Čo je kalenie?

Sep 15, 2022

V metalurgii je kalenie definované ako "riadený odber tepla". Najdôležitejšie slovo v tejto definícii je „kontrolované“. Kalenie je rýchly spôsob návratu kovov na izbovú teplotu po tepelnom spracovaní, aby sa zabránilo tomu, že proces chladenia výrazne zmení mikroštruktúru kovu. Ponorením kovového predmetu do oleja alebo vody sa výber kvapaliny alebo núteného vzduchu nazýva médium, po ktorom sa kov pri vytváraní rýchlo ochladí z vysokých teplôt. Toto sa často používa na zachovanie mechanických vlastností súvisiacich s kryštálovou štruktúrou alebo fázovou distribúciou, ktoré sa strácajú pri pomalom ochladzovaní. Táto technika sa zvyčajne používa na oceľové predmety, ktoré dodávajú tvrdosť. Na druhej strane medené predmety vytvrdené kladivom alebo inou deformáciou pri normálnej teplote môžu byť obnovené do kujného stavu zahriatím a kalením.

 Quenching4

Ako uhasiť

Bežne používané hasiace médiá zahŕňajú špeciálne polyméry, nútenú konvekciu vzduchu, sladkú vodu, soľanku a olej. Voda je účinným médiom, keď je cieľom dosiahnuť maximálnu tvrdosť ocele. Použitie vody však môže spôsobiť prasknutie alebo deformáciu kovu.

 

Ak sa nevyžaduje extrémna tvrdosť, pri kalení možno použiť minerálny olej, veľrybí olej alebo bavlníkový olej. Pre nezasvätených sa môže proces kalenia zdať dramatický. Keď obrábač kovov prenáša horúci kov do zvoleného média, z kovu stúpa veľké množstvo pary.

 Quenching3

Kaliace médium

Na vykonanie procesu ochladzovania sú k dispozícii rôzne kaliace médiá. Každé médium má svoje vlastné jedinečné vlastnosti zhášania. K úvahám o type použitého média patrí rýchlosť ochladzovania, environmentálne obavy ochladzovacieho média, výmena ochladzovacieho média a náklady na ochladzovacie médium. Nasledujú hlavné typy zhášacích médií:

 

Vzduch

Olej

voda

soľankou


Vzduch

Vzduch je obľúbené kaliace médium používané na chladenie kovov na kalenie. Cenová dostupnosť je jednou z hlavných výhod vzduchu. Jeho cenová dostupnosť je výsledkom jeho hojnosti na zemi. V skutočnosti sa akýkoľvek materiál, ktorý sa zahreje a potom ochladí na izbovú teplotu jednoduchým státím, považuje za ochladený vzduchom. Kalenie vzduchom je tiež zámernejšie, keď sa stláča a tlačí okolo kaleného kovu. To ochladzuje časti rýchlejšie ako nehybný vzduch, aj keď aj stlačený vzduch môže stále ochladzovať mnohé kovy príliš pomaly na to, aby zmenili mechanické vlastnosti.

 

Olej

Olej dokáže uhasiť zahriaty kov rýchlejšie ako stlačený vzduch. Na uhasenie olejom umiestnite zohriatu časť do nádrže naplnenej nejakým druhom oleja. Olej je možné prepláchnuť aj časťami. V dôsledku rôznych rýchlostí chladenia a bodov vzplanutia sa zvyčajne používajú rôzne typy olejov v závislosti od aplikácie. Rýchlosť ochladzovania ropy je však oveľa nižšia ako rýchlosť ochladzovania vody. Ferit a troostit sa môžu vytvárať aj v malých porciách. Stredné rýchlosti medzi vodou a olejom je možné dosiahnuť vodou obsahujúcou 10-30 percent Uconu, látky s inverznou rozpustnosťou, a preto sa usadzuje na predmetoch, aby spomalila rýchlosť chladenia. Aby sa minimalizovala deformácia, dlhé valcové predmety by sa mali kaliť vertikálne, pričom okraje plochých častí a hrubé časti by mali vstupovať do roztaveného kúpeľa ako prvé. Aby ste zabránili tvorbe mäkkých škvŕn z bublín pary, vodný ochladzovací kúpeľ by sa mal miešať.

 

 

Voda

Voda je tiež schopná rýchlo uhasiť zahriate kovy. Chladí kov rýchlejšie ako olej. Podobným spôsobom ako pri kalení oleja sa nádrž naplní vodou a zahriaty kov sa ponorí do nej. Dá sa prepláchnuť aj cez diely. Jednou z výhod vody je, že horľavosť média nie je problémom. Voda je navyše jedným z najúčinnejších kaliacich médií vyžadujúcich maximálnu tvrdosť, ale je náchylná na deformáciu a praskanie produktu. Tam, kde je možné obetovať pevnosť, použite veľrybie, bavlníkové a minerálne oleje. Tie majú tendenciu oxidovať a vytvárať kal, čím sa znižuje účinnosť.

 

Soľanka

Soľanka je zmes vody a soli. Slaná voda sa ochladzuje rýchlejšie ako vzduch, voda a olej. Dôvodom je, že zmes soli a vody zabraňuje tvorbe bublín pri kontakte so zahriatym kovom. To znamená, že väčšia časť povrchu kovu bude pokrytá kvapalinou, a nie bublinami.

 Quenching1

Kalená oceľ

Pri diskusii o procese kalenia si oceľ zaslúži zvláštnu zmienku, pretože jej mechanické vlastnosti sú veľmi citlivé na kalenie. Prostredníctvom procesu kalenia nazývaného kalenie sa oceľ zvýši na teplotu nad jej rekryštalizačnou teplotou a rýchlo sa ochladí počas procesu kalenia. V porovnaní s pomalým chladením mení rýchle kalenie kryštálovú štruktúru ocele. V závislosti od obsahu uhlíka a legujúcich prvkov v oceli môže oceľ zanechať tvrdšiu a krehkejšiu mikroštruktúru, ako je martenzit alebo bainit, pretože prechádza procesom kalenia. Tieto mikroštruktúry vedú k zvýšeniu pevnosti a tvrdosti ocele. Robia však oceľ náchylnú na praskanie a výrazne znižujú ťažnosť. Z tohto dôvodu sú niektoré ocele žíhané alebo normalizované po procese kalenia.

 Quenching2

Proces kalenia

Proces kalenia je určený na zmenu mikroštruktúry kovu v spojení s tepelnými procesmi. Ak sa to urobí správne, dosiahne to maximálnu pevnosť a dobré predĺženie v odliatku.

 

Kalenie ocele sa zvyčajne vykonáva ponorením do vody, oleja, roztoku polyméru alebo soli, aj keď sa niekedy používa nútený vzduch. V dôsledku kalenia musí výrobný hardvér vyvinúť prijateľnú kalenú mikroštruktúru a v kritických oblastiach musia mechanické vlastnosti spĺňať minimálne špecifikácie po temperovaní dielu. Účinnosť kalenia závisí od chladiacich vlastností kaliaceho média vo vzťahu k schopnosti kalenia ocele. Preto sa výsledky môžu meniť v závislosti od zloženia ocele alebo miešania, teploty a typu kaliaceho média.

 

Návrh ochladzovacieho systému a dôkladnosť údržby systému prispievajú k úspechu procesu. Konštrukcia dielu tiež prispieva k mechanickým vlastnostiam a skresleniu v dôsledku kalenia.


You May Also Like