Installation von HDTV zur Härtung des Funktionsprinzips. Härten von Metallen durch Hochfrequenzströme

Nach Vereinbarung ist eine Wärmebehandlung und Härtung von Metall- und Stahlteilen mit größeren Abmessungen als in dieser Tabelle angegeben möglich.

Die Wärmebehandlung (Wärmebehandlung von Stahl) von Metallen und Legierungen in Moskau ist eine Dienstleistung, die unser Werk seinen Kunden anbietet. Wir haben alle notwendige Ausrüstung von qualifizierten Fachleuten betrieben. Wir führen alle Aufträge qualitativ hochwertig und termingerecht aus. Wir akzeptieren und erfüllen auch Aufträge für die Wärmebehandlung von Stählen und HDTV, die aus anderen Regionen Russlands zu uns kommen.

Die wichtigsten Arten der Wärmebehandlung von Stahl

Glühen erster Art:

Glühen erster Art Diffusion (Homogenisierung) - Schnelles Aufheizen auf t 1423 K, langes Aussetzen und anschließendes langsames Abkühlen. Angleichung der chemischen Heterogenität des Materials in großen geformten Gussstücken aus legiertem Stahl

Glühen der ersten Art Rekristallisation - Erhitzen auf eine Temperatur von 873-973 K, langes Aussetzen und anschließendes langsames Abkühlen. Härteabnahme und Duktilitätszunahme nach Kaltumformung (Verarbeitung interbetrieblich)

Spannungsabbauendes Glühen erster Art - Erhitzen auf eine Temperatur von 473-673 K und anschließendes langsames Abkühlen. Es findet ein Abbau von Eigenspannungen nach dem Gießen, Schweißen, plastischen Verformen oder Bearbeiten statt.

Glühen zweiter Art:

Das Glühen der zweiten Art ist abgeschlossen - Erhitzen auf eine Temperatur über dem Ac3-Punkt um 20-30 K, Halten und anschließendes Abkühlen. Härteabnahme, Verbesserung der Zerspanbarkeit, Abbau von Eigenspannungen bei untereutektoiden und eutektoiden Stählen vor dem Härten (siehe Anmerkung zur Tabelle)

Glühen der Art II ist unvollständig - Erhitzen auf eine Temperatur zwischen den Punkten Ac1 und Ac3, Aussetzen und anschließendes Abkühlen. Härteabnahme, Verbesserung der Zerspanbarkeit, Beseitigung innerer Spannungen bei übereutektoidem Stahl vor dem Härten

Glühen der zweiten Art isotherm - Erhitzen auf eine Temperatur von 30-50 K über dem Ac3-Punkt (für untereutektoiden Stahl) oder über dem Ac1-Punkt (für übereutektoiden Stahl), Freilegen und anschließendes schrittweises Abkühlen. Beschleunigte Verarbeitung von kleinen Walzprodukten oder Schmiedestücken aus legierten und kohlenstoffreichen Stählen, um die Härte zu verringern, die Bearbeitbarkeit zu verbessern und innere Spannungen abzubauen

Glühen der zweiten Art Sphäroidisieren - Erhitzen auf eine Temperatur oberhalb des Ac1-Punktes um 10-25 K, Aussetzen und anschließendes schrittweises Abkühlen. Es gibt eine Abnahme der Härte, eine Verbesserung der Bearbeitbarkeit, eine Beseitigung innerer Spannungen im Werkzeugstahl vor dem Härten, eine Erhöhung der Duktilität von niedriglegierten und mittelkohlenstoffhaltigen Stählen vor der Kaltverformung

Glühen der zweiten Art blank - Erhitzen in einer kontrollierten Umgebung auf eine Temperatur über dem Ac3-Punkt um 20-30 K, Aussetzen und anschließendes Abkühlen in einer kontrollierten Umgebung. Tritt auf Schutz der Stahloberfläche vor Oxidation und Entkohlung

Glühen zweiter Art Normalisierung (Normalisierungsglühen) - Erhitzen auf eine Temperatur oberhalb des Ac3-Punktes um 30-50 K, Aussetzen und anschließendes Abkühlen an ruhender Luft. Es gibt eine Korrektur der Struktur von erhitztem Stahl, die Beseitigung innerer Spannungen in Teilen aus Baustahl und eine Verbesserung ihrer Bearbeitbarkeit, eine Erhöhung der Tiefe der Werkzeughärtbarkeit. Stahl vor dem Härten

Härten:

Vollständiges kontinuierliches Härten - Erhitzen auf eine Temperatur über dem Ac3-Punkt um 30-50 K, Halten und anschließendes schnelles Abkühlen. Erzielen (in Kombination mit Anlassen) hoher Härte und Verschleißfestigkeit von Teilen aus untereutektoiden und eutektoiden Stählen

Unvollständiges Aushärten - Erhitzen auf eine Temperatur zwischen den Punkten Ac1 und Ac3, Aussetzen und anschließendes schnelles Abkühlen. Erzielen (in Kombination mit Anlassen) einer hohen Härte und Verschleißfestigkeit von Teilen aus übereutektoidem Stahl

Intermittierendes Härten - Erwärmung bis t über den Ac3-Punkt um 30-50 K (bei übereutektoiden und eutektoiden Stählen) oder zwischen den Ac1- und Ac3-Punkten (bei übereutektoiden Stählen), Aussetzen und anschließendes Abkühlen in Wasser und dann in Öl. Bei Teilen aus Werkzeugstahl mit hohem Kohlenstoffgehalt kommt es zu einer Verringerung der Eigenspannungen und Verformungen

Isothermes Härten - Erhitzen auf eine Temperatur über dem Ac3-Punkt um 30-50 K, Halten und anschließendes Abkühlen in geschmolzenen Salzen und dann an Luft. Erzielung einer minimalen Verformung (Verzug), Erhöhung der Duktilität, Dauerfestigkeit und Biegefestigkeit von Teilen aus legiertem Werkzeugstahl

Stufenhärtung - Dasselbe (es unterscheidet sich von der isothermen Härtung durch eine kürzere Verweildauer im Kühlmedium). Reduzierung von Spannungen, Verformungen und Verhinderung von Rissbildung bei kleinen Werkzeugen aus Kohlenstoff-Werkzeugstahl sowie bei größeren Werkzeugen aus legiertem Werkzeug- und Schnellarbeitsstahl

Oberflächenhärtung - Erhitzen der Oberflächenschicht des Produkts durch elektrischen Strom oder Gasflamme bis zum Härten t, gefolgt von schnellem Abkühlen der erhitzten Schicht. Es gibt eine Erhöhung der Oberflächenhärte bis zu einer bestimmten Tiefe, Verschleißfestigkeit und erhöhte Lebensdauer von Maschinenteilen und Werkzeugen

Abschrecken mit Selbstanlassen - Erhitzen auf eine Temperatur über dem Ac3-Punkt um 30-50 K, Halten und anschließendes unvollständiges Abkühlen. Die im Inneren des Teils gespeicherte Wärme sorgt für das Anlassen der gehärteten Außenschicht Lokales Härten eines Schlagwerkzeugs einfacher Konfiguration aus Kohlenstoff-Werkzeugstahl sowie während der Induktionserwärmung

Härten mit Kältebehandlung - Tiefenabkühlung nach dem Härten auf eine Temperatur von 253-193 K. Es erfolgt eine Härtesteigerung und Maßhaltigkeit von hochlegierten Stahlteilen

Härten mit Kühlung - Erwärmte Teile werden einige Zeit an der Luft gekühlt, bevor sie in ein Kühlmedium getaucht oder in einem Thermostat mit reduzierter t aufbewahrt werden. Der Wärmebehandlungszyklus von Stahl (normalerweise nach dem Aufkohlen) wird verkürzt.

Lichthärtung - Erhitzen in einer kontrollierten Umgebung auf eine Temperatur über dem Ac3-Punkt um 20-30 K, Aussetzen und anschließendes Abkühlen in einer kontrollierten Umgebung. Schutz vor Oxidation und Entkohlung komplexer Teile von Formen, Gesenken und Vorrichtungen, die nicht geschliffen werden

Urlaubstief - Aufheizen im Temperaturbereich 423-523 K und anschließend beschleunigtes Abkühlen. Es kommt zu einem Abbau innerer Spannungen und einer Abnahme der Zerbrechlichkeit der Schneid- und Messwerkzeuge nach dem Oberflächenhärten; für aufgekohlte Teile nach dem Härten

Urlaubsmedium - Aufheizen im Bereich t = 623-773 K und anschließendes langsames oder beschleunigtes Abkühlen. Es gibt eine Erhöhung der Elastizitätsgrenze von Federn, Federn und anderen elastischen Elementen

Urlaub hoch - Aufheizen im Temperaturbereich von 773-953 K und anschließendes langsames oder schnelles Abkühlen. Bereitstellung einer hohen Duktilität von Teilen aus Baustahl, in der Regel mit thermischer Verbesserung

Thermische Verbesserung - Abschrecken und anschließendes Hochvergüten. Es findet ein vollständiger Abbau von Eigenspannungen statt. Bereitstellung einer Kombination aus hoher Festigkeit und Duktilität bei der abschließenden Wärmebehandlung von Baustahlteilen, die unter Stoß- und Vibrationsbelastungen arbeiten

Thermomechanische Bearbeitung - Erhitzen, schnelles Abkühlen auf 673-773 K, mehrfache plastische Verformung, Härten und Anlassen. Für Walzprodukte und Teile einfacher Form, die nicht geschweißt werden, ist eine erhöhte Festigkeit im Vergleich zu der durch herkömmliche Wärmebehandlung erzielten Festigkeit vorgesehen

Alterung - Erwärmung und längere Einwirkung erhöhter Temperaturen. Teile und Werkzeuge sind formstabilisiert

Aufkohlen - Sättigung der Oberflächenschicht von Weichstahl mit Kohlenstoff (Aufkohlung). Begleitet von anschließendem Abschrecken mit niedrigem Anlassen. Die Tiefe der Kittschicht beträgt 0,5-2 mm. Es entsteht ein Produkt mit hoher Oberflächenhärte bei Erhalt eines zähflüssigen Kerns. Das Aufkohlen wird an Kohlenstoff- oder legierten Stählen mit einem Kohlenstoffgehalt durchgeführt: für kleine und mittlere Produkte 0,08-0,15%, für größere 0,15-0,5%. Zahnräder, Kolbenbolzen etc. werden aufgekohlt.

Cyanidierung - Thermochemische Behandlung von Stahlprodukten in einer Lösung von Cyanidsalzen bei einer Temperatur von 820. Es kommt zu einer Sättigung der Oberflächenschicht von Stahl mit Kohlenstoff und Stickstoff (0,15-0,3 mm Schicht).Stähle mit niedrigem Kohlenstoffgehalt werden cyanidiert die neben einer festen Oberfläche einen zähflüssigen Kern haben. Solche Produkte zeichnen sich durch hohe Verschleißfestigkeit und Widerstandsfähigkeit gegen Stoßbelastungen aus.

Nitrieren (Nitrieren) - Sättigung der Oberflächenschicht von Stahlprodukten mit Stickstoff bis zu einer Tiefe von 0,2-0,3 mm. Tritt auf Hohe Oberflächenhärte, erhöhte Abrieb- und Korrosionsbeständigkeit. Lehren, Zahnräder, Wellenzapfen usw. werden nitriert.

Kaltbehandlung - Abkühlung nach dem Härten auf Minustemperatur. Es gibt eine Änderung in der inneren Struktur von gehärteten Stählen. Es wird für Werkzeugstähle, einsatzgehärtete Produkte und einige hochlegierte Stähle verwendet.

WÄRMEBEHANDLUNG VON METALLEN (WÄRMEBEHANDLUNG), ein bestimmter Zeitzyklus des Erhitzens und Abkühlens, dem Metalle unterzogen werden, um ihre physikalischen Eigenschaften zu ändern. Eine Wärmebehandlung im üblichen Sinne wird bei Temperaturen unterhalb des Schmelzpunktes durchgeführt. Schmelz- und Gießprozesse, die einen wesentlichen Einfluss auf die Eigenschaften des Metalls haben, sind in diesem Konzept nicht enthalten. Durch Wärmebehandlung verursachte Änderungen der physikalischen Eigenschaften sind auf Änderungen der inneren Struktur und der chemischen Beziehungen zurückzuführen, die im festen Material auftreten. Wärmebehandlungszyklen sind verschiedene Kombinationen aus Erhitzen, Halten auf einer bestimmten Temperatur und schnellem oder langsamem Abkühlen, entsprechend den strukturellen und chemischen Veränderungen, die verursacht werden müssen.

Kornstruktur von Metallen. Jedes Metall besteht normalerweise aus vielen Kristallen (Körner genannt) in Kontakt miteinander, normalerweise mikroskopisch klein, aber manchmal mit bloßem Auge sichtbar. In jedem Korn sind die Atome so angeordnet, dass sie ein regelmäßiges dreidimensionales geometrisches Gitter bilden. Die Art des Gitters, Kristallstruktur genannt, ist ein Merkmal eines Materials und kann durch Röntgenbeugungsanalyse bestimmt werden. Die richtige Anordnung der Atome bleibt im gesamten Korn erhalten, bis auf kleine Störungen, etwa einzelne Gitterplätze, die sich versehentlich als unbesetzt herausstellen. Alle Körner haben die gleiche Kristallstruktur, sind aber in der Regel unterschiedlich im Raum orientiert. Daher sind die Atome an der Grenze zweier Körner immer weniger geordnet als in ihnen. Dies erklärt insbesondere die Tatsache, dass Korngrenzen mit chemischen Reagenzien leichter zu ätzen sind. Auf einer polierten, flachen Metalloberfläche, die mit einem geeigneten Ätzmittel behandelt wurde, zeigt sich normalerweise ein klares Muster von Korngrenzen. Die physikalischen Eigenschaften eines Materials werden durch die Eigenschaften einzelner Körner, deren Wechselwirkung untereinander und die Eigenschaften von Korngrenzen bestimmt. Die Eigenschaften des metallischen Werkstoffs hängen stark von der Größe, Form und Ausrichtung der Körner ab, und das Ziel der Wärmebehandlung ist es, diese Faktoren zu steuern.

Atomare Prozesse während der Wärmebehandlung. Mit zunehmender Temperatur eines festen kristallinen Materials können sich seine Atome leichter von einer Stelle des Kristallgitters zur anderen bewegen. Auf dieser Diffusion von Atomen basiert die Wärmebehandlung. Den effizientesten Mechanismus für die Bewegung von Atomen in einem Kristallgitter kann man sich als Bewegung freier Gitterplätze vorstellen, die in jedem Kristall immer vorhanden sind. Bei erhöhten Temperaturen wird aufgrund einer Erhöhung der Diffusionsgeschwindigkeit der Übergangsprozess einer Nichtgleichgewichtsstruktur eines Stoffes in eine Gleichgewichtsstruktur beschleunigt. Die Temperatur, bei der die Diffusionsgeschwindigkeit merklich ansteigt, ist nicht gleich für verschiedene Metalle. Bei Metallen mit hohem Schmelzpunkt ist er normalerweise höher. Bei Wolfram mit seinem Schmelzpunkt von 3387 C tritt während der Wärmebehandlung selbst bei Rotglut keine Rekristallisation auf Aluminiumlegierungen, Schmelzen bei niedrigen Temperaturen, in einigen Fällen ist es möglich, bei Raumtemperatur zu arbeiten.

In vielen Fällen beinhaltet die Wärmebehandlung ein sehr schnelles Abkühlen, Abschrecken genannt, um die bei erhöhter Temperatur gebildete Struktur zu bewahren. Obwohl eine solche Struktur streng genommen bei Raumtemperatur nicht als thermodynamisch stabil angesehen werden kann, ist sie in der Praxis aufgrund der geringen Diffusionsgeschwindigkeit recht stabil. Sehr viele nützliche Legierungen haben eine ähnliche "metastabile" Struktur.

Änderungen, die durch Wärmebehandlung verursacht werden, können von zwei Haupttypen sein. Erstens sind sowohl bei reinen Metallen als auch bei Legierungen Veränderungen möglich, die nur die physikalische Struktur betreffen. Dies können Änderungen im Spannungszustand des Materials, Änderungen in Größe, Form, Kristallstruktur und Orientierung seiner Kristallkörner sein. Zweitens kann sich auch die chemische Struktur des Metalls verändern. Dies kann sich in der Glättung von Zusammensetzungsinhomogenitäten und der Bildung von Ausscheidungen einer anderen Phase in Wechselwirkung mit der umgebenden Atmosphäre äußern, die geschaffen wird, um das Metall zu reinigen oder ihm die gewünschten Oberflächeneigenschaften zu verleihen. Änderungen beider Arten können gleichzeitig auftreten.

Stress abbauen. Die Kaltverformung erhöht die Härte und Sprödigkeit der meisten Metalle. Manchmal ist eine solche „Arbeitshärte“ wünschenswert. Nichteisenmetalle und deren Legierungen erhalten in der Regel durch Kaltwalzen eine gewisse Härte. Auch Baustähle werden häufig durch Kaltumformung gehärtet. Stähle mit hohem Kohlenstoffgehalt, die auf die zum Beispiel zur Herstellung von Federn erforderliche erhöhte Festigkeit kaltgewalzt oder kaltgezogen wurden, werden normalerweise einem Spannungsarmglühen unterzogen, wobei sie auf eine relativ niedrige Temperatur erhitzt werden, bei der das Material fast so bleibt hart wie vorher, verschwindet aber darin Inhomogenität der Eigenspannungsverteilung. Dies verringert die Rissneigung, insbesondere in korrosiven Umgebungen. Ein solcher Spannungsabbau entsteht in der Regel durch lokales plastisches Fließen im Material, das zu keiner Veränderung des Gesamtgefüges führt.

Rekristallisation. Bei verschiedenen Verfahren der Metallumformung ist es oft notwendig, die Form des Werkstücks stark zu verändern. Wenn die Umformung in kaltem Zustand durchgeführt werden muss (was häufig aus praktischen Gründen erforderlich ist), ist es notwendig, den Prozess in mehrere Schritte aufzuteilen, zwischen denen eine Rekristallisation durchgeführt wird. Nach der ersten Umformstufe, wenn das Material so stark verfestigt ist, dass eine weitere Umformung zum Bruch führen kann, wird das Werkstück auf eine Temperatur oberhalb der Spannungsarmglühtemperatur erwärmt und rekristallisiert. Durch schnelle Diffusion bei dieser Temperatur entsteht durch atomare Umlagerung eine völlig neue Struktur. Innerhalb der Kornstruktur des verformten Materials beginnen neue Körner zu wachsen, die es im Laufe der Zeit vollständig ersetzen. Zunächst werden kleine neue Körner dort gebildet, wo die alte Struktur am stärksten gestört ist, nämlich an den alten Korngrenzen. Beim weiteren Tempern ordnen sich die Atome der deformierten Struktur so um, dass sie ebenfalls Teil der neuen Körner werden, die wachsen und schließlich die gesamte alte Struktur aufnehmen. Das Werkstück behält seine frühere Form, besteht aber jetzt aus einem weichen, unbelasteten Material, das einem neuen Verformungszyklus unterzogen werden kann. Ein solcher Vorgang kann mehrfach wiederholt werden, falls es ein vorgegebener Verformungsgrad erfordert.

Kaltverformung ist Verformung bei einer Temperatur, die für eine Rekristallisation zu niedrig ist. Für die meisten Metalle diese Definition entspricht Raumtemperatur. Wenn die Verformung bei einer ausreichend hohen Temperatur durchgeführt wird, damit die Rekristallisation Zeit hat, der Verformung des Materials zu folgen, wird eine solche Verarbeitung als heiß bezeichnet. Solange die Temperatur hoch genug bleibt, kann es beliebig verformt werden. Der heiße Zustand eines Metalls wird hauptsächlich dadurch bestimmt, wie nahe seine Temperatur am Schmelzpunkt liegt. Die hohe Formbarkeit von Blei bedeutet, dass es leicht rekristallisiert, was bedeutet, dass es bei Raumtemperatur "warm" bearbeitet werden kann.

Texturkontrolle. Die physikalischen Eigenschaften eines Korns sind im Allgemeinen in verschiedenen Richtungen nicht gleich, da jedes Korn ein Einkristall mit seiner eigenen Kristallstruktur ist. Die Eigenschaften der Metallprobe ergeben sich aus der Mittelung über alle Körner. Im Falle einer zufälligen Kornorientierung ist die allgemeine physikalische Eigenschaften sind in alle Richtungen gleich. Sind dagegen einige Kristallebenen oder Atomreihen der meisten Körner parallel, dann werden die Eigenschaften der Probe "anisotrop", also richtungsabhängig. In diesem Fall wird der Becher, der durch Tiefpressen aus einer runden Platte erhalten wird, am oberen Rand "Zungen" oder "Girlanden" aufweisen, da das Material in einigen Richtungen leichter verformt wird als in anderen. Bei der mechanischen Formgebung ist die Anisotropie physikalischer Eigenschaften in der Regel unerwünscht. Aber bei Platten aus magnetischen Materialien für Transformatoren und andere Geräte ist es sehr wünschenswert, dass die Richtung der leichten Magnetisierung, die in Einkristallen durch die Kristallstruktur bestimmt wird, in allen Körnern mit der gegebenen Richtung des magnetischen Flusses zusammenfällt. Somit kann eine "bevorzugte Orientierung" (Textur) wünschenswert sein oder nicht, abhängig vom Zweck des Materials. Wenn ein Material rekristallisiert, ändert sich im Allgemeinen seine bevorzugte Orientierung. Die Art dieser Orientierung hängt von der Zusammensetzung und Reinheit des Materials, von der Art und dem Grad der Kaltverformung sowie von der Dauer und Temperatur des Anlassens ab.

Kontrolle der Korngröße. Die physikalischen Eigenschaften einer Metallprobe werden maßgeblich durch die durchschnittliche Korngröße bestimmt. der beste mechanische Eigenschaften entspricht fast immer einer feinkörnigen Struktur. Die Korngrößenreduzierung ist oft eines der Ziele der Wärmebehandlung (sowie des Schmelzens und Gießens). Wenn die Temperatur ansteigt, beschleunigt sich die Diffusion und daher nimmt die durchschnittliche Korngröße zu. Die Korngrenzen verschieben sich, sodass die größeren Körner auf Kosten der kleineren wachsen, die schließlich verschwinden. Daher werden die abschließenden Warmumformungsprozesse in der Regel bei möglichst niedrigen Temperaturen durchgeführt, damit die Korngrößen möglichst gering sind. Niedertemperatur-Warmumformung wird oft bewusst vorgesehen, hauptsächlich um die Korngröße zu reduzieren, obwohl das gleiche Ergebnis durch Kaltumformung mit anschließender Rekristallisation erreicht werden kann.

Homogenisierung. Die oben genannten Prozesse treten sowohl in reinen Metallen als auch in Legierungen auf. Aber es gibt eine Reihe anderer Prozesse, die nur in möglich sind metallische Materialien enthält zwei bzw mehr Komponenten. So kommt es beispielsweise beim Gießen einer Legierung mit ziemlicher Sicherheit zu Inhomogenitäten in der chemischen Zusammensetzung, die durch einen ungleichmäßigen Erstarrungsprozess bedingt ist. Bei einer aushärtenden Legierung ist die Zusammensetzung der jeweils gebildeten festen Phase dieser Moment, ist nicht dasselbe wie in der Flüssigkeit, die mit ihr im Gleichgewicht steht. Daher ist die Zusammensetzung des gebildeten Feststoffs in Anfangsmoment Die Erstarrung wird anders sein als am Ende der Erstarrung, was zu einer räumlichen Heterogenität der Zusammensetzung auf mikroskopischer Ebene führt. Eine solche Inhomogenität wird durch einfaches Erhitzen, insbesondere in Kombination mit mechanischer Verformung, beseitigt.

Reinigung. Obwohl die Reinheit des Metalls hauptsächlich durch die Schmelz- und Gießbedingungen bestimmt wird, wird die Metallreinigung oft durch Festkörperwärmebehandlung erreicht. Die im Metall enthaltenen Verunreinigungen reagieren an seiner Oberfläche mit der Atmosphäre, in der es erhitzt wird; somit kann eine Wasserstoffatmosphäre oder ein anderes Reduktionsmittel einen beträchtlichen Teil der Oxide in ein reines Metall umwandeln. Die Tiefe einer solchen Reinigung hängt von der Fähigkeit von Verunreinigungen ab, aus dem Volumen an die Oberfläche zu diffundieren, und wird daher durch die Dauer und Temperatur der Wärmebehandlung bestimmt.

Trennung der Sekundärphasen. Die meisten Regime der Wärmebehandlung von Legierungen basieren auf einem wichtigen Effekt. Dies hängt damit zusammen, dass die Löslichkeit der Legierungsbestandteile im festen Zustand von der Temperatur abhängt. Anders als bei einem reinen Metall, bei dem alle Atome gleich sind, gibt es in einer zweikomponentigen, beispielsweise festen, Lösung Atome zweier verschiedener Arten, die zufällig über die Knoten des Kristallgitters verteilt sind. Wenn Sie die Anzahl der Atome zweiter Klasse erhöhen, können Sie einen Zustand erreichen, in dem sie die Atome erster Klasse nicht einfach ersetzen können. Übersteigt die Menge der zweiten Komponente diese Löslichkeitsgrenze im festen Zustand, treten im Gleichgewichtsgefüge der Legierung Einschlüsse der zweiten Phase auf, die sich in Zusammensetzung und Struktur von den ursprünglichen Körnern unterscheiden und meist vereinzelt zwischen ihnen verstreut sind Partikel. Solche Zweitphasenpartikel können abhängig von ihrer Größe, Form und Verteilung einen starken Einfluss auf die physikalischen Eigenschaften des Materials haben. Diese Faktoren können durch Wärmebehandlung (Wärmebehandlung) verändert werden.

Wärmebehandlung - der Prozess der Verarbeitung von Produkten aus Metallen und Legierungen durch Wärmeeinwirkung, um ihre Struktur und Eigenschaften in eine bestimmte Richtung zu ändern. Dieser Effekt kann auch mit chemischen, Verformungen, magnetischen usw. kombiniert werden.

Historischer Hintergrund zur Wärmebehandlung.
Seit der Antike nutzt der Mensch die Wärmebehandlung von Metallen. Auch in der Jungsteinzeit mit Kaltes Schmieden heimischem Gold und Kupfer war der Urmensch mit dem Phänomen der Kaltverfestigung konfrontiert, das die Herstellung von Produkten mit dünnen Klingen und scharfen Spitzen erschwerte, und um die Plastizität wiederherzustellen, musste der Schmied kaltgeschmiedetes Kupfer im Herd erhitzen. Die frühesten Beweise für die Verwendung des Weichglühens von gehärtetem Metall stammen aus dem Ende des 5. Jahrtausends vor Christus. e. Dieses Glühen war zum Zeitpunkt seines Erscheinens der erste Vorgang der Wärmebehandlung von Metallen. Bei der Herstellung von Waffen und Werkzeugen aus Eisen, das im Käseblasverfahren gewonnen wurde, erhitzte der Schmied den Eisenbarren für das Heißschmieden in einem Holzkohleofen. Gleichzeitig wurde Eisen aufgekohlt, dh es kam zu einer Zementierung, einer der Varianten der chemisch-thermischen Behandlung. Beim Abkühlen eines geschmiedeten Produkts aus aufgekohltem Eisen in Wasser entdeckte der Schmied eine starke Zunahme seiner Härte und eine Verbesserung anderer Eigenschaften. Das Härten von aufgekohltem Eisen in Wasser wurde vom Ende des 2. bis Anfang des 1. Jahrtausends v. Chr. verwendet. e. In der "Odyssee" von Homer (8-7 Jahrhunderte v. Chr.) Es gibt solche Zeilen: "Wie ein Schmied eine glühende Axt oder eine Axt in kaltes Wasser taucht und das Eisen mit einem Gurgeln zischt stärkeres Eisen manchmal Härten in Feuer und Wasser.“ Im 5. Jahrhundert v. Chr. härteten die Etrusker Spiegel aus zinnreicher Bronze in Wasser (höchstwahrscheinlich zur Verbesserung des Polierglanzes). Zementierung von Eisen in Holzkohle oder organische Materie, Härten und Anlassen von Stahl wurden im Mittelalter häufig zur Herstellung von Messern, Schwertern, Feilen und anderen Werkzeugen verwendet. Da mittelalterliche Handwerker das Wesen der inneren Umwandlungen in Metall nicht kannten, führten sie die Erzielung hoher Eigenschaften während der Wärmebehandlung von Metallen oft auf die Manifestation übernatürlicher Kräfte zurück. Bis Mitte des 19. Jahrhunderts. Das menschliche Wissen über die Wärmebehandlung von Metallen war eine Sammlung von Rezepten, die auf der Grundlage jahrhundertelanger Erfahrung entwickelt wurden. Die Erfordernisse der technologischen Entwicklung und vor allem die Entwicklung der Stahlkanonenproduktion führten zur Umwandlung der Wärmebehandlung von Metallen von der Kunst zur Wissenschaft. Als die Armee Mitte des 19. Jahrhunderts Kanonen aus Bronze und Gusseisen durch stärkere Kanonen aus Stahl ersetzen wollte, war das Problem, Kanonenrohre mit hoher und garantierter Festigkeit herzustellen, äußerst akut. Trotz der Tatsache, dass Metallurgen die Rezepte zum Schmelzen und Gießen von Stahl kannten, platzten Gewehrläufe sehr oft ohne ersichtlichen Grund. D. K. Chernov im Stahlwerk Obukhov in St. Petersburg untersuchte geätzte Schnitte, die aus Kanonenläufen unter einem Mikroskop hergestellt wurden, und beobachtete die Struktur von Brüchen an der Bruchstelle unter einem Vergrößerungsglas und kam zu dem Schluss, dass Stahl umso stärker ist, je feiner er ist Struktur. 1868 entdeckte Chernov innere Strukturumwandlungen im abkühlenden Stahl, die bei bestimmten Temperaturen auftreten. die er kritische Punkte a und b nannte. Wird der Stahl auf Temperaturen unterhalb von Punkt a erhitzt, kann er nicht gehärtet werden, und um ein feinkörniges Gefüge zu erhalten, muss der Stahl auf Temperaturen oberhalb von Punkt b erhitzt werden. Chernovs Entdeckung kritischer Punkte der Strukturumwandlung in Stahl ermöglichte es, die Wahl des Wärmebehandlungsmodus wissenschaftlich zu rechtfertigen, um die erforderlichen Eigenschaften von Stahlprodukten zu erhalten.

1906 entdeckte A. Wilm (Deutschland) unter Verwendung des von ihm erfundenen Duraluminiums das Altern nach dem Härten (siehe Alterung von Metallen), das wichtigste Verfahren zum Härten von Legierungen auf der Grundlage verschiedener Basen (Aluminium, Kupfer, Nickel, Eisen usw.). ). In den 30er Jahren. 20. Jahrhundert Es entstand die thermomechanische Behandlung von alternden Kupferlegierungen und in den 1950er Jahren die thermomechanische Behandlung von Stählen, die es ermöglichte, die Festigkeit der Produkte erheblich zu erhöhen. Zu den kombinierten Arten der Wärmebehandlung gehört die thermomagnetische Behandlung, die es ermöglicht, durch das Abkühlen von Produkten in einem Magnetfeld einige ihrer magnetischen Eigenschaften zu verbessern.

Zahlreiche Studien über Änderungen in der Struktur und den Eigenschaften von Metallen und Legierungen unter thermischer Einwirkung haben zu einer kohärenten Theorie der Wärmebehandlung von Metallen geführt.

Die Einteilung der Wärmebehandlungsarten richtet sich danach, welche Gefügeveränderungen des Metalls bei thermischer Einwirkung auftreten. Die Wärmebehandlung von Metallen wird unterteilt in die thermische Behandlung selbst, die nur in der thermischen Einwirkung auf das Metall besteht, die chemisch-thermische Behandlung, die thermische und chemische Wirkung kombiniert, und die thermomechanische Behandlung, die thermische Einwirkung und plastische Verformung kombiniert. Konkret umfasst die Wärmebehandlung folgende Arten: Glühen 1. Art, Glühen 2. Art, Härten ohne polymorphe Umwandlung und mit polymorpher Umwandlung, Auslagern und Anlassen.

Nitrieren ist die Sättigung der Oberfläche von Metallteilen mit Stickstoff zur Erhöhung der Härte, Verschleißfestigkeit, Ermüdungsgrenze und Korrosionsbeständigkeit. Das Nitrieren wird bei Stahl, Titan, einigen Legierungen, meist legierten Stählen, insbesondere Chrom-Aluminium, sowie Vanadium- und Molybdän-haltigen Stählen angewendet.
Das Nitrieren von Stahl erfolgt bei t 500 650 C in Ammoniak. Oberhalb von 400 C beginnt die Dissoziation von Ammoniak gemäß der Reaktion NH3 3H + N. Der dabei entstehende atomare Stickstoff diffundiert in das Metall und bildet stickstoffhaltige Phasen. Bei einer Nitriertemperatur unter 591 C besteht die Nitrierschicht aus drei Phasen (Bild): µ Fe2N-Nitrid, ³ "Fe4N-Nitrid, ± stickstoffhaltiges Ferrit, das bei Raumtemperatur etwa 0,01 % Stickstoff enthält. Bei einer Nitriertemperatur von 600 650 C mehr und ³-Phase, die durch langsames Abkühlen bei 591 C in ein Eutektoid ± + ³ 1 zerfällt. Die Härte der Nitrierschicht steigt auf HV = 1200 (entspricht 12 Gn / m2) und bleibt erhalten wiederholtes Erhitzen auf 500 600 C, was eine hohe Verschleißfestigkeit der Teile bei erhöhten Temperaturen gewährleistet. Nitrierte Stähle sind gehärteten und gehärteten Stählen in der Verschleißfestigkeit deutlich überlegen Nitrieren ist ein langer Prozess, es dauert 20-50 Stunden, um eine Schicht 0,2-0,4 zu erhalten mm dick Temperaturerhöhung beschleunigt den Prozess, verringert aber die Härte der Schicht Zum Schutz von Stellen, die nicht nitriert werden, werden Verzinnung (bei Baustählen) und Vernickelung (bei Edel- und hitzebeständigen Stählen) eingesetzt. Die Elastizität der Nitrierschicht von hitzebeständigen Stählen wird teilweise in einer Mischung aus Ammoniak und Stickstoff durchgeführt.
Das Nitrieren von Titanlegierungen wird bei 850 950 C in hochreinem Stickstoff durchgeführt (das Nitrieren in Ammoniak wird wegen der Erhöhung der Sprödigkeit des Metalls nicht verwendet).

Während des Nitrierens werden eine obere dünne Nitridschicht und eine feste Lösung von Stickstoff in ±-Titan gebildet. Schichtdicke für 30 Stunden 0,08 mm bei Oberflächenhärte HV = 800 850 (entspricht 8 8,5 H/m2). Die Einführung einiger Legierungselemente (Al bis zu 3 %, Zr 3 5 % usw.) in die Legierung erhöht die Diffusionsgeschwindigkeit von Stickstoff, wodurch die Tiefe der nitrierten Schicht erhöht wird, und Chrom verringert die Diffusionsgeschwindigkeit. Das Nitrieren von Titanlegierungen in verdünntem Stickstoff ermöglicht es, eine tiefere Schicht ohne spröde Nitridzone zu erhalten.
Das Nitrieren ist in der Industrie weit verbreitet, auch für Teile, die bei Temperaturen von bis zu 500-600 C betrieben werden (Zylinderlaufbuchsen, Kurbelwellen, Zahnräder, Spulenpaare, Teile von Kraftstoffanlagen usw.).
Lit.: Minkevich A.N., Chemisch-thermische Behandlung von Metallen und Legierungen, 2. Aufl., M., 1965: Gulyaev A.P. Metallurgy, 4. Aufl., M., 1966.

Hochfrequenzströme sind in der Lage, eine Vielzahl von Metallwärmebehandlungsprozessen ideal zu bewältigen. Die HDTV-Installation eignet sich perfekt zum Härten. Bis heute gibt es kein Gerät, das mit der Induktionserwärmung auf Augenhöhe konkurrieren könnte. Die Hersteller begannen, Induktionsgeräten immer mehr Aufmerksamkeit zu schenken und sie für die Verarbeitung von Produkten und das Schmelzen von Metall zu erwerben.

Was ist eine gute HDTV-Installation zum Härten

Die HDTV-Anlage ist eine einzigartige Anlage, die in der Lage ist, Metall in kurzer Zeit mit hoher Qualität zu verarbeiten. Um jede Funktion auszuführen, sollten Sie eine bestimmte Installation auswählen, zum Beispiel zum Härten kaufen Sie am besten einen vorgefertigten HDTV-Härtekomplex, in dem bereits alles für eine komfortable Härtung ausgelegt ist.
Die HDTV-Installation hat eine lange Liste von Vorteilen, aber wir werden nicht alle berücksichtigen, sondern uns auf diejenigen konzentrieren, die speziell für die HDTV-Härtung geeignet sind.

Die HDTV-Anlage heizt sich in kurzer Zeit auf und beginnt schnell, das Metall zu verarbeiten. Beim Einsatz der Induktionserwärmung entfällt der Zeitaufwand für Zwischenerwärmungen, da die Anlage sofort mit der Bearbeitung des Metalls beginnt.
Die Induktionserwärmung erfordert keine zusätzlichen technischen Mittel, wie z. B. die Verwendung von Abschrecköl. Das Produkt ist von hoher Qualität und die Anzahl der Produktionsfehler wird erheblich reduziert.
Die HDTV-Installation ist für die Mitarbeiter des Unternehmens absolut sicher und einfach zu bedienen. Es ist nicht erforderlich, hochqualifiziertes Personal einzustellen, um die Geräte zu bedienen und zu programmieren.
Hochfrequenzströme ermöglichen eine tiefere Härtung, da Wärme unter dem Einfluss eines elektromagnetischen Feldes bis zu einer bestimmten Tiefe eindringen kann.

Die HDTV-Installation hat eine riesige Liste von Vorteilen, die man lange aufzählen könnte. Durch die Verwendung der HDTV-Heizung zum Härten senken Sie die Energiekosten erheblich und erhalten außerdem die Möglichkeit, die Produktivität des Unternehmens zu steigern.

HDTV-Installation - das Funktionsprinzip zum Härten

Die HDTV-Anlage arbeitet nach dem Prinzip der Induktionserwärmung. Als Grundlage dieses Prinzips wurden die Gesetze von Joule-Lenz und Faraday-Maxwell zur Umwandlung elektrischer Energie genommen.
Generator speist elektrische Energie, das durch den Induktor geht und sich in ein starkes elektromagnetisches Feld umwandelt. Die Wirbelströme des gebildeten Feldes beginnen zu wirken und werden beim Eindringen in das Metall umgewandelt Wärmeenergie mit der Verarbeitung des Produkts beginnen.

Das Härten von Stählen durch Hochfrequenzströme (HF) ist eine der gebräuchlichsten Methoden der Oberflächenwärmebehandlung, die es ermöglicht, die Härte der Oberfläche von Werkstücken zu erhöhen. Es wird für Teile aus Kohlenstoff- und Baustählen oder Gusseisen verwendet. HFC-Induktionshärten ist eines der wirtschaftlichsten und technologisch fortschrittlichsten Härteverfahren. Es ermöglicht die Härtung der gesamten Oberfläche des Bauteils oder seiner einzelnen Elemente oder Zonen, die der Hauptbelastung ausgesetzt sind.

In diesem Fall verbleiben unter der gehärteten massiven Außenfläche des Werkstücks nicht gehärtete viskose Metallschichten. Eine solche Struktur verringert die Sprödigkeit, erhöht die Haltbarkeit und Zuverlässigkeit des gesamten Produkts und verringert auch den Energieverbrauch zum Erhitzen des gesamten Teils.

Hochfrequenz-Härtetechnologie

Die HFC-Oberflächenhärtung ist ein Wärmebehandlungsverfahren zur Verbesserung der Festigkeitseigenschaften und Härte des Werkstücks.

Die Hauptstufen der Oberflächenhärtung von HDTV sind das Induktionserhitzen auf eine hohe Temperatur, das Halten auf dieser Temperatur und das schnelle Abkühlen. Die Erwärmung während der Aushärtung von HDTV erfolgt mit einem speziellen Induktionsgerät. Die Kühlung erfolgt in einem Bad mit Kühlmittel (Wasser, Öl oder Emulsion) oder durch Besprühen des Teils mit speziellen Duschanlagen.

Temperaturauswahl

Für den korrekten Ablauf des Härteprozesses ist die richtige Temperaturwahl sehr wichtig, die vom verwendeten Material abhängt.

Je nach Kohlenstoffgehalt werden Stähle in untereutektoid - weniger als 0,8 % und übereutektoid - mehr als 0,8 % unterteilt. Stahl mit weniger als 0,4 % Kohlenstoff wird aufgrund der daraus resultierenden geringen Härte nicht gehärtet. Untereutektoide Stähle werden leicht über die Phasenumwandlungstemperatur von Perlit und Ferrit zu Austenit erhitzt. Dies tritt im Bereich von 800–850°C auf. Dann wird das Werkstück schnell abgekühlt. Bei abrupter Abkühlung wandelt sich Austenit in Martensit um, der eine hohe Härte und Festigkeit aufweist. Eine kurze Haltezeit ermöglicht es, feinkörnigen Austenit und feinnadeligen Martensit zu erhalten, die Körner haben keine Zeit zu wachsen und bleiben klein. Diese Stahlstruktur hat eine hohe Härte und gleichzeitig eine geringe Sprödigkeit.

Übereutektoide Stähle werden etwas niedriger als untereutektoide auf eine Temperatur von 750-800 ° C erhitzt, dh es wird eine unvollständige Härtung durchgeführt. Dies liegt daran, dass beim Erhitzen auf diese Temperatur neben der Bildung von Austenit in der Metallschmelze eine geringe Menge Zementit ungelöst bleibt, der eine höhere Härte als Martensit aufweist. Nach schneller Abkühlung wandelt sich Austenit in Martensit um, während Zementit in Form feiner Einschlüsse zurückbleibt. Auch in dieser Zone bildet Kohlenstoff, der keine Zeit hatte, sich vollständig aufzulösen, feste Karbide.

In der Übergangszone während des Härtens des Hochfrequenzstroms liegt die Temperatur nahe der Übergangstemperatur, und es bildet sich Austenit mit Restferrit. Da aber die Übergangszone nicht so schnell abkühlt wie die Oberfläche, sondern langsam abkühlt, wie bei der Normalisierung. Gleichzeitig verbessert sich das Gefüge in dieser Zone, es wird feinkörnig und gleichmäßig.

Eine Überhitzung der Werkstückoberfläche fördert das Wachstum von Austenitkristallen, was sich nachteilig auf die Sprödigkeit auswirkt. Durch Unterhitzung kann kein vollständig ferritisch-perritisches Gefüge in den Austenit übergehen und es können sich nicht abgeschreckte Stellen bilden.

Nach dem Abkühlen verbleiben hohe Druckspannungen auf der Metalloberfläche, die die Gebrauchseigenschaften des Bauteils erhöhen. Eigenspannungen zwischen der Deckschicht und der Mitte müssen eliminiert werden. Dies geschieht durch Niedertemperaturtempern - Halten bei einer Temperatur von etwa 200 ° C in einem Ofen. Um das Auftreten von Mikrorissen auf der Oberfläche zu vermeiden, ist es notwendig, die Zeit zwischen dem Abschrecken und Anlassen zu minimieren.

Es ist auch möglich, das sogenannte Selbsttempern durchzuführen - das Teil nicht vollständig, sondern auf eine Temperatur von 200 ° C abzukühlen, während es in seinem Kern warm bleibt. Außerdem sollte das Teil langsam abkühlen. Dadurch werden die inneren Spannungen ausgeglichen.

Induktionsanlage

Die HDTV-Induktionswärmebehandlungsanlage ist ein Hochfrequenzgenerator und ein Induktor für das HDTV-Härten. Das zu härtende Teil kann sich im Induktor oder in dessen Nähe befinden. Der Induktor ist in Form einer Spule ausgeführt, auf die ein Kupferrohr gewickelt ist. Es kann je nach Form und Abmessungen des Teils eine beliebige Form haben. Wenn ein Wechselstrom durch den Induktor fließt, erscheint darin ein elektromagnetisches Wechselfeld, das durch das Teil fließt. Dieses elektromagnetische Feld induziert im Werkstück Wirbelströme, sogenannte Foucault-Ströme. Solche Wirbelströme, die durch die Metallschichten fließen, erhitzen sie auf eine hohe Temperatur.

Ein charakteristisches Merkmal der Induktionsheizung mit HDTV ist der Durchgang von Wirbelströmen auf der Oberfläche des erhitzten Teils. Somit wird nur die äußere Schicht des Metalls erhitzt, und je höher die Frequenz des Stroms ist, desto geringer ist die Erwärmungstiefe und dementsprechend die Härtungstiefe des HDTV. Dadurch ist es möglich, nur die Oberfläche des Werkstücks zu härten, wobei die innere Schicht weich und zähflüssig bleibt, um eine übermäßige Versprödung zu vermeiden. Darüber hinaus ist es möglich, die Tiefe der gehärteten Schicht durch Änderung der aktuellen Parameter anzupassen.

Die erhöhte Frequenz des Stroms ermöglicht es, eine große Wärmemenge auf einer kleinen Fläche zu konzentrieren, was die Heizrate auf mehrere hundert Grad pro Sekunde erhöht. Diese hohe Heizrate bewegt sich Phasenübergang in die höhere Temperaturzone. In diesem Fall erhöht sich die Härte um 2-4 Einheiten auf 58-62 HRC, was beim Massehärten nicht zu erreichen ist.

Für den korrekten Ablauf des HDTV-Härteprozesses ist darauf zu achten, dass über die gesamte Härtefläche der gleiche Spalt zwischen Induktor und Werkstück eingehalten wird, gegenseitige Berührungen sind auszuschließen. Dies wird nach Möglichkeit durch eine Rotation des Werkstücks in den Zentren sichergestellt, wodurch eine gleichmäßige Erwärmung und damit eine gleiche Struktur und Härte der Oberfläche des gehärteten Werkstücks gewährleistet werden kann.

Den Induktor für die HDTV-Härtung gibt es in mehreren Ausführungen:

ein- oder mehrgängiger Ring - zum Erhitzen der Außen- oder Innenfläche von Teilen in Form von Rotationskörpern - Wellen, Rädern oder Löchern darin;
Schleife - zum Erhitzen der Arbeitsebene des Produkts, beispielsweise der Oberfläche des Betts oder der Arbeitskante des Werkzeugs;
geformt - zum Erhitzen von Teilen mit komplexer oder unregelmäßiger Form, z. B. Zahnradzähnen.

Je nach Form, Größe und Tiefe der Härtungsschicht kommen folgende HDTV-Härtungsmodi zum Einsatz:

gleichzeitig - die gesamte Oberfläche des Werkstücks oder eine bestimmte Zone wird gleichzeitig erhitzt und dann auch gleichzeitig gekühlt;
Kontinuierlich-sequenziell - eine Zone des Teils wird erhitzt, dann wird, wenn der Induktor oder das Teil verschoben wird, eine andere Zone erhitzt, während die vorherige gekühlt wird.

Das gleichzeitige Erhitzen der gesamten Oberfläche des HDTV erfordert viel Strom, daher ist es rentabler, es zum Härten kleiner Teile - Walzen, Buchsen, Stifte sowie Teilelemente - Löcher, Hälse usw. Nach dem Erhitzen wird das Teil vollständig in einen Tank mit Kühlmittel abgesenkt oder mit einem Wasserstrahl gegossen.

Das kontinuierlich-sequentielle Härten von Hochfrequenzstrom ermöglicht das Härten von großformatigen Teilen, beispielsweise Zahnkränzen, da dieser Prozess eine kleine Fläche des Teils erwärmt, was weniger Leistung des Hochfrequenzgenerators erfordert.

Teilkühlung

Das Abkühlen ist die zweite wichtige Stufe des Härteprozesses, von seiner Geschwindigkeit und Gleichmäßigkeit hängt die Qualität und Härte der gesamten Oberfläche ab. Die Kühlung erfolgt in Kühlmittel- oder Schwallbehältern. Für eine hochwertige Härtung ist es notwendig, eine stabile Temperatur des Kühlmittels aufrechtzuerhalten, um eine Überhitzung zu vermeiden. Die Löcher im Zerstäuber müssen den gleichen Durchmesser haben und gleichmäßig verteilt sein, damit die gleiche Struktur des Metalls auf der Oberfläche erzielt wird.

Damit der Induktor im Betrieb nicht überhitzt, zirkuliert ständig Wasser durch das Kupferrohr. Einige Induktoren werden in Kombination mit dem Werkstückkühlsystem hergestellt. In das Induktorrohr werden Löcher geschnitten, durch die kaltes Wasser in den heißen Teil eintritt und ihn kühlt.

Vorteile und Nachteile

Das Härten von Teilen mit HDTV hat sowohl Vor- als auch Nachteile. Die Vorteile umfassen Folgendes:

Nach der HFC-Härtung behält das Teil einen weichen Kern, was seine Beständigkeit gegen plastische Verformung erheblich erhöht.
Die Wirtschaftlichkeit des Härteprozesses von HDTV-Bauteilen liegt darin begründet, dass nur die zu härtende Oberfläche bzw. Zone erwärmt wird und nicht das gesamte Bauteil.
Bei der Massenproduktion von Teilen ist es notwendig, den Prozess einzurichten und ihn dann automatisch zu wiederholen, um sicherzustellen geforderte Qualität Härten.
Die Fähigkeit, die Tiefe der gehärteten Schicht genau zu berechnen und anzupassen.
Das kontinuierlich-sequentielle Härteverfahren ermöglicht den Einsatz von Low-Power-Geräten.
Die kurze Erwärmungs- und Haltezeit bei hoher Temperatur trägt dazu bei, dass Oxidation, Entkohlung der oberen Schicht und die Bildung von Zunder auf der Oberfläche des Teils verhindert werden.
Schnelles Aufheizen und Abkühlen reduziert Verziehen und Auslaufen, wodurch die Endbearbeitungszugabe reduziert wird.

Aber es ist wirtschaftlich sinnvoll, Induktionsanlagen nur in der Massenproduktion einzusetzen, und für eine Einzelproduktion ist der Kauf oder die Herstellung eines Induktors unrentabel. Bei einigen Teilen mit komplexer Form ist die Herstellung einer Induktionsanlage sehr schwierig oder unmöglich, um eine gleichmäßig gehärtete Schicht zu erhalten. In solchen Fällen werden andere Arten der Oberflächenhärtung verwendet, beispielsweise das Flamm- oder Massehärten.

Der Hochfrequenzstrom wird in der Installation durch den Induktor erzeugt und ermöglicht die Erwärmung des Produkts, das sich in unmittelbarer Nähe des Induktors befindet. Die Induktionsmaschine ist ideal zum Härten von Metallprodukten. In der HDTV-Anlage können Sie übersichtlich programmieren: gewünschte Eindringtiefe, Aushärtezeit, Aufheiztemperatur und Abkühlprozess.

Zum ersten Mal wurde nach einem Vorschlag von V.P. Wolodin im Jahr 1923. Nach langer Erprobung und Erprobung der Hochfrequenzerwärmung wird sie seit 1935 zum Härten von Stahl eingesetzt. HDTV-Härteanlagen sind die mit Abstand produktivste Methode zur Wärmebehandlung von Metallprodukten.

Warum Induktion besser zum Härten ist

Die Hochfrequenzhärtung von Metallteilen wird durchgeführt, um die Beständigkeit der oberen Schicht des Produkts gegen mechanische Beschädigungen zu erhöhen, während die Mitte des Werkstücks eine erhöhte Viskosität aufweist. Es ist wichtig zu beachten, dass der Kern des Produkts während der Hochfrequenzhärtung völlig unverändert bleibt.
Die Induktionsanlage hat viele sehr wichtige Vorteile im Vergleich zu alternativen Erwärmungsarten: Waren frühere HDTV-Anlagen umständlicher und unbequemer, wurde dieser Nachteil jetzt behoben, und die Ausrüstung ist universell für die Wärmebehandlung von Metallprodukten geworden.

Vorteile von Induktionsgeräten

Einer der Nachteile der Induktionshärtemaschine ist die Unfähigkeit, einige Produkte mit komplexer Form zu verarbeiten.

Sorten der Metallhärtung

Es gibt verschiedene Arten der Metallhärtung. Bei einigen Produkten reicht es aus, das Metall zu erhitzen und sofort abzukühlen, während es bei anderen erforderlich ist, es auf einer bestimmten Temperatur zu halten.
Es gibt folgende Arten der Härtung:

Stationäres Härten: Wird in der Regel für Teile verwendet, die eine kleine ebene Oberfläche haben. Die Position des Werkstücks und des Induktors bleibt bei diesem Härteverfahren unverändert.
Kontinuierlich-sequentielles Härten: Wird zum Härten von zylindrischen oder flachen Produkten verwendet. Beim kontinuierlich-sequentiellen Härten kann sich das Teil unter dem Induktor bewegen oder behält seine Position unverändert bei.
Tangentialhärten von Werkstücken: Hervorragend geeignet für die Bearbeitung kleiner Teile mit zylindrischer Form. Durch tangentiales kontinuierlich-sequentielles Härten wird das Produkt während des gesamten Wärmebehandlungsprozesses einmal gescrollt.
Eine HDTV-Härtungseinheit ist eine Ausrüstung, die in der Lage ist, ein Produkt qualitativ hochwertig zu härten und gleichzeitig Produktionsressourcen zu schonen.

In hydromechanischen Systemen, Geräten und Baugruppen werden am häufigsten Teile verwendet, die auf Reibung, Kompression und Verdrehung wirken. Deshalb ist die Hauptanforderung an sie eine ausreichende Härte ihrer Oberfläche. Um die erforderlichen Eigenschaften des Teils zu erhalten, wird die Oberfläche durch Hochfrequenzstrom (HF) gehärtet.

Im Anwendungsprozess hat sich das HDTV-Härten als wirtschaftliche und hochwirksame Methode zur Wärmebehandlung der Oberfläche von Metallteilen erwiesen, die zusätzliche Verschleißfestigkeit verleiht und hohe Qualität bearbeitete Artikel.

Die Erwärmung durch hochfrequente Ströme basiert auf dem Phänomen, bei dem durch den Durchgang eines hochfrequenten Wechselstroms durch einen Induktor (ein spiralförmiges Element aus Kupferrohren) ein Magnetfeld um ihn herum gebildet wird, wodurch Wirbelströme entstehen ein Metallteil, das eine Erwärmung des gehärteten Produkts bewirkt. Da sie sich ausschließlich auf der Oberfläche des Teils befinden, können Sie es bis zu einer bestimmten einstellbaren Tiefe erhitzen.

Die HDTV-Härtung von Metalloberflächen unterscheidet sich von der Standard-Vollhärtung, die in einer erhöhten Erwärmungstemperatur besteht. Dies liegt an zwei Faktoren. Der erste von ihnen ist bei schnelle Geschwindigkeit Erwärmung (wenn Perlit zu Austenit wird), steigt das Temperaturniveau der kritischen Punkte an. Und zweitens - je schneller der Temperaturübergang verläuft, desto schneller findet die Umwandlung der Metalloberfläche statt, da sie in kürzester Zeit erfolgen muss.

Es ist erwähnenswert, dass trotz der Tatsache, dass beim Hochfrequenzhärten mehr als gewöhnlich eine Erwärmung verursacht wird, eine Überhitzung des Metalls nicht auftritt. Dieses Phänomen erklärt sich aus der Tatsache, dass das Korn im Stahlteil aufgrund der Mindestzeit der Hochfrequenzerwärmung keine Zeit hat, sich zu vergrößern. Zudem erhöht sich durch die höhere Erwärmung und die intensivere Abkühlung die Härte des Werkstücks nach dem HDTV-Härten um ca. 2-3 HRC. Und dies garantiert die höchste Festigkeit und Zuverlässigkeit der Oberfläche des Teils.

Gleichzeitig gibt es einen weiteren wichtigen Faktor, der für eine Erhöhung der Verschleißfestigkeit von Teilen während des Betriebs sorgt. Aufgrund der Bildung eines martensitischen Gefüges bilden sich im oberen Teil des Teils Druckspannungen. Die Einwirkung solcher Spannungen zeigt sich am stärksten in geringer Tiefe der gehärteten Schicht.

Anlagen, Materialien und Hilfsmittel zur HDTV-Härtung

Ein vollautomatischer Hochfrequenz-Härtekomplex umfasst eine Härtemaschine und Hochfrequenzgeräte (Befestigungssysteme). mechanischer Typ, Knoten zum Drehen des Teils um seine Achse, Bewegung des Induktors in Richtung des Werkstücks, Pumpen, die Flüssigkeit oder Gas zum Kühlen zuführen und abpumpen, elektromagnetische Ventile zum Umschalten von Arbeitsflüssigkeiten oder Gasen (Wasser / Emulsion / Gas)).

Mit der HDTV-Maschine können Sie den Induktor über die gesamte Höhe des Werkstücks bewegen, das Werkstück in verschiedenen Geschwindigkeitsstufen drehen, den Ausgangsstrom am Induktor einstellen und so den richtigen Modus des Härteprozesses auswählen und eine gleichmäßig harte Oberfläche des Werkstücks erhalten.

Eine Prinzipskizze einer HDTV-Induktionsanlage zum Selbstaufbau wurde gegeben.

Das Hochfrequenz-Induktionshärten lässt sich durch zwei Hauptparameter charakterisieren: den Härtegrad und die Einhärtungstiefe der Oberfläche. Technische Spezifikationen hergestellte Induktionsanlagen werden durch die Leistung und Betriebsfrequenz bestimmt. Um eine gehärtete Schicht zu erzeugen, werden Induktionsheizgeräte mit einer Leistung von 40–300 kVA bei Frequenzen von 20–40 Kilohertz oder 40–70 Kilohertz verwendet. Wenn tiefer liegende Schichten gehärtet werden müssen, lohnt es sich, Frequenzindikatoren von 6 bis 20 Kilohertz zu verwenden.

Der Frequenzbereich wird basierend auf dem Bereich der Stahlsorten sowie der Tiefe der gehärteten Oberfläche des Produkts ausgewählt. Es gibt eine große Auswahl an kompletten Sätzen von Induktionsanlagen, die bei der Auswahl einer rationalen Option für einen bestimmten technologischen Prozess helfen.

Die technischen Parameter von Härteautomaten werden ermittelt Gesamtabmessungen Gebrauchtteile zum Härten in Höhe (von 50 bis 250 Zentimeter), Durchmesser (von 1 bis 50 Zentimeter) und Gewicht (bis 0,5 t, bis 1 t, bis 2 t). Komplexe zum Härten, deren Höhe 1500 mm oder mehr beträgt, sind mit einem elektronisch-mechanischen System zum Spannen des Teils mit einer bestimmten Kraft ausgestattet.

Das Hochfrequenzhärten von Teilen wird in zwei Modi durchgeführt. Bei der ersten wird jedes Gerät einzeln vom Bediener angeschlossen, bei der zweiten erfolgt dies ohne sein Zutun. Als Abschreckmedium werden üblicherweise Wasser, Inertgase oder Polymerzusammensetzungen mit ölähnlichen Wärmeleiteigenschaften gewählt. Das Härtemedium wird in Abhängigkeit von den erforderlichen Parametern des Endprodukts ausgewählt.

HDTV-Härtungstechnologie

Für Teile oder Oberflächen mit flacher Form und kleinem Durchmesser wird ein stationäres Hochfrequenzhärten verwendet. Für einen erfolgreichen Betrieb ändert sich die Position der Heizung und des Teils nicht.

Beim kontinuierlich-sequentiellen Hochfrequenzhärten, das am häufigsten bei der Bearbeitung von flachen oder zylindrischen Teilen und Oberflächen zum Einsatz kommt, muss sich eine der Komponenten der Anlage bewegen. In einem solchen Fall bewegt sich entweder die Heizeinrichtung auf das Werkstück zu oder das Werkstück bewegt sich unter der Heizeinrichtung hindurch.

Um ausschließlich zylindrische Teile kleiner Größe zu erwärmen, wird ein einmal scrollendes, kontinuierlich-sequentielles Hochfrequenzhärten des tangentialen Typs verwendet.

Die Struktur des Metalls des Zahnradzahns nach dem Härten durch das HDTV-Verfahren

Nach der Hochfrequenzerwärmung des Produkts erfolgt seine Niederhärtung bei einer Temperatur von 160-200°C. Dadurch kann die Verschleißfestigkeit der Produktoberfläche erhöht werden. Feiertage werden in Elektroöfen gemacht. Eine andere Möglichkeit ist, eine Pause einzulegen. Dazu muss das Gerät, das Wasser liefert, etwas früher ausgeschaltet werden, was zu einer unvollständigen Kühlung beiträgt. Das Teil behält eine hohe Temperatur bei, wodurch die gehärtete Schicht auf eine niedrige Anlasstemperatur erhitzt wird.

Nach dem Härten wird auch ein elektrisches Anlassen verwendet, bei dem die Erwärmung mit einer HF-Anlage erfolgt. Um das gewünschte Ergebnis zu erzielen, wird mit geringerer Geschwindigkeit und tiefer aufgeheizt als beim Oberflächenhärten. Der erforderliche Heizmodus kann durch das Auswahlverfahren bestimmt werden.

Um die mechanischen Parameter des Kerns und die Gesamtverschleißfestigkeit des Werkstücks zu verbessern, ist es notwendig, unmittelbar vor der Oberflächenhärtung des HFC eine Normalisierung und volumetrische Härtung mit hohem Anlassen durchzuführen.

Umfang der HDTV-Härtung

HDTV-Härtung wird in einer Reihe von verwendet technologische Prozesse Herstellung folgender Teile:

Wellen, Achsen und Stifte;
Zahnräder, Zahnräder und Felgen;
Zähne oder Hohlräume;
Risse und innere Teile von Teilen;
Kranräder und Riemenscheiben.

Am häufigsten wird das Hochfrequenzhärten für Teile verwendet, die aus Kohlenstoffstahl mit einem halben Prozent Kohlenstoff bestehen. Solche Produkte erhalten nach dem Härten eine hohe Härte. Wenn weniger Kohlenstoff als oben angegeben vorhanden ist, kann eine solche Härte nicht mehr erreicht werden, und bei einem höheren Prozentsatz treten wahrscheinlich Risse auf, wenn mit einer Wasserdusche gekühlt wird.

In den meisten Situationen ermöglicht das Abschrecken mit Hochfrequenzströmen, legierte Stähle durch kostengünstigere Kohlenstoffstähle zu ersetzen. Dies lässt sich damit erklären, dass solche Vorteile von Stählen mit Legierungszusätzen, wie tiefe Härtbarkeit und geringerer Verzug der Randschicht, für einige Produkte an Bedeutung verlieren. Beim Hochfrequenzhärten wird das Metall fester und seine Verschleißfestigkeit steigt. Ebenso wie Kohlenstoffstähle werden Chrom, Chrom-Nickel, Chrom-Silizium und viele andere Stähle mit einem geringen Anteil an Legierungszusätzen verwendet.

Vor- und Nachteile der Methode

Vorteile des Härtens mit Hochfrequenzströmen:

vollautomatischer Prozess;
Arbeit mit Produkten jeglicher Form;
Mangel an Ruß;
minimale Verformung;
Variabilität des Tiefenniveaus der gehärteten Oberfläche;
individuell bestimmte Parameter der gehärteten Schicht.

Zu den Nachteilen gehören:

die Notwendigkeit, einen speziellen Induktor für unterschiedliche Formen von Teilen zu schaffen;
Schwierigkeiten bei der Überlagerung der Heiz- und Kühlstufen;
hohe Gerätekosten.

Die Möglichkeit des Einsatzes von Hochfrequenzstromhärtung in der Einzelfertigung ist unwahrscheinlich, aber in Massenstrom B. bei der Herstellung von Kurbelwellen, Zahnrädern, Buchsen, Spindeln, Kaltwalzwellen etc., findet das Härten von HDTV-Oberflächen immer mehr Verbreitung.