Bistvena faza pri toplotni obdelavi kovin je kaljenje. Gre za hitro ohlajanje kovinskega predmeta, da se pridobijo ali spremenijo lastnosti, kot so trdota, trdnost ali žilavost.

Hitro hlajenje skrajša čas izpostavljenosti kovine visokim temperaturam in jo zaščiti pred napakami. Poleg tega se kovina lahko spremeni glede na način uporabe in medij.

Zrak, olje, voda in slanica so le nekatera tipična sredstva za ohlajanje.

Olje se pogosto uporablja za gašenje, ker hitro prenaša toploto, ne da bi bistveno popačilo kovino. Čeprav so jedka sredstva za gašenje na vodni osnovi hitrejša, lahko sila, s katero delujejo, povzroči, da se nekateri materiali zdrobijo ali popačijo.

Razlika med oljem in vodo je glavna točka članka.

Kaj je postopek ohlajanja?

Kaljenje je postopek hitrega ohlajanja, ki povzroči strjevanje materialov. Hitrost kaljenja je odvisna od razreda materiala, uporabe in sestave legirnih komponent. Poleg tega nanjo vpliva tudi več lastnosti kalilnega medija.

Teoretično se kovinski ali stekleni material pred kaljenjem segreje nad svojo standardno temperaturo. Nato se hitro ohladi, da se toplota takoj odstrani. To pomaga spremeniti tiste lastnosti v kristalni strukturi materiala, ki se izgubijo med segrevanjem.

Da bi kovino ali steklo kot predmet naredili trše in trše, ju pogosto kalimo. Temperatura kaljenja predmeta mora biti vedno višja od temperature rekristalizacije, vendar nižja od temperature taljenja.

Faze postopka ohlajanja

Dve osebi, ki delata okoli jeklarskega talilnega bazena

Ko se vroč kos približa tekoči kalilni sredici, se običajno pojavijo tri stopnje kaljenja. Te stopnje določajo spremembo lastnosti kalilne sredice in materiala. Te tri stopnje so naslednje:

• Stopnja pare
• Faza vrenja nukleata
• Stopnja konvekcije

Zdaj jih podrobno preglejmo.

Stopnja pare

Faza uparjanja nastopi, ko vroča površina elementa pride v začetni stik s tekočim kalivom. To povzroči nastanek parnega ščita okoli elementa. Med fazo uparjanja se do neke mere pojavi prevodnost.

Vendar je v tej fazi glavni način prenosa toplote sevanje skozi parno odejo. Nastala odeja je razmeroma stabilna.

Edini način za pospešitev odstranjevanja je mešanje ali dodajanje različnih dodatkov. Poleg tega je bolje, da je ta faza čim krajša.

Razlog za to je, da pomembno prispeva k mehkim območjem, ki se razvijejo med kaljenjem. Zato se lahko razvijejo nezaželene mikrosestavine, če jih pustimo, da se nadaljujejo.

Faza vrenja nukleata

To je druga faza po fazi hlajenja. začne se, ko tekočina, ki je bližje površini materiala, začne vreti, faza hlajenja pa se začne krhati. je najhitrejša faza hlajenja določene komponente.

Zaradi prenosa toplote z ogrevane površine in poznejše absorpcije v tekoči kalilnik so možne znatne stopnje odvzema toplote. To omogoča, da ohlajena tekočina zavzame svoje mesto na površini.

Več gasilnih sredstev vsebuje dodatke za povečanje največje hitrosti hlajenja tekočine. Vrenje se konča, ko površinska temperatura sestavnega dela pade pod vrelišče tekočine.

Pri sestavnih delih, ki so nagnjeni k deformacijam, zagotavljajo dobre rezultate mediji, kot so visokotemperaturna olja in soli. V nasprotnem primeru lahko materiali postanejo krhki in se med želeno uporabo hitro poškodujejo.

Konvektivna faza

Konvekcija je zadnja faza postopka. do nje pride, ko snov doseže temperaturo, ki je nižja od vrelišča kalilne snovi. Faza konvekcije vključuje prenos toplote skozi prostornino tekočine, njeno izhodišče pa je prevodnost.

To je najpočasnejša faza, saj prenos toplote traja zelo dolgo, da doseže vse molekule znotraj mase. Nadzor odvajanja toplote s konvekcijo vključuje veliko spremenljivk, vključno s specifično toploto kalilne snovi in njeno toplotno prevodnostjo.

Temperaturna razlika med kalivom in materialom lahko vpliva na proces konvekcije. Običajno se večina popačenj zgodi na tej točki.

Zgornji trije koraki ohlajanja potekajo na določenem mestu v zaporedju. Kljub temu se na različnih območjih glede na geometrijo dela in mešanje različne faze začnejo ob različnih časih.

Tri faze procesa ohlajanja

Sredstva za gašenje

Ohlajanje poteka prek katerega koli medija, v nadaljevanju pa je seznam 4 različnih medijev. Vsak ima prednosti in slabosti, odvisno od njegovih lastnosti, kontaktnih elementov, časa, zakonov o prenosu toplote in odnosov.

1. Zrak: uporaba običajne temperature okolice za hlajenje segrevanega materiala
2. Slanica: Raztopina soli in vode je najhitrejši hladilni medij pri ohlajanju.
3. Olje: Zanesljiva in hitrejša alternativa hlajenju z zrakom.
4. Voda: Hitreje kot zrak ali olje ohlaja tekočine.

Čeprav je v literaturi na voljo veliko informacij o omenjenih medijih, si oglejmo dva glavna, olje in vodo.

Hlapljenje z vodo

Voda ima lastnost, da material ohladi hitreje kot olje in zrak. Zato je ohlajanje z vodo hiter postopek.

• Postopek ohlajanja s slanico ima pri ohlajanju bistveno ostrejšo reakcijo kot kateri koli drug postopek, zato je najučinkovitejša metoda uporaba vode.
• Pred tem postopkom mora imeti voda sobno ali želeno temperaturo. Ko se segreti material prestavi v hladilno vodo, se njegova faza spremeni glede na stopnje.
• Rezultati so hitrejši pri kaljenju z vodo. Druga prednost je, da je to hitra metoda hlajenja. Zato je cenovno in časovno najugodnejša. Seveda pa ima hiter rezultat tudi precejšnje pomanjkljivosti.
• Slabost te hitre ali takojšnje hitrosti so togi, krhki in zlahka lomljivi končni izdelki. Kaljeni material se lahko označi kot material dobre ali slabe kakovosti.
• Kaljenje z vodo je smiselna možnost pri kaljenju jekla. Razlog za to je, da ima jeklo edinstven način hlajenja, ki ga je mogoče doseči z vodo. Karbonizirano jeklo se segreje nad temperaturo rekristalizacije.
• S takojšnjim ohlajanjem jekla kaljenje z vodo prepreči taljenje jekla na tej stopnji, ko bi se sicer, če se ne bi ustavilo, talilo. Zato je kaljenje z vodo primernejše za jeklo kot drugi mediji.

Hladitev olja

Ena izmed najbolj priljubljenih tehnik kaljenja na področju kaljenja kovin je kaljenje v olju. Optimalna metoda za kaljenje kovinskih zlitin jim daje potrebno trdoto in moč, ne da bi med postopkom postale toge in krhke.

Kaljenje z oljem ima več prednosti, glavna pa je ta, da se segreva počasneje kot drugi kalilni mediji in se ohlaja dlje časa, kar zagotavlja segretemu materialu večjo stabilnost in čas kaljenja.

Poleg tega zagotavlja, da kaljeni material ne bo preveč krhek in se bo odlično držal. Zato je ta metoda primernejša od metod z vodo, zrakom ali slanico, saj zmanjšuje možnost, da se telo kaljene kovine popači ali razpoka.

Kaljenje je postopek hitrega ohlajanja.

Razlika med hlajenjem z vodo in oljem

Voda in olje sta dve različni vrsti medijev. Oba se razlikujeta v nekaterih vidikih in se pri kaljenju obnašata različno. Spodnja preglednica povzema pregled razlik med obema medijema.

Gaženje z vodo v primerjavi z gaženjem z oljem

Zaključek

• Postopek hitrega ohlajanja, imenovan kaljenje, povzroči, da se materiali strdijo. Na hitrost kaljenja vplivajo razredi, uporaba in sestava legirnih komponent jekla.
• Hitrost ohlajanja snovi je odvisna tudi od lastnosti kalilnega sredstva. V tem članku sta izpostavljena oljni in vodni medij. Oba sta edinstvena glede na različne načine uporabe.
• Olje je dobro za gašenje, ker hitro prevaja toploto, ne da bi spremenilo kovino. Čeprav so jedke gašilne sredstva na vodni osnovi hitrejša, lahko zaradi moči, s katero delujejo, nekatere materiale prelomijo ali popačijo.