Kā rūdīšana cietina tēraudu metālapstrādē

Rūdīšana ir ātrs veids, kā pēc tam metālu atgriezt istabas temperatūrā termiskā apstrāde lai dzesēšanas process dramatiski nemainītu metāla mikrostruktūru. Metālapstrādes darbinieki to dara, karsto metālu ievietojot šķidrā vai dažreiz piespiedu gaisā. Šķidruma vai piespiedu gaisa izvēli sauc par barotni.

Parastie slāpēšanas līdzekļi ir īpaša mērķa polimēri, piespiedu gaisa konvekcija, saldūdens, sālsūdens un eļļa. Ūdens ir efektīvs līdzeklis, ja mērķis ir panākt, lai tērauds sasniegtu maksimālo cietību. Tomēr ūdens lietošana var izraisīt metāla plaisāšanu vai deformāciju.

Ja nav nepieciešama īpaša cietība, veldzēšanas vietā var izmantot minerāleļļu, vaļu eļļu vai kokvilnas sēklu eļļu. Slāpēšanas process var izskatīties dramatisks tiem, kas to nezina. Kad metālapstrādes speciālisti karsto metālu nodod izvēlētajā vidē, tvaiks no metāla paaugstinās lielā daudzumā.

Lēnāki slāpēšanas ātrumi dod termodinamiskajiem spēkiem lielāku iespēju mainīt mikrostruktūru, un tas bieži var būt slikti, ja šīs mikrostruktūras izmaiņas vājina metālu. Dažreiz priekšroka tiek dota šādam iznākumam, tāpēc veldzēšanai tiek izmantoti dažādi nesēji. Piemēram, eļļai ir atdzīšanas ātrums, kas ir daudz zemāks nekā ūdenim. Dzesēšanai šķidrā vidē nepieciešams samaisīt šķidrumu ap metāla gabalu, lai samazinātu tvaiku no virsmas. Tvaika kabatas var novērst rūdīšanas procesu, tāpēc no tām ir jāizvairās.

Bieži izmanto tērauda rūdīšanai, ūdens atdziest no temperatūras virs austenīts temperatūras ietekmē ogleklis ieslodzīsies austenīta virpas iekšpusē. Tas noved pie cietās un trauslās martensīta stadijas. Austenīts attiecas uz dzelzs sakausējumiem ar gamma-dzelzs pamatni, un martensīts ir cieta veida tērauda kristāliskā struktūra.

Rūdīta tērauda martensīts ir ļoti trausls un izturīgs. Rezultātā rūdīts tērauds parasti tiek pakļauts atlaidināšanas procesam. Tas ietver metāla atkārtotu uzsildīšanu līdz temperatūrai zem kritiskā punkta, pēc tam ļaujot tai atdzist gaisā.

Parasti tērauda pēc tam tiks atlaidināta eļļā, sāls, svina vannās vai krāsnīs ar ventilatoru cirkulētu gaisu, lai atjaunotu daļu no lokanība (spēja izturēt stiepes spriegumu) un stingrība zaudēts, pārveidojot par martensītu. Pēc tam, kad metāls ir atlaidināts, tas tiek atdzesēts ātri, lēnām vai vispār netiek atdzesēts, atkarībā no apstākļiem, it īpaši, vai attiecīgais metāls ir jutīgs pret pēkšņu trauslumu.

Papildus martensīta un austenīta temperatūrai metāla termiskā apstrāde ietver arī ferīta, perlīta, cementīta un bainīta temperatūru. Delta ferīta transformācija notiek, kad dzelzi sakarsē līdz augstas temperatūras dzelzs formai. Saskaņā ar Metināšanas institūts Lielbritānijā tas veidojas "atdzesējot zemu oglekļa koncentrāciju dzelzs-oglekļa sakausējumos no šķidrā stāvokļa pirms pārveidošanas par austenītu".

Pearlīts tiek izveidots lēnas dzelzs sakausējumu dzesēšanas procesa laikā. Bainīts ir divu veidu: augšējais un apakšējais bainīts. To ražo ar dzesēšanas ātrumu, kas ir lēnāks nekā martensīta veidošanās, bet ar ātrāku dzesēšanas ātrumu nekā ferīts un perlīts.

Rūdīšana novērš tērauda sadalīšanos no austenīta par ferītu un cementītu. Mērķis ir, lai tērauds sasniegtu martensīta fāzi.

Katram medījumam, kas pieejams rūdīšanas procesam, ir savas priekšrocības un trūkumi, un metālapstrādes meistaru ziņā ir izlemt, kas vislabāk balstās uz konkrētu darbu. Šīs ir dažas no iespējām:

Tie ietver ūdeni, dažādas sālsūdens koncentrācijas un sodas. Šie ir ātrākie metālu atdzesēšanas veidi rūdīšanas procesa laikā. Neatkarīgi no metāla deformācijas, jāievēro arī drošības pasākumi, lietojot kodīgās soda, jo tie var būt kaitīgi ādai vai acīm.

Šī mēdz būt vispopulārākā metode, jo dažas eļļas joprojām var ātri atdzesēt metālus, bet bez tāda paša riska kā ūdens vai cita veida kaustika. Eļļas tomēr rada risku, jo tās ir viegli uzliesmojošas. Tāpēc, lai izvairītos no ugunsgrēkiem, metālapstrādes darbiniekiem ir svarīgi zināt eļļu, ar kurām viņi strādā, temperatūras un kravas svara robežas.

Kaut arī piespiedu gaiss ir izplatīts, slāpeklis ir vēl viena populāra iespēja. Gāzes bieži izmanto gataviem metāliem, piemēram, instrumentiem. Pielāgojot spiedienu un gāzu iedarbību, var kontrolēt dzesēšanas ātrumu.