Što je kaljenje?

U metalurgiji se kaljenje definira kao "kontrolirano oduzimanje topline". Najvažnija riječ u ovoj definiciji je "kontrolirano". Kaljenje je brza metoda vraćanja metala na sobnu temperaturu nakon toplinske obrade kako bi se spriječilo da proces hlađenja značajno promijeni mikrostrukturu metala. Uranjanjem metalnog predmeta u ulje ili vodu, odabirom tekućeg ili prisilnog zraka naziva se medij, nakon čega se metal brzo hladi od visokih temperatura kada se formira. Ovo se često koristi za očuvanje mehaničkih svojstava povezanih s kristalnom strukturom ili distribucijom faza, koja se gube sporim hlađenjem. Ova se tehnika obično primjenjuje na čelične predmete koji daju tvrdoću. S druge strane, bakreni predmeti očvrsnuti udarcima čekićem ili drugom deformacijom na normalnoj temperaturi mogu se vratiti u savitljivo stanje zagrijavanjem i kaljenjem.

Kako ugasiti

Uobičajeno korišteni mediji za gašenje uključuju polimere posebne namjene, prisilnu zračnu konvekciju, slatku vodu, slanu vodu i ulje. Voda je učinkovit medij kada je cilj postići maksimalnu tvrdoću čelika. Međutim, korištenje vode može uzrokovati pucanje ili deformaciju metala.

Ako nije potrebna ekstremna tvrdoća, u procesu kaljenja može se koristiti mineralno ulje, kitovo ulje ili ulje sjemenki pamuka. Neupućenima se proces kaljenja može činiti dramatičnim. Dok metalski radnik prenosi vrući metal u odabrani medij, velika količina pare se diže iz metala.

Sredstvo za gašenje

Za izvođenje procesa kaljenja dostupni su različiti mediji za kaljenje. Svaki medij ima svoje jedinstvene karakteristike gašenja. Razmatranja za vrstu upotrijebljenog medija uključuju brzinu prigušivanja, ekološke probleme medija prigušivanja, zamjenu medija prigušivanja i troškove medija prigušivanja. Sljedeće su glavne vrste medija za gašenje:

Zrak

Ulje

voda

salamura

Zrak

Zrak je popularan medij za kaljenje koji se koristi za hlađenje metala za kaljenje. Pristupačnost je jedna od glavnih prednosti zraka. Njegova pristupačnost rezultat je njegove obilja na zemlji. Zapravo, svaki materijal koji se zagrijava i zatim hladi na sobnu temperaturu jednostavnim stajanjem smatra se kaljenim zrakom. Kaljenje zrakom također je namjernije kada se komprimira i gura oko metala koji se kali. Ovo hladi dijelove brže od mirnog zraka, iako čak i komprimirani zrak može mnoge metale hladiti presporo da bi promijenio mehanička svojstva.

Ulje

Ulje može ugasiti zagrijani metal brže nego komprimirani zrak. Za gašenje uljem, zagrijani dio stavite u posudu napunjenu nekom vrstom ulja. Ulje se također može isprati kroz dijelove. Zbog različitih brzina hlađenja i točaka paljenja obično se koriste različite vrste ulja ovisno o primjeni. Međutim, brzina gašenja ulja je mnogo manja od one vode. Ferit i troostit mogu nastati čak iu malim količinama. Međustope između vode i ulja mogu se postići s vodom koja sadrži 10-30 posto Ucona, tvari s obrnutom topljivošću i stoga se taloži na objektima kako bi usporila brzinu hlađenja. Kako bi se smanjila deformacija, duge cilindrične predmete treba kaliti okomito, s rubovima ravnih dijelova i debelih dijelova koji prvi ulaze u rastaljenu. Kako biste spriječili stvaranje mekih mrlja od mjehurića pare, vodenu kupelj za gašenje treba miješati.

Voda

Voda je također sposobna brzo ugasiti zagrijane metale. Hladi metal brže od ulja. Na način sličan uljnom kaljenju, spremnik se napuni vodom i u nju se uroni zagrijani metal. Također se može ispirati kroz dijelove. Jedna prednost vode je da zapaljivost medija nije problem. Osim toga, voda je jedan od najučinkovitijih medija za gašenje koji zahtijeva maksimalnu tvrdoću, ali je sklona deformaciji i pucanju proizvoda. Tamo gdje se čvrstoća može žrtvovati, koristite kitovo ulje, ulje pamuka i mineralna ulja. Oni imaju tendenciju oksidacije i stvaranja taloga, smanjujući učinkovitost.

salamura

Salamura je mješavina vode i soli. Slana voda hladi brže od zraka, vode i ulja. Razlog tome je što mješavina soli i vode sprječava stvaranje mjehurića kada dođe u dodir sa zagrijanim metalom. To znači da će veći dio metalne površine biti prekriven tekućinom, a ne mjehurićima.

Kaljeni čelik

Kada govorimo o procesu kaljenja, čelik zaslužuje poseban spomen jer su njegova mehanička svojstva vrlo osjetljiva na kaljenje. Kroz proces kaljenja koji se naziva kaljenje, čelik se podiže na temperaturu iznad temperature rekristalizacije i brzo se hladi kroz proces kaljenja. U usporedbi sa sporim hlađenjem, brzo kaljenje mijenja kristalnu strukturu čelika. Ovisno o sadržaju ugljika i legirajućim elementima čelika, može ostaviti tvrđu, lomljiviju mikrostrukturu, kao što je martenzit ili bainit, dok prolazi kroz proces kaljenja. Ove mikrostrukture dovode do povećanja čvrstoće i tvrdoće čelika. Međutim, oni čine čelik osjetljivim na pucanje i uvelike smanjuju duktilnost. Zbog toga se neki čelici žare ili normaliziraju nakon procesa kaljenja.

Proces kaljenja

Proces kaljenja je dizajniran da promijeni mikrostrukturu metala u kombinaciji s toplinskim procesima. Ako se izvede ispravno, to će proizvesti maksimalnu čvrstoću i dobro istezanje u odljevku.

Kaljenje čelika obično se postiže uranjanjem u vodu, ulje, otopinu polimera ili sol, iako se ponekad koristi prisilni zrak. Kao rezultat kaljenja, proizvodni hardver mora razviti prihvatljivu kaljenu mikrostrukturu, au kritičnim područjima mehanička svojstva moraju zadovoljiti minimalne specifikacije nakon što je dio kaljen. Učinkovitost kaljenja ovisi o svojstvima hlađenja medija za kaljenje u odnosu na sposobnost kaljenja čelika. Stoga rezultati mogu varirati promjenom sastava čelika ili miješanjem, temperaturom i vrstom medija za gašenje.

Dizajn sustava za gašenje i temeljitost održavanja sustava doprinose uspjehu procesa. Dizajn dijela također doprinosi mehaničkim svojstvima i izobličenju uslijed kaljenja.