熱加工
編輯在冶金學中,熱加工是指金屬在高于其再結晶溫度時發生塑性變形的過程。 高于再結晶溫度允許材料在變形過程中再結晶。 這一點很重要,因為再結晶可以防止材料發生應變硬化,從而最終保持較低的屈服強度和硬度以及較高的延展性。 這與冷加工形成對比。
許多種類的加工,包括軋制、鍛造、擠壓和拉拔,都可以用鐵水完成。
溫度
編輯熱加工溫度的下限由其再結晶溫度決定。 作為指導原則,材料的熱加工溫度下限是其熔化溫度的 60%(xxx溫標)。 熱加工的上限由多種因素決定,例如:過度氧化、晶粒長大或不希望的相變。 在實踐中,通常首先將材料加熱到上限,以保持盡可能低的成型力,并xxx限度地延長可用于熱加工工件的時間。
任何熱加工過程中最重要的方面是控制工件的溫度。 傳遞給工件的能量的 90% 轉化為熱量。 因此,如果變形過程足夠快,工件的溫度應該升高,然而,這在實踐中通常不會發生。 大部分熱量通過工件表面散失到較冷的工具中。 這會導致工件中出現溫度梯度,通常是由于橫截面不均勻,其中較薄的部分比較厚的部分溫度低。 最終,這會導致較冷、延展性較差的表面開裂。 最小化問題的一種方法是加熱工具。 工具越熱,損失的熱量就越少,但隨著工具溫度的升高,工具壽命會縮短。 因此,必須妥協加工溫度; 通常,熱加工工具被加熱到 500–850°F (325–450°C)。
優點和缺點
編輯優點是:
- 屈服強度降低,因此更容易工作并使用更少的能量或力
- 延展性增加
- 升高的溫度會增加擴散,從而消除或減少化學不均勻性
- 孔隙可能會在變形過程中縮小或完全閉合
- 在鋼中,弱的、延展性的面心立方奧氏體微觀結構發生變形,而不是在較低溫度下發現的強體心立方鐵素體微觀結構
通常熱加工的初始工件最初是鑄造的。 從微觀結構的角度來看,鑄件的微觀結構并不能優化工程性能。 熱加工改善了工件的工程性能,因為它用具有細小球形晶粒的微觀結構代替了微觀結構。 這些晶粒增加了材料的強度、延展性和韌性。
還可以通過重新定向夾雜物(雜質)來改善工程性能。 在鑄造狀態下,夾雜物是隨機取向的,當與表面相交時,夾雜物可能成為裂紋的傳播點。 當材料經過熱加工時,夾雜物往往會隨著表面輪廓流動,從而產生縱梁。 作為一個整體,弦創建了一個流動結構,其中屬性是各向異性的(根據方向不同)。 通過平行于表面定向的縱梁,它加強了工件,特別是在斷裂方面。 縱梁充當裂紋抑制器,因為裂紋會通過縱梁而不是沿著它傳播。
缺點是:
- 金屬與周圍大氣之間發生不良反應(工件結垢或快速氧化)
- 由于熱收縮和不均勻冷卻引起的翹曲,公差精度較低
- 由于各種原因,整個金屬的晶粒結構可能會有所不同
- 需要某種加熱裝置,例如燃氣爐或柴油爐或感應加熱器,這可能非常昂貴
進程
編輯- 滾動
- 熱軋
- 熱紡
- 擠壓
- 鍛造
- 繪圖
- 旋轉穿孔
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