Что такое гомогенизация металла

Обновлено: 04.10.2024

Отжиг – операции нагрева и медленного охлаждения стали с целью выравнивания химического состава, получения равновесной структуры, снятия напряжений.

Применяют отжиг для получения равновесной структуры, поэтому при отжиге детали охлаждают медленно. Углеродистые стали – со скоростью 200 °C/ч, легированные стали – 30-100 °C/ч.

Полный отжиг связан с фазовой перекристаллизацией и измельчением зерна. Сталь в равновесном состоянии содержит перлит и наиболее пластична. Назначение полного отжига – улучшение структуры стали для облегчения последующей обработки резанием, штамповкой или закалкой, получение мелкозернистой равновесной структуры в готовой детали.

Виды (способы) полного отжига: отжиг (обычный и изотермический) на пластинчатый перлит (включения цементита в виде пластинок) и отжиг на зернистый перлит (включения цементита в виде зерен).

При отжиге на пластинчатый перлит охлаждение заготовок производят вместе с печью, чаще всего при частичной подаче топлива, чтобы скорость охлаждения находилась в пределах 10–20 °C в час.

Отжигом достигается измельчение зерна. Крупнозернистая структура получается при затвердевании стали вследствие свободного роста зерен, в результате перегрева стали; такая структура вызывает понижение механических свойств деталей.

Закалка с полиморфным превращением. Закалка без полиморфного превращения

Закалка – термообработка, при которой сталь приобретает неравновесную структуру, что прежде всего выражается в повышении твердости стали. К закалке относят: термообработку на сорбит, тростит и мартенсит. Степень неравновесности продуктов закалки с увеличением скорости охлаждения повышается и возрастает от сорбита к мартенситу.

Преимуществом истинной закалки является возможность получения из мартенсита за счет последующего отпуска продуктов с комплексами свойств, которые другими видами термообработки получить невозможно.

Истинная закалка получила широкое применение как предварительная обработка перед отпуском.

Важна критическая скорость закалки. От нее зависит прокаливаемость стали, т. е. способность закаливаться на определенную глубину. Критическая скорость закалки зависит от стабильности аустенита, которая определяется количеством растворенных в нем углерода и легирующих элементов. Введением в сталь углерода и легирующих элементов повышается прокаливаемость, которую оценивают с помощью цилиндрических образцов по глубине залегания в них полумартенситного слоя. Полумартенситный слой стали содержащит 50 % М и 50 % Т.

Основные параметры при закалке – температура нагрева и скорость охлаждения. Температуру нагрева для сталей определяют по диаграммам состояния, скорость охлаждения – по диаграммам изотермического распада аустенита.

Время нагрева зависит от размеров детали и теплопроводности стали, определяют экспериментально.

Одной из целей легирования конструкционных сталей является уменьшение критической скорости закалки и получение сквозной прокаливаемости изготовленных из них деталей при закалке не только в воде, но и в более мягких охлаждающих средах. От резкости охлаждающей среды зависит уровень термических и фазовых напряжений и вероятность образования трещин в детали. В связи с изложенным при закалке предпочтительны мягкие закалочные среды. При закалке режущего инструмента из высокоуглеродистой стали с целью уменьшения внутренних напряжений применяют охлаждение в двух средах.

У высокоуглеродистых сталей и особенно у сталей с достаточно высоким содержанием легирующих элементов точка М, лежит ниже комнатной температуры, а зачастую и ниже 0 °C. В связи с этим при обычной закалке в них сохраняется много остаточного аустенита. Его наличие снижает твердость закаленной стали и ее теплопроводность, что для режущего инструмента является особенно нежелательным.

Со временем остаточный аустенит претерпевает фазовые превращения, приводящие к изменению размеров изделия. Это крайне недопустимо для мерительного инструмента (скобы, пробки).

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Продолжение на ЛитРес

СТРУКТУРЫ ЯЗЫКА

СТРУКТУРЫ ЯЗЫКА Формальным моделям синтаксических структур естественного языка уделяется значительное внимание в современной проблематике систем искусственного интеллекта и компьютерной лингвистики. Это связано с необходимостью создания действенных программ

4.8. Электронный отжиг кремниевых пластин

4.8. Электронный отжиг кремниевых пластин Тем временем для установки электронного отжига было, наконец, выделено оборудование и соответствующее помещение. Приходилось сомневаться в успехе: до планового срока окончания работы оставалось чуть больше трех месяцев (из

3. Диффузионные и бездиффузионные превращения

3. Диффузионные и бездиффузионные превращения Под диффузией понимают перемещение атомов в кристаллическом теле на расстояния, превышающие средние межатомные расстояния данного металла. Если перемещения атомов не связаны с изменением концентрации в отдельных объемах,

3. Диаграмма изотермического превращения аустенита

3. Диаграмма изотермического превращения аустенита На рис. 10 представлена диаграмма изотермического превращения аустенита стали, содержащей 0,8 % углерода.По оси ординат откладывается температура. По оси абсцисс – время. Рис. 10. Диаграмма изотермического превращения

4. Виды и разновидности термической обработки: отжиг, закалка, отпуск, нормализация

4. Виды и разновидности термической обработки: отжиг, закалка, отпуск, нормализация Термическую обработку металлов и сплавов, а также изделий из них применяют для того, чтобы вызвать необратимое изменение свойств вследствие необратимого изменения структуры.Термическая

5. Поверхностная закалка

5. Поверхностная закалка Поверхностной называется такая закалка, при которой высокую твердость приобретает лишь часть поверхностного слоя стали или сплава. Она отличается от других способов закалки методом нагрева.При такой обработке до температуры закалки нагревают

ПРЕВРАЩЕНИЯ САМОВАРА

ПРЕВРАЩЕНИЯ САМОВАРА Для начала давайте поставим самовар.Было углей в самоваре полно, а вскипел самовар — и на дне одна зола. Где угли?Как где? Сгорели. С кислородом соединились. Обернулись летучим газом и улетели в трубу. Это каждый знает. А кто не поверит, те могут газ

6. Закалка и выносливость

6. Закалка и выносливость Напряженно и ответственно боевое дежурство у экранов радиолокаторов, пультов пуска и контроля ракетных систем. Проходит час… другой… Но все так же уверенны движения рук номеров боевых расчетов. У них по-прежнему бодрый и свежий вид. Раздаются

4.6. Снятие бляшки, отжиг и отбеливание

4.6. Снятие бляшки, отжиг и отбеливание Подогрейте пластину паяльной лампой или электрорефлектором и снимите со смоляной подложки. Затем отожгите металл – он станет вновь пластичным, но на нем останется окалина, которую нужно снять отбеливанием. Как это делается, вы уже

22. Система с неограниченной растворимостью в жидком и твердом состояниях; системы эвтектического, перитектического и монотектического типа. Системы с полиморфизмом компонентов и эвтектоидным превращением

22. Система с неограниченной растворимостью в жидком и твердом состояниях; системы эвтектического, перитектического и монотектического типа. Системы с полиморфизмом компонентов и эвтектоидным превращением Полная взаимная растворимость в твердом состоянии возможна

32. Отжиг 1-го рода. Неравновесная кристаллизация

32. Отжиг 1-го рода. Неравновесная кристаллизация Этот вид термической обработки возможен для любых металлов и сплавов. Его проведение не обусловлено фазовыми превращениями в твердом состоянии. Нагрев при отжиге 1 рода, повышая подвижность атомов, частично или полностью

34. Изменение микроструктуры и механических свойств металлов при нагреве после горячей и холодной обработки давлением

34. Изменение микроструктуры и механических свойств металлов при нагреве после горячей и холодной обработки давлением Обработка металлов давлением основана на их способности в определенных условиях пластически деформироваться в результате воздействия на

35. Возврат, первичная и собирательная рекристаллизация. Рекристаллизационный отжиг

35. Возврат, первичная и собирательная рекристаллизация. Рекристаллизационный отжиг Около 10–15 % всей энергии, затраченной на пластическую деформацию, поглощается металлом и накапливается в нем в виде повышенной потенциальной энергии смещенных атомов, напряжений.

36. Отжиг II-го рода. Отжиг и нормализация сталей; режимы и назначение отжига и нормализации

36. Отжиг II-го рода. Отжиг и нормализация сталей; режимы и назначение отжига и нормализации Отжигом называют нагревание и медленное охлаждение стали. Отжиг второго рода – изменение структуры сплава с целью получения равновесных структур; к отжигу второго рода относится

37. Отпуск сталей. Превращения в стали при отпуске, изменение микроструктуры и свойств

37. Отпуск сталей. Превращения в стали при отпуске, изменение микроструктуры и свойств Отпуском называется операция нагрева закаленной стали для уменьшения остаточных напряжений и придания комплекса механических свойств, которые необходимы для долголетней

Гомогенизация

Гомогениза́ция (от греч. ὁμογενής — однородный) — создание устойчивой во времени однородной (гомогенной) структуры в двух- или многофазной системе путём ликвидации концентрационных микронеоднородностей, образующихся при смешивании взаимно-нерастворимых веществ (вода-масло, этиловый спирт-ртуть).

Термин "гомогенизация" также используется в разделе строительной механики сопротивление материалов для расчета композитных материалов, например, каменной кладки, которая состоит из кладочных элементов (кирпичей, камней, блоков) и строительного раствора. При гомогенизации композитный материал заменяется условно однородным (гомогенным), физические характеристики которого интегрально совпадают с реальным материалом.

Содержание

Техника гомогенизации

перемешивание быстро вращающимся ротором диспергатора.
прокачивание под давлением до 5-400 атмосфер через отверстие головки гомогенизатора, возникающие при этом гидродинамические силы дробят шарики жира на более мелкие.

Физические методы

механическое перемешивание с высокими значениями градиента сдвига; , возбуждаемая в среде при помощи высокоскоростного механического перемешивания или ультразвука;

Применение

В пищевой промышленности — при производстве значительного количества пищевых продуктов. Примеры: создание устойчивого молока «длительного хранения»; в производстве сливочного масла и маргарина — для равномерного распределения водной фазы («крестьянское масло») и других компонентов в жировой среде; в производстве майонезов и дрессингов на жировой основе − для равномерного распределения жировой фазы в водной среде; в производстве пюре и паштетов, особенно в детском питании; в производстве соков.

В химии — для ускорения протекания химических процессов, лимитированных межфазным обменом; для изменения формы и размеров кристаллизующихся продуктов и др.

В косметической и фармацевтической промышленности — для получения устойчивых эмульсий, кремов.

В лакокрасочной промышленности — при производстве масляных и водоэмульсионных красок, концентратов пигментов.

В топливно-энергетическом комплексе - при производстве водо-топливных эмульсий и водоугольного топлива

См. также

Wikimedia Foundation . 2010 .

Полезное

Смотреть что такое "Гомогенизация" в других словарях:

гомогенизация — гомогенизация … Орфографический словарь-справочник

ГОМОГЕНИЗАЦИЯ — ГОМОГЕНИЗАЦИЯ, процесс уменьшения неоднородности смесей, состоящих из твердых веществ в ТЕКУЧЕЙ СРЕДЕ (жидкостях или газах) путем измельчения и равномерного перераспределения их по объему. Например, при помощи гомогенизации, жир в молоке может… … Научно-технический энциклопедический словарь

гомогенизация — сущ., кол во синонимов: 1 • гомогенизирование (1) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 … Словарь синонимов

ГОМОГЕНИЗАЦИЯ — процесс перехода гетерогенных систем в гомогенные, т. е. в системы, состоящие из одной фазы, внутри которых нет поверхностей раздела, по которым соприкасаются части системы, отличающиеся друг от друга по составу и (или) по физ. свойствам.… … Геологическая энциклопедия

гомогенизация — Создание однородной структуры или состава во всём объёме материала [Терминологический словарь по строительству на 12 языках (ВНИИИС Госстроя СССР)] Тематики строительство в целом EN homogenization DE Homogenisieren FR homogénéisation … Справочник технического переводчика

гомогенизация — – совокупность методов и процессов придания однородности системы. Словарь по аналитической химии [3] … Химические термины

Гомогенизация — – создание однородной структуры или однородного химического состава смесей. [Терминологический словарь по бетону и железобетону. ФГУП «НИЦ «Строительство» НИИЖБ им. А. А. Гвоздева, Москва, 2007 г. 110 стр.] Рубрика термина: Общие термины,… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

Гомогенизация — 41. Гомогенизация Операция, целью которой является снижение степени неоднородности продукции Источник: ГОСТ 15895 77: Статистические методы управления качеством продукции. Термины и определения … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

гомогенизация — ( (гр. homogenes однородный) 1) процесс получения однородного строения или состава металлов, сплавов, растворов и т. д. путем механического, температурного или хим. воздействия; 2) изготовление эмульсий высокой степени дисперсности. Новый словарь … Словарь иностранных слов русского языка

Гомогенизация — Homogenenizing Гомогенизация. Термооб работка металлического объекта, выдерживаемого при высокой температуре таким образом, чтобы посредством диффузии устранять или уменьшить химическую сегрегацию. (Источник: «Металлы и сплавы. Справочник.» Под… … Словарь металлургических терминов

Гомогенизация (металлургия)

При гомогенизации происходит растворение избыточных фаз, выравнивание химического состава.

Термодинамика

При гомогенизации главная движущая сила - увеличение энтропии. Понижение энтальпии связано с тем, что растворяются избыточные фазы, имеющие повышенную энергию.

Кинетика

Основной механизм - диффузия, соответственно поток диффузии пропорционален градиенту концентрации:

>=grad(c)" />

где J - диффузионный поток, c - концентрация примеси. Чем больше градиент концентрации, тем быстрее будет проходить гомогенизация. Все значимые изменения происходят в течение 1-2 часов. Скорость диффузии зависит от коэффициента диффузии:

>\Bigr)" />

Пути ускорения процесса:

Поднять температуру - не годится, чрезмерный рост зерна, опасность пережога.
D₀ (коэффициент самодиффузии) и Q (энергия активации диффузии) - характеристики материала, управлять ими не удастся.

Другой выход: гомогенизация на разные элементы требует разного времени. Чем меньше D₀ и больше Q у элемента, тем больше ему времени требуется на гомогенизацию. Углерод по сравнению с железом имеет Q в 2 раза меньше, а D₀ больше на 4 порядка. Абсолютное большинство легирующих элементов имеют D₀ меньше, а Q - больше. Скорость диффузии углерода на 5 порядков больше, чем скорость диффузии металлических атомов, в результате сталь гомогенизируется по углероду в течение 1-2 секунд при охлаждении. Отсюда 2 следствия:

Углеродистые стали не гомогенизируют.
Гомогенизируют легированные стали на атомы, растворенные по типу замещения (хром, никель, молибден, вольфрам, титан).

Механизм

Выравнивание химсостава внутри раствора происходит за счет решеточной диффузии.
Из-за разности концентраций легирующего элемента на границе твердого раствора и второй фазы происходит растворение второй фазы и отток легирующего элемента внуть твердого раствора по градиенту концентраций, вплоть до полного растворения второй фазы.
Поры образуются при гомогенизации путем захлопывания вакансионных дисков и последующего роста.
Зерна растут по механизму собирательной рекристаллизации.
Еще один вариант механизма гомогенизации - выравнивание химсостава внутри раствора за счет массопереноса в результате ИПД (интенсивной пластической деформации), например в ходе равноканального углового прессования.

Смотреть что такое "Гомогенизация (металлургия)" в других словарях:

Термическая обработка металлов — Металл в термопечи Термическая обработка металлов и сплавов процесс тепловой обработки металлических изделий, целью которого является изменение структуры и свойств в заданном направлении … Википедия

Тигель — Эта статья о металлургическом оборудовании. О детали печатной машины см. Тигельная машина … Википедия

Алюминиевый сплав — Протравленный слиток алюминиевого сплава … Википедия

Спирты — Отличительная особенность спиртов гидроксильная группа при насыщенном атоме углерода на рисунке выделена красным (кислород) и серым цветом (водород). Спирты (от лат. … Википедия

Что такое гомогенизация металла

Отжиг слитков проводят для устранения или уменьшения дендритной ликвации компонентов, снятия остаточных. напряжений, возникающих в процессе литья и формирования структуры, обеспечивающей наилучшие технологические свойства. В соответствии с этим различают следующие виды отжига слитков: а) гомогенизационный; б) для уменьшения остаточных напряжений, в) гетерогенизирующий. Эта классификация условна, так как при отжиге может происходить несколько процессов. Так, например, при гомогенизационном отжиге не только устраняются последствия дендритной ликвации, но и уменьшаются остаточные напряжения.
При гомогенизационном отжиге никогда не удается устранить зональную ликвацию, как это иногда ошибочно полагают. Дело в том, что химический состав при го-могенизационном отжиге выравнивается диффузионным путем. За время τ атомы успевают продиффундировать на расстояние δ, сопоставимое с определенным по формуле

где D — коэффициент диффузии компонента в алюминиевой матрице.
Из этой формулы следует, что время, необходимое для диффузионного выравнивания концентрации, пропорционально квадрату расстояния, на котором выравнивается концентрация компонентов:

Расчеты показывают, что время, необходимое для устранения дендритной неоднородности (б равно размеру ячеек), составляет при температурах гомогенизации алюминиевых сплавов несколько часов. Для устранения же зональной ликвидации (δ равно нескольким сантиметрам) потребуются годы выдержки при тех же температурах, что, конечно же, неприемлемо в условиях производства.
Основные параметры режима гомогенизационного отжига - температура и время выдержки. Скорости нагрева имеют несущественное значение. Влияние скорости охлаждения более значительно и будет рассмотрено
Скорость гомогенизационного процесса определяется коэффициентами диффузии легирующих компонентов, возрастающих с повышением температуры. Ориентировочно можно принять, что с увеличением температуры на 40—50° С коэффициенты диффузии возрастают на порядок. Температуру гомогенизационного отжига выбирают разной в зависимости от состава сплава, но близкой к температуре равновесного или неравновесного солидуса.
Для сплавов 1 и 3 на рис. 27 указаны температурные области гомогенизации ниже температур неравновесного солидуса, и такую гомогенизацию называют обычной. Для сплава 2 возможна обычная гомогенизация, а также гомогенизация при температуре выше неравновесного солидуса. В последнем случае при нагреве расплавляются неравновесные фазы, но при последующей выдержке они рассасываются, и сплав вновь затвердевает. Такой вид гомогенизационного отжига называют высокотемпературной гомогенизацией.
Выдержка при температуре гомогенизации приводит к растворению избыточных фаз, а также и выравниванию химического состава по объему ячеек. Скорость гомогенизации существенно зависит от дисперсности неравновесных фаз. Чем мельче дендритные ячейки и тоньше частички неравновесных фаз, тем с большей скоростью и полнотой протекают процессы растворения.
Увеличение скорости охлаждения при кристаллизации приводит к более тонкому микростроению слитка. Поэтому, по В. С. Золотаревскому, продолжительность растворения τр неравновесных эвтектик и фаз при гомогенизации можно оценить по соотношению

где К и В — константы для данного сплава; vохл — скорость охлаждения при кристаллизации.
Непосредственно после растворения неравновесных эвтектик и фаз концентрация легирующих элементов остается еще неоднородной по объем) ячеек. Для достаточно полного выравнивания химического состава по объему ячеек требуется гомогенизация продолжительностью τв:

где l0 — линейные размеры ячеек; D — коэффициент диффузии легирующих элементов. После отжига продолжительностью τв различие в содержании легирующих элементов по объему ячейки не превышает ошибки химического анализа.
В слитках многокомпонентных алюминиевых сплавов, кроме неравновесных эвтектик и интерметаллических соединении, образовавшихся вследствие дендритной ликвации, содержатся и избыточные фазы или сложные равновесные эвтектики, которые не растворяются при гомогенизационном отжиге. Интерметаллидные фазы часто имеют скелетообразное разветвленное строение, и для перевода их в компактную форму необходимы высокие температуры отжига. Так, для того чтобы в сплаве АМг6 достичь заметной коагуляции разветвленных включений силицида магния, приходится использовать высокотемпературную гомогенизацию сплава при 480—500° С (температура неравновесного солидуса в этом сплаве равна 451, а равновесного 540°С).
После гомогенизации слитки обычно охлаждают на воздухе. При медленном охлаждении успевают протекать процессы выделения из твердого раствора соединений алюминия с компонентами, имеющими высокие скорости диффузии, — медью, магнием, цинком и кремнием. Сплавы разупрочняются и могут быть продеформированы при меньших величинах удельных давлений, чем ли той материал. Однако строчечное расположение выделений, возникающее в процессе деформации, может привести к существенному снижению механических свойств в определенных направлениях.
В результате гомогенизации существенно изменяются механические свойства слитка. Изменения структуры, вызываемые растворением неравновесных и коагуляцией избыточных фаз, обусловливают значительное повышение пластических характеристик при комнатной температуре и технологической пластичности при деформации. При быстром охлаждении после гомогенизации несколько возрастает и прочность сплава. Гомогенизированные слитки, как правило, требуют меньших удельных давлении и допускают большие скорости деформации чем негомогенизированные.
Изменение структуры слитка после гомогенизации оказывает наследственное влияние на свойства деформированных полуфабрикатов. Пластичность, ударная вязкость, выносливость существенно повышаются. Уровень прочностных характеристик зависит от степени распада твердого раствора с выделением соединений алюминия с марганцем, хромом, цирконием н с другими тугоплавкими элементами с малой растворимостью. Если степень распада достаточно велика, то прочностные характеристики полуфабрикатов, полученных с использованием высоких степеней деформации, несколько снижаются. На уровень прочностных характеристик массивных прессованных полуфабрикатов гомогенизация влияет меньше
Гомогенизацию используют не только для повышения свойств сплавов алюминия, упрочняемых термической обработкой, но и в производстве полуфабрикатов из термически неупрочняемых алюминиевых сплавов, таких как технический алюминий, АМц и др.
Гомогенизация слитков технического алюминия позволяет резко снизить анизотропию свойств холоднокатаных листов и уменьшить фестонистость при изготовлении из этих листов изделии методом глубокой штамповки. Полагают, что этот эффект связан с выделением при гомогенизации из твердого раствора соединении, содержащих железо.
Применение гомогенизации слитков сплава АМц позволяет устранить склонность полуфабрикатов к образованию грубозернистой структуры, что связано с выравниванием концентрации марганца в твердом растворе
Режимы гомогенизации слитков, предназначенных для прессования, определяются габаритами и назначением полуфабрикатов. В. А. Ливанов и E Д. Захаров предложили следующую классификацию прессованных полуфабрикатов в зависимости от назначения:
а) полуфабрикаты ответственного назначения (лонжеронные профили, панели, законцовочные профили);
б) массивные прессованные полуфабрикаты с контролем механических свойств по всем направлениям:
в) мелкие серийные профили для ответственных конструкций;
г) мелкие профили для продукции широкого потребления.
Для полуфабрикатов группы важны свойства при статических и динамических нагрузках. Требования к свойствам этих полуфабрикатов могут быть удовлетворены при длительной обычной гомогенизации. При производстве полуфабрикатов группы "б" требуемый уровень свойств может быть обеспечен применением не только обычной, по и высокотемпературной гомогенизации. В этом случае целесообразен ступенчатый режим: на первой ступени проводят нагрев и выдержку при температуре ниже равновесного солидуса, достаточной для растворения неравновесных фаз; на второй ступени применяют выдержку при температуре выше неравновесного, но ниже равновесного солидуса.
Для сплавов группы «в» при низких температурах прессования высокотемпературная гомогенизация не рекомендуется из-за снижения прочностных характеристик сплавов, но ее можно использовать при температурах прессования выше 400° С Режимы гомогенизации сплавов группы «г» должны обеспечивать высокие скорости прессования.
Режимы гомогенизации плоских слитков должны обеспечивать достаточную технологическую пластичность при прокатке и необходимый уровень свойств. Рекомендуемые режимы гомогенизации слитков основных алюминиевых сплавов приведены в табл. 5.

Слитки режут обычно после гомогенизации, при которой высокие термические напряжения, свойственные литому слитку, снимаются В ряде случаев гомогенизацию не проводят, а напряжения перед резкой необходимо снять. Тогда применяют отжиг слитков при температурах 275—350° С в течение 1—3 ч. Такая обработка достаточна для устранения остаточных напряжений, и опасность растрескивания слитков при резке снимается, тот температурный интервал для большинства алюминиевых сплавов соответствует минимальной устойчивости твердого раствора Поэтому при отжиге происходит распад пересыщенных растворов в слитке, и сплавы разупрочняются.

Читайте также: