Esminis metalų terminio apdorojimo etapas yra grūdinimas. Jis apima greitą metalinio objekto aušinimą, siekiant įgyti ar pakeisti tokias savybes kaip kietumas, stiprumas ar kietumas.

Greitas aušinimas sutrumpina metalo poveikio aukštai temperatūrai laiką ir apsaugo jį nuo defektų. Be to, metalas gali pakisti priklausomai nuo naudojimo būdo ir terpės.

Keletas tipiškų grūdinimo agentų yra oras, alyva, vanduo ir sūrymas.

Alyva plačiai naudojama grūdinimui, nes greitai perduoda šilumą, smarkiai neiškreipdama metalo. Nors vandens pagrindu pagamintos ėsdinančios medžiagos yra greitesnės, dėl jų veikimo jėgos kai kurios medžiagos gali sutrupėti arba deformuotis.

Pagrindinis straipsnyje aptariamas skirtumas tarp naftos ir vandens.

Kas yra grūdinimo procesas?

Grūdinimas - tai greitas aušinimo procesas, kurio metu medžiagos sukietėja. Grūdinimo greitis priklauso nuo atitinkamos medžiagos markės, paskirties ir legiruojančių komponentų sudėties. Be to, tam įtakos turi ir kelios grūdinimo terpės savybės.

Teoriškai, prieš grūdinimą metalinė ar stiklinė medžiaga kaitinama virš standartinės temperatūros. Po to ji greitai atšaldoma, kad šiluma būtų nedelsiant pašalinta. Tai padeda pakeisti tas medžiagos kristalinės struktūros savybes, kurios prarandamos kaitinant.

Kad metalas ar stiklas taptų kietesnis ir standesnis kaip daiktas, dažnai juos grūdiname. Daikto grūdinimo temperatūra visada turi būti aukštesnė už jo rekristalizacijos temperatūrą, bet žemesnė už lydymosi temperatūrą.

Gesinimo proceso etapai

Du žmonės, dirbantys prie plieno lydymo baseino

Paprastai yra trys grūdinimo etapai, kurie įvyksta karštam gabalui priartėjus prie skysto grūdintojo. Šie etapai apibrėžia grūdintojo ir medžiagos savybių pokytį. Trys etapai yra šie:

• Garų etapas
• Nukleato virimo etapas
• Konvekcijos etapas

Dabar išsamiai juos apžvelkime.

Garų etapas

Garavimo etapas prasideda, kai karštas elemento paviršius pirmą kartą susiliečia su skystu gesintuvu. Dėl to aplink elementą susidaro garų skydas. Garavimo etape tam tikru mastu vyksta laidumas.

Tačiau šiame etape pagrindinis šilumos pernešimo būdas yra spinduliavimas per garų antklodę. Susiformavusi antklodė yra palyginti stabili.

Vienintelis būdas pagreitinti jo pašalinimą - maišyti arba pridėti įvairių priedų. Be to, pageidautina, kad šis etapas būtų kuo trumpesnis.

Priežastis ta, kad jis labai prisideda prie minkštųjų sričių, kurios susidaro grūdinimo metu. Todėl, jei leidžiama toliau grūdinti, gali atsirasti nepageidaujamų mikrokomponentų.

Nukleato virimo etapas

Tai antrasis etapas po garų fazės. Jis prasideda, kai arčiau medžiagos paviršiaus esantis skystis pradeda virti, o garų fazė pradeda nykti. Tai greičiausias konkretaus komponento aušinimo etapas.

Dėl šilumos perdavimo nuo įkaitinto paviršiaus ir vėlesnės absorbcijos į skystąjį gesintuvą galimas didelis šilumos ištraukimo greitis. Tai leidžia atvėsusiam skysčiui užimti savo vietą paviršiuje.

Keliuose gesintuvuose yra priedų, kurie padidina didžiausią skysčio aušinimo greitį. Virimas baigiasi, kai komponento paviršiaus temperatūra nukrenta žemiau skysčio virimo temperatūros.

Tiems komponentams, kurie linkę deformuotis, gerų rezultatų duoda tokios terpės kaip aukštos temperatūros alyvos ir druskos. Priešingu atveju medžiagos gali tapti trapios ir greitai sugesti norimo naudojimo metu.

Konvekcinis etapas

Konvekcija yra paskutinis proceso etapas. Jis įvyksta, kai medžiaga pasiekia žemesnę temperatūrą nei gesiklio virimo temperatūra. Konvekcijos etapas apima šilumos perdavimą per tūrinį skystį, o jo pradžia yra laidumas.

Tai lėčiausias etapas, nes šilumos perdavimui reikia daug laiko, kad pasiektų visas molekulės, esančias masėje. Šilumos išsiskyrimo konvekcijos būdu valdymas susijęs su daugeliu kintamųjų, įskaitant gesiklio savitąją šilumą ir jo šiluminį laidumą.

Konvekcijos procesui įtakos gali turėti temperatūrų skirtumas tarp grūdintojo ir medžiagos. Paprastai šioje vietoje įvyksta didžioji dalis iškraipymų.

Pirmiau minėti trys grūdinimo etapai tam tikroje vietoje atliekami eilės tvarka. Nepaisant to, priklausomai nuo detalės geometrijos ir maišymo, skirtingose vietose skirtingi etapai prasidės skirtingu laiku.

Trys grūdinimo proceso etapai

Gesinimo terpės

Gesinimas vyksta per bet kokią terpę, o toliau pateikiamas 4 skirtingų terpių sąrašas. Kiekviena jų turi privalumų ir trūkumų, priklausomai nuo jos savybių, besiliečiančių elementų, laiko, šilumos perdavimo dėsnių ir santykių.

1. Oras: Įprastos aplinkos temperatūros naudojimas kaitinamai medžiagai aušinti
2. Sūrymas: Druskos ir vandens tirpalas yra greičiausiai aušinanti terpė grūdinant.
3. Nafta: Patikima ir greitesnė grūdinimo alternatyva orui.
4. Vanduo: Greičiau nei oras ar alyva gesina skysčius.

Nors literatūroje pateikiama daug informacijos apie minėtas terpes, panagrinėkime dvi pagrindines - aliejų ir vandenį.

Gesinimas vandeniu

Vanduo turi savybę atvėsinti medžiagą greičiau nei alyva ir oras. Taigi grūdinimas vandeniu yra greitas procesas.

• Šaldymo sūrymu procedūra aušinant sukelia daug aštresnę reakciją nei bet kuri kita, todėl efektyviausias metodas yra vandens naudojimas.
• Prieš šį procesą vanduo turi būti kambario arba norimos temperatūros. Po to, kai įkaitinta medžiaga patenka į aušinimo vandenį, ji keičia savo fazes pagal etapus.
• Rezultatai gaunami greičiau grūdinant vandeniu. Kitas privalumas - tai greitas aušinimo būdas. Todėl jis yra pigiausias tiek pinigų, tiek laiko atžvilgiu. Tačiau, žinoma, greitas rezultatas turi ir nemažai trūkumų.
• Greito arba momentinio greičio trūkumas - standūs, trapūs ir lengvai lūžtantys galutiniai produktai. Grūdinta medžiaga gali būti įvardyta kaip geros arba blogos kokybės.
• Grūdinant plieną galima rinktis grūdinimą vandeniu. Taip yra todėl, kad plienas turi unikalų aušinimo būdą, kurį galima pasiekti naudojant vandenį. Karbonizuotas plienas įkaista aukščiau savo rekristalizacijos temperatūros.
• Iš karto atvėsindamas plieną, grūdinimas vandeniu neleidžia plienui išsilydyti šiame etape, kai priešingu atveju jis išsilydytų, jei nebūtų sustabdytas. Todėl grūdinimas vandeniu yra tinkamesnis plienui nei kitos terpės.

Alyvos gesinimas

Vienas iš populiariausių grūdinimo metodų metalų grūdinimo sektoriuje yra grūdinimas alyva. Šis optimalus metalo lydinių grūdinimo būdas suteikia jiems reikiamą kietumą ir galią, tačiau proceso metu jie netampa standūs ir trapūs.

Alyvos grūdinimas turi keletą privalumų, tačiau pagrindinis yra tas, kad ji įšyla lėčiau nei kitos grūdinimo terpės ir aušinama ilgiau, todėl įkaitinta medžiaga yra stabilesnė ir ilgiau kietėja.

Be to, tai garantuoja, kad grūdinta medžiaga nebus pernelyg trapi ir puikiai laikysis. Todėl šis metodas yra pranašesnis už vandens, oro ar sūrymo metodus, nes sumažina grūdinto metalo korpuso iškraipymo ar įtrūkimų tikimybę.

Grūdinimas yra greitas aušinimo procesas

Gesinimo vandeniu ir alyva skirtumas

Vanduo ir alyva yra dvi skirtingos terpės. Abi skiriasi tam tikrais aspektais ir skirtingai elgiasi grūdinimo metu. Toliau pateiktoje lentelėje apibendrintai apžvelgiami abiejų terpių skirtumai.

Gesinimas vandeniu ir gesinimas aliejumi

Išvada

• Greito aušinimo procedūra, vadinama grūdinimu, sukietina medžiagas. Grūdinimo greitį lemia plieno rūšys, paskirtis ir legiruojančių komponentų sudėtis.
• Medžiagos aušinimo greitis taip pat priklauso nuo gesinimo terpės savybių. Šiame straipsnyje išryškintos alyvos ir vandens terpės. Abi šios terpės yra unikalios, atsižvelgiant į skirtingas taikymo sritis.
• Alyva tinka grūdinimui, nes greitai perduoda šilumą, nekeisdama metalo. Nors vandens pagrindu pagamintos ėsdinančios medžiagos yra greitesnės, jų veikimo jėga gali sulaužyti arba iškraipyti kai kurias medžiagas.