Печи накаливания, отжига, отпуска и закалки для термической обработки стали.
Koyo Thermo Systems

Koyo Thermo Systems Co., Ltd. представлена в Европе фирмой
Crystec Technology Trading GmbH

Crystec
Содержание ccz Контакты English   deutsch   français   español   romaneste   русский   magyar
Промышленные печи   Отжиг стали   Керамические печи   Боксовые печи   Конвеер   Крекер   Эндо

Термическая обработка стали

Печи накаливания, отжига, отпуска и закалки для термической обработки стали

Сталь - это сплав железа и углерода, причем содержание углерода обычно колеблется в диапазоне между 0,02 % и 6,5 %. Атомы углерода расположены в промежуточных положениях решетки железа, которые имеют различный размер, и в связи с этим вызывают неравную деформацию и напряжение решетки. Весьма часто другие металлы как Хром, Cr, Cobalt Co, МС Марганца, и т.д. также входят в состав стали и это тоже изменяет параметры решетки и свойства стали.
При комнатной температуре и до 911°C чистое железо представлено кубической конфигурационной решеткой (α - железо), называемой ферритом. При более высокой температуре между 911°C и 1392°C представлена кубическая конфигурация (γ - железо), назывемая аустенитом. Выше 1392°C снова в небольшом диапазоне кубичесая решетка, названная δ - железо или δ - феррит. В зависимости от конфигурации решетки углерод тогда находится или в четырехугольнике, или в восьмиугольниках решетки железа и вызывает различную деформацию размера решетки. Чем больше деформация, тем тверже сталь.
При медленном охлаждении стали после литья кристаллическая решетка проходит такие фазы, как аустенит и феррит или смешанные фазы. Во время преобразования углерод мигрирует в наиболее удобные положения решетки. Однако поглощение углерода решеткой ограничено и когда максимальная растворимость углерода в железе достигнута во время охлаждения, образуются либо осаждения цементита, железо-карбита, либо графита. Цементит - карбид железа Fe
3C, в то время как перлит - смесь цементита и феррита. При более высоком cодержании углерода, образуется ледобурит, смесь аустенита и цементита. Различные фазы представлены в диаграмме состояние железо- углерод (Вы можете видеть здесь упрощенную версию).

Fe-C-упрощенную версию, феррита, аустенита, перлит, цементита, мартенситная

Такие свойства стали как твердость или долговечность зависят от деформации решетки и существования осаждения, а так же от размере различных кристаллитов. Эти свойства могут формироваться или настраиваться различными тепловыми процессами. Koyo Thermo Systems может предложить технологию, оборудование и печи для получения соответствующих свойств стали. Большинство печей Koyo использует Moldatherm®-heaters.

Crystec Technology Trading GmbH, Germany, www.crystec.com, +49 8671 882173, FAX 882177
Line

Печи для отжига и закалки стали

Во время отжига, заготовка нагрета до определенной температуры и затем медленно охлаждается. Это может быть сделано, чтобы достигнуть следующих целей:
При крупно-зерновым отжиге требуется увеличение размера отдельных кристаллитов. Следовательнo, стабильность материала и уменьшение тягучести, что требуется для некоторых процессов механической обработки.
Термообработка снятия напряжения имеет место при относительно низких температурах между 480°C и 680°C и приводит к перемещению остаточного напряжения заготовки. Это напряжение -результат механической деформации или обработки. Ни в чем другом свойства стали не должны быть изменены.
Гомогенизация требует два дня и имеет место при относительно высоких температурах между 1050°C и 1300°C и, как предполагается, обеспечивает даже распределение примесей в металлической решетке. Скорость охлаждения определяет развитие фаз, и следовательно, свойства стали.
Перекристаллизационный отжиг, отжиг является восстановлением форм кристаллита до тех, которые существовали перед закалкой. Чтобы этого достичь, образец нагревается до температуры чуть выше температуры перекристаллизации, обычно между 550°C и 700°C. Температура перекристаллизации зависит от материала и уровня деформации.
Нормализация стали является одной из самых важных высокотемпературных обработок. Создается мелкая структура кристаллитов, равномерно распределенная по образцу. Сталь с более высоким содержанием углерода требует для отжига температуры чуть ниже 800°C; сталь с более низким содержанием углерода - 950°C.
С Мягким отжигом стали, существующие осаждения цементита или перлита снижены, чтобы уменьшить твердость и пpочность стали и чтобы сделать деформацию легче. Типичная температура для этого процесса колеблется между 680°C и 780 °.
Koyo предлагает непрерывные и прерывистые печи для всех процессов отжига, как в условиях атмосферы, так и в вакууме.

Непрерывная нормализующая печь Печь для отжига стальных проводов
Непрерывная нормализующая печь Печь для отжига стальных проводов

Crystec Technology Trading GmbH, Germany, www.crystec.com, +49 8671 882173, FAX 882177
line

Закалка стали

Закалка стали в закаливающей печи

При закалке нелегированной стали в печи закалки образец сначала греется до температуры между 800 °C и 900 °C, до тех пор пока в случае стали с низким содержанием углерода остается чистый аустенит. В случае легированной стали необходимая температура может существенно отклоняться
Чтобы избежать коррозии в печи может применяться экзотермический газ. Экзотерм производится также в соответствующем газогенераторе из углеводородов и содержит наряду с CO, Н2 и N2 также CO2 и Н2О.

Экзотермический газовый генератор
Экзотермический газовый генератор

После закалки сталь охлаждается быстро или закаляется, чтобы препятствовать атомам углерода мигрировать к выгодным положениям в решетке во время фазового перехода. Этого можно избежать, потому что скорость распространения атомов углерода становится слишком низкой при низкой температуре для того, чтобы перемещаться между положениями решетки.
С понижением температуры решетка железа все еще изменяет свою структуру, и как результат производится так называемый мартенситная или мартенситная сталь. Из-за деформации решетки и напряжения решетки, мартенсит является очень твердым, но также более не деформируемым и не ломким.
Для более толстых образцов, необходимы соответственно более высокие скорости остывания, чтобы закалить весь образец. На практике, эти части помещены в нефтяные или водяные ванны. Наиболее эффективным методом является закалка водой из-за её высокой теплопроводности. При опускании в воду, прежде всего проводящий паровой слой образуется на его поверхности (явление Leidenfrost). Необходимо обратить внимание на погружение образца правильным способом. Его поверхность должна равномерно контактировать с жидкостью. Также водные полимерные растворы могут использоваться для закалки.
Образец может быть нагрет либо в цепной конвейерной печи или в печи с роликовым подом, куда образец падает или спускается в ванну закалки, или в печи типа капота, которая загружается снизу и откуда образцы могут быть быстро извлечены.

Верхне-нижние печи закалки Решетко-поясная печь с ванной закалки Вакуумно-закаливающие печи
Верхне-нижние печи закалки Решетко-поясная печь с ванной закалки Вакуумно-закаливающие печи

Весьма часто вакуумные печи используются для процесса закалки. Низкое содержание кислорода предотвращает окисление и коррозию поверхности образцов.

Отмывка образцов

После закалки образцов в масле или эмульсии, требуется очистка частей, прежде чем они смогут быть введены в следующую печь для отжига и закалки. Koyo предлагает специальные моечные машины для такого применения. Отмывка может также быть введена в постоянный процесс. Отжиг, закалка, мытье и отпуск могут быть осуществлены в одном и том же узле оборудования.

Отмывка образцов после закалки
Отмывка образцов после закалки

Отмывка после закалки

Отпуск стали после закалки

После закалки мартенситная сталь является очень твердой, но также и ломкой. Отпускoм образцов можно этому воспрепятствовать.
В температурном диапазоне ниже 100°C сначала концентрация углерода мартенситной стали увеличивается в областях дефектов решетки. При температурах между 100°C и 200°C атомы углерода начинают мигрировать из их невыгодных положений в решетке железа. Осаждение карбида железа начинается. Если температура будет еще увеличена , этот процесс будет ускорен. При более чем 320°C почти все атомы углерода покинули свои неблагоприятные промежуточные положения решетки. При 400°C никакие серьезные микро изменения структуры более не происходят, и сталь снова становится мягкой. Однако в случае сплавов стали с хромом, ванадием, молибденом и вольфрамом твердость снова увеличивается в этом температурном режиме, потому что формируются специальные карбиды. Это вторичное отвердение важно для изделий, которые должны сохранять твердость в условиях повышенной температуры.
В общем случае, твердость стали уменьшается с увеличением температуры закалки. В присутствии воздуха поверхность окисляется, что может быть видно по типичным цветовым изменениям стали во время этого процесса. Цвет соответствует толщине наращенного окисного слоя. Необходимое время отжига зависит от массы и толщины обрабатываемых частей.

Crystec Technology Trading GmbH, Germany, www.crystec.com, +49 8671 882173, FAX 882177
Linie

Закалка поверхностей

В противоположность закалке стали oтпускoм, закалкой и отжигом, где закаляется основной материал, технология закалки поверхности закаляет только поверхность стали. Твердая поверхность и податливый внутренний материал приводят к особенно хорошим свойствам стали. Для закалки поверхностей могут быть использованы несколько методов.

Карбонизация, карбуризация

Карбонизация, карбуризация - несколько слов используются для одного и того же процесса. Эта поверхностная закалка или частичная закалка или пакетный метод могут использоваться для низко- углеродистых сталей. Материал обрабатывается в богатом углеродом, эндотермическом газе.
Эндотермический газ вырабатывается в газовом генераторе из метана, этана или пропана и состоит главным образом из карбонмоноксида CO, углерода H2 и азота N2.

Эндотермический газовый генератор
Эндотермический газовый генератор

Сталь нагревается при температуре 900°C до 1000°C в специальной печи закалки или отжига, где она поглощает атомы углерода из эндотермической газовой атмосферы. Kонцентрация углерода может быть увеличена до уровня насыщенности аустенита в областях, близких к поверхности (приблизительно 1 мм глубиной). Затем следуют закалка и отжиг. Печи Koyo KCF -типа могут использоваться для этого процесса. Могут использоваться непрерывные и прерывистые печи. В непрерывной печи транспортировка может быть осуществлена керамическим роликовым подом, толчковой системой или как отжиг полос на сетчатом ленточном конвейере.

Непрерывная печь толкательного типа с керамической системой роликовой транспортировки Непрерывная цепная печь для коксоватния стали
Непрерывная печь толкательного типа с керамической системой роликовой транспортировки Непрерывная цепная печь для карбонизации, коксоватния стали

Ротационные барабанные печи могут также использоваться для этого процесса. В такие системы могут быть введены закалка, oтпуск, очистка и отжиг.

Ротационная барабанная непрерывная печь науглероживания стали
Ротационная барабанная непрерывная печь науглероживания стали

Карбонитрирование

Для карбонитрирования не только углерод распространяется в стали, но также и азот и осаждение азота происходит в областях, близких к поверхности. Аммиак NH3 обычно используется как источник азота.
Карбонитрирование при низкой температуре 650 до 770°C приводит к хорошему распространению азота и после закалки образуется тонкая пленка азота и карбида на мартенситовой поверхности. Если карбонитрирование сделано при высокой температуре 770°C до 930°C, то эта пленка не образуется, потому что тогда скорость распространения углерода выше. Содержание азота стабилизирует фазу аустенита и допускает более низкую скорость закалки с увеличенной твердостью. Однако твердый слой является обычно более тонким по сравнению с науглероживанием, и потому характеристики материала изменяются больше от поверхности к основе.
Закалка должна следовать за oтпускoм для карбонитрирования так же как для карбуризации.

Карбонитридные печи Безрамочная версия с вакуумной ванной закалки
Карбонитридные печи Безрамочная версия с вакуумной ванной закалки

Азотирование и нитронауглероживание

Азотирование является методом упрочнения поверхности, где азот распространяется в стальную поверхность при довольно низкой температуре 500 до 550°C. Аммиак служит источником азота. Азот распространяется в стали и занимает промежуточные положения в железной решетке. Это вызывает искажение и напряжение. Материал не должен закаляться, и эффект поэтому не является результатом формирования мартенсита. Во время охлаждения осаждение азота - главная причина увеличения твердости.
Для нитрокарбуризации не только азот распространяется в материале, но также и углерод. В качестве источника углерода обычно используется моноксид углерода или гидрокарбонат. У азота более высокая глубина распространения, в то время как углерод концентрируется только в областях близко к поверхности. Растворимость углерода низка в азотированной стали, и скорость распространения ниже по сравнению с азотом. Во время охлаждения образуются карбонитриды. Азотокарбурация- более быстрый процесс по сравнению с азотированием.
Азотированная и карбонитрированная сталь имеет довольно тонкую, твердую и скользкую поверхность. Она не так износостойка и немного хрупка.

Газовая азотная печь 2-этапная печь азотирования
Газовая азотная печь 2-этапная печь азотирования

Koyo Thermo Systems и Crystec будут рады спроектировать для Вас установку, эффективную по затратам, которая удовлетворит Ваши самые высокие требования.

Содержание ccz Контакты Crystec Technology Trading GmbH
✉ 84503 Altoetting, Zinngiesserstr. 7, Germania, ✆ +49 8671 882173
Подход ltz топ