranje i kaljenje, završna obrada. Kada necementirani dio dijela za cementiranje i kaljenje usvoji plan postupka uklanjanja viška cementiranog sloja nakon povećanja margine, postupak uklanjanja viška cementiranog sloja treba se provesti nakon cementiranja i kaljenja, a prije kaljenja.
3) Nitriranje
Nitriranje je proces infiltracije atoma dušika u metalnu površinu kako bi se dobio sloj spojeva koji sadrže dušik. Sloj nitriranja može poboljšati tvrdoću, otpornost na habanje, čvrstoću na zamor i otpornost na koroziju površine dijela. Budući da je temperatura nitriranja niska, deformacija je mala, a sloj nitriranja tanak, općenito ne više od 0,6~0,7 mm, proces nitriranja treba započeti što kasnije. Kako bi se smanjila deformacija tijekom nitriranja, općenito je potrebno otpuštanje na visokim temperaturama za ublažavanje naprezanja.
Uredila May Jiang iz MAT Alumina
Vrijeme objave: 04.09.2023.
