Что такое термическая обработка металлов и сплавов


Термическая обработка металла. Все что нужно знать о процессе...

После воздействия на сталь давлением (ковка, прессование, прокат, выдавливание) необходимо придать материалу дополнительные физико-механические свойства: жесткость и определенную твердость. Для этого в металлургии и производстве применяется воздействие температурами.

В данной статье рассмотрим все этапы и особенности процесса по порядку.

Параметры твердости и ее показатели

Твердость — один из интереснейших показателей для оценки свойств материала и металлических конструкций и деталей. На основе твердости можно вычислить прочность, параметры обрабатываемости, а также устойчивость к износу.

Последний показатель наиболее важен, поскольку он отвечает за срок службы и безопасность изделия из металла или сплава. В металлургической промышленности зарекомендовали себя несколько видов испытаний изделий на твердость:

  1. Твердость по Роквеллу. Это вариант быстрого, автоматизированного метода тестирования. При этом используется специфический инструмент конической или сферической формы, изготовленный из ультрапрочных материалов, в частности алмаз или твердый сплав. Данный инструмент производит давление на образец испытуемой детали. Сначала применяется испытательное количество силы для воздействия на образец, а затем прикладывается еще и дополнительная на необходимый промежуток времени. После этого дополнительное воздействие убирается и расчет твердости происходит по глубине проникновения и численных показателей N и S.
  2. Твердость по Бриннеллю. Данный метод применяется в самых разных конструкциях, для металла от низкой до средней степени твердости. В данном случае инструментом избирается закаленный шарик из стали. Конечная величина зависит от прикладываемой силы, диаметра шарика, а также диаметра полученного отпечатка.
  3. Твердость по Виккерсу. Способ примени вне зависимости от твердости металла. Распространяется на конструкции, прошедшие химическую и термическую закалки. Инструментом для проверки считается алмазная пирамида, у которой угол при вершине равен 136°
  4. Твердость по Кнупу. Этот способ очень схож с методом Виккерса, но полученный отпечаток имеет форму удлиненного ромба. Для расчета необходимы показатели прилагаемой силы, параметры большой диагонали ромба.
  5. Твёрдость по отпечатку шариком. В данном случае метод больше подходит не для металла, а для изделий из твердой резины. В качестве инструмента используется закаленный шарик из стали с диаметров 0.5 см. Испытуемый образец не должен иметь толщину меньше диаметра шарика.
  6. По Мартенсу. Так оценивается пластическая и упругая деформация при помощи проникновения инструмента в виде пирамиды в испытуемый образец.
  7. Склероскоп. Этот способ помогает установить твердость громоздкий и крупных конструкций из металла.

Вне зависимости от способа установления показателей прочности, после правильной квалифицированной термической обработки металл становится прочнее.

См.также: Обработка металла давлением

Суть процесса

Термическая обработка — это воздействие на металл температурой с целью получения материала с иными характеристиками. Термообработка применяется для получения следующих результатов:

  • придать изделию необходимый уровень твердости в каком-либо отдельном узле или по всей поверхности металла;
  • придать наилучшую микроструктуру сплаву или стали;
  • корректировка химического состава в частицах микроструктуры различных сплавов.

При обработке высокими температурами легко добиться однородности материала. Это помогает в последующем при механической обработке узлов и механизмов. Также снижается риск получить на производстве бракованную деталь из данного материала.

Также при помощи термической обработки можно повысить возможность деформации заготовки, чтобы из приготовленного материала было проще сделать готовый узел или необходимую деталь.

Важно знать: Виды резки металла 

Виды термической обработки металла

Существует 3 основных вида термической обработки металла:

  • отжиг;
  • закалка;
  • отпуск.

Также имеется еще и термохимическая обработка, которая относится к комбинированным методам придания материалу свойств повышенной твердости и износостойкости.

Отжиг

Суть отжига — металл нагревают до определенной температуры, держат необходимый промежуток времени, после чего медленно охлаждают до обычной комнатной температуры.

Чаще всего отжиг производится для решения следующих задач:

  • увеличение механических показателей материала;
  • приведения материала к однородному состоянию;
  • улучшение пластичности;
  • повышение уровня сопротивляемости;
  • уменьшение внутреннего сопротивления материала для последующей ковки.

Отжиг — процесс, разделяющийся на несколько видов, в зависимости от нюансов проведения процедуры:

  • диффузионный;
  • полный или неполный;
  • сфероидизация;
  • изотермический;
  • нормализация.

Методов отжига больше, но это основные и наиболее часто используемые.

Также процедура полного отжига подразумевает улучшения свойств материала для обработки и избавления от внутреннего сопротивления. Полный отжиг применяется для обработки:

  • стали с минимальным количеством карбона;
  • доэвтектоидного сплава.

При полном варианте процесса изделие доводят критической температуры ( точка А3) и после необходимого периода времени охлаждают до комнатных показателей. Так как конкретные параметры температуры зависят от вида используемых материалов. В следствии чего, время передержки также напрямую зависит от вида сплава, подвергающегося данному технологическому процессу.

При неполном отжиге конечная цель иная — по возможности создать более мягкий и пластичный материал. В этом случаи температура нагрева может достигать 770 градусов. Охлаждение делится на 2 этапа: сначала в печи, а затем уже на открытом воздухе.

Изотермическая разновидность отжига используется для высокохромистых сталей. При этом методе значительно экономится время производства, поскольку в одном из этапов охлаждения используется ускоренный процесс. Нет нужды ждать пока сталь остынет вместе с печью.

Закалка металла

При закалке происходит нагрев изделия до критических показателей. В следствии чего последующее охлаждение производится не постепенно и естественно, а резко и принудительно. При этом для снижения температуры применяются такие вещества как: сжатый воздух, водяной туман, а также жидкая полимерная закалочная среда. помимо прочности металл получает меньшие параметры вязкости и эластичности.

Способы закалки:

  1. Использование одной среды — простой метод, который, однако, имеет ограничения по материалу использования. Происходит быстрое охлаждение и возникает неравномерность температур. Нельзя так обрабатывать металл с большим содержанием углерода, поскольку такой материал может разрушиться от агрессивного воздействия.
  2. Многоступенчатая закалка — сначала металл термически обрабатывают, а после достижения необходимой температуры его укладывают в соляную ванну. Температура уравнивается и только потом материал охлаждают с использованием масла, воздуха или тумана.
  3. Светлая закалка. При таком методе, сначала материал выдерживают в соляной ванне с добавлением хлористого натрия. Потом его же охлаждают в ванне с едким натрием и едким калием.
  4. Самоотпуск. При таком способе деталь вытаскивается из системы охлаждения еще до того момента, как температура упадет. В центре заготовки или детали в это время еще сохранится высокий показатель температуры. После того, как закончен отпуск детали, ее охлаждают полностью с помощью погружения в специальную среду.
  5. Изотермическое закаливание. Аналог ступенчатой закалки с более долгим временем передержки в соляной ванне.

При таких методах металл приобретает иные свойства, поскольку резкое охлаждение влияют на внутреннее напряжение изделия. Но как показывает практика, при неправильном выборе среды для охлаждения можно испортить исходный материал. Важно, что именно используют для охлаждения. При применении воды качество металла сразу снижается. Поэтому лучше использовать масло.

Если материал или заготовка неравномерны по толщине, то в первую очередь охлаждают более толстую часть заготовки.

Длинные детали опускают в охлаждающую среду строго вертикально.

При нарушениях технологического процесса, при закалке могут возникнуть различные дефекты:

  • крупнозернистая структура материала;
  • повышенные параметры хрупкости;
  • заготовку или деталь может при закалке покоробить;
  • возникают трещины.

Исправить мелкие дефекты можно при помощи отжига, повторной закалки с использованием другой закалочной среды и соблюдением всех технологических деталей.

Отпуск

Отпуск — еще один вид воздействия высоких температур на исходный материал. Делится по показателям нагрева на низкий и высокий.

При низком варианте отпуска заготовку нагревают до 120-200°С. Применяется для последующего производства наиболее точных деталей и инструментов. После нагрева заготовку некоторое время держат при нужных показателях, а затем охлаждают естественным путем на воздухе.

Сталь при такой обработке не только сохраняет свою первичную твердость, но и становится прочнее за счет разрушения некоторых остаточных веществ.

Иногда измерительные инструменты и наиболее точные механизмы обрабатывают при помощи низкого отпуска при температуре не выше 160°С. Этот процесс специалисты называют еще искусственным старением.

При процессе высокого отпуска температурные параметры гораздо выше 350-600°С. Охлаждение также происходит на воздухе. Особую эффективность данный метод показывает при обработке углеродистой стали.

Температурные рамки отпуска часто зависят от деталей, которые производятся. Например, при выпуске пружин и прочих деталей с переменными нагрузками используют отпуск при температуре 350-450°С.

Процедура отпуска проводится в специальных печах шахтного типа, как в воздушной, так и в масляной среде.

Химико-термическая обработка

Это комбинированный метод, который позволяет придать металлу необходимые свойства прочности, твердости, эластичности и вязкости.

Процесс термо-химической обработки включает три ступени:

  1. Диссоциация.
  2. Адсорбация.
  3. Диффузия.

При этом размер диффузионного слоя напрямую зависит от температуры и времени выдержки металла при определенной температуре.

Среды, в которых проводится насыщение разделяют на газовые, жидкие и твердые. Поскольку газовый вариант среды нагревается в разы быстрее, его использует чаще, как наиболее удобный.

Имеется несколько видов химико-термической обработки:

  1. Диффузная металлизация — сталь поверхностно насыщают металлами. Проводить данный процесс можно в любой из сред. В итоге получается тонкий диффузный слой. Температура проведения процесса — 900-1200°С. Детали получаются исключительно жаропрочными. В свою очередь в зависимости от используемых веществ металлизацию подразделяют на хромирование, борирование, алитирование.
  2. Науглероживание. Это процедура по насыщению поверхности основного металла углеродом. Повышает параметры твердости и износостойкости на поверхности металла.
  3. Азотирование. Процедура насыщения азотом. Производится при высоких температурах в аммиаке.
  4. Цианирование. Обработка стали двумя веществами — азотом и углеродом. Применяется на обработку стали с низким стартовым количеством углерода. Проводится в газовой или жидкой среде.

Заключение 

Это основные методы химико-термической обработки. Они помогают предотвратить раннюю коррозию металла, улучшают его параметры прочности при малом изменении гибкости.

Термическая обработка металлов — один из основных процессов современной металлургической промышленности и различного вида производств. В зависимости от выбранного вида производится различное воздействие температурами, чтобы добиться эффектов прочности и твердости металла.

Также термообработка позволяет избежать дополнительного брака в готовых деталях. Основа всех термических процессов — воздействие температурой с остыванием, резким или естественным.

Термическая обработка металлов - свидетельство об отпуске Технические заметки

Auto Navigation
  • Конструкторский сертификат - Coláiste Pobail Bheanntraí
    • Макет экзаменационной работы
    • Домашнее задание на пятый год
    • Завершение домашнего задания Cert.
    • Модель автомобиля с дистанционным управлением (пятница, 6 марта 2020 г.)
    • Техническая графика
  • Диаграмма равновесия (тепловая).
    • Диаграмма теплового равновесия
  • Термическая обработка металлов

    • Определение общих терминов термической обработки
    • Процессы закалки
    • Температурные зоны термообработки
    • Типы пирометров
  • Диаграмма углерода железа
  • Обработка
    • Образование стружки
    • Сверление
    • Шлифовка
    • Фрезерование
    • Токарная обработка
  • Испытание материалов
    • Испытание на твердость
    • Испытание на ударную вязкость
    • Неразрушающий контроль
    • Испытание на растяжение
  • Механизмы
    • Сцепление
    • Шаговый двигатель
    • Универсальный шарнир
  • Полимерная технология
    • Выдувное формование
    • Каландрирование
    • Компрессионное формование
    • Определение общепринятых терминов для полимеров
    • Экструзия
  • 900 20
.

Влияние термической обработки на механические свойства сплава Al-4% Ti

В данной статье исследуется влияние процессов термообработки на механические свойства литого сплава Al-4% Ti для применения в конструкциях. На образцах сплава проводятся процессы термической обработки, а именно отжиг, нормализация, закалка и отпуск. Проведены механические испытания термически обработанных образцов, и полученные результаты связаны с их морфологией с помощью оптической микроскопии.Результаты показывают, что процессы термообработки не оказывают существенного влияния на предел прочности на разрыв литого сплава Al-4% Ti, но оказывают значительное влияние на характеристики жесткости и деформации сплава. Что касается характеристик деформации, то в закаленном образце зафиксировано значительное улучшение пластичности образцов. Таким образом, для применений, требующих прочности и пластичности, таких как аэрокосмическая промышленность, этот отпущенный термообработанный сплав может быть использован. Кроме того, закаленный образец показывает значительное улучшение твердости.

1. Введение

Алюминий, как и все чистые металлы, имеет низкую прочность и не может быть легко использован в приложениях, где необходимо сопротивление деформации и разрушению. Поэтому другие элементы добавляют в алюминий в первую очередь для повышения прочности. Низкая плотность и высокая прочность сделали алюминиевые сплавы привлекательными в тех областях, где удельная прочность (отношение прочности к весу) является основным соображением при проектировании. Для использования в конструкции обычно выбирают самый прочный сплав, который отвечает минимальным требованиям к другим свойствам, таким как коррозионная стойкость, пластичность и вязкость, если он экономически эффективен.Следовательно, состав является первым критерием прочности [1]. Структурное нанесение алюминиевого сплава при высокой или умеренной температуре требует мелкого, однородного и стабильного распределения кристаллического упрочнения до температуры использования. Для этого подходят интерметаллические фазы с высокой температурой плавления. Al 3 Ti является очень привлекательным среди всех интерметаллидов из-за его высокой температуры плавления (1350 ° C) и относительно низкой плотности (3,3 г / см 3 ) [2]. В последнее время сплавы на основе алюминия, особенно с титаном, становятся все более полезными для высокотемпературных применений из-за их превосходных свойств [3].Предыдущие исследователи в основном изучали влияние титана как измельчителя зерна в алюминиевом сплаве, поскольку измельчение зерна играет важную роль в определении конечных свойств изделий из алюминиевого сплава. Это улучшает прочность на разрыв и пластичность, увеличивает подачу сложных отливок и снижает склонность к горячему разрыву и пористость [4]. На самом деле измельчение зерна алюминия титаном происходит из-за возникновения перитектической реакции на богатой алюминием стороне фазовой диаграммы алюминий-титан [5, 6].Комбинация добавления титана к алюминиевому сплаву и другой обработки рассматривается как возможное средство дальнейшего улучшения механических свойств этого сплава, особенно для использования при высоких температурах.

Таким образом, в данном исследовании эффект термической обработки используется как средство улучшения механических свойств сплава алюминия с 4% титана.

2. Экспериментальные методы

Пруток из литого сплава алюминия с 4% титана с химическим составом, показанным в таблице 1, был вырезан и подвергнут механической обработке при температуре окружающей среды с получением стандартных образцов на растяжение и твердость.Затем образцы были подвергнуты процессам отжига, нормализации, закалки и отпуска перед проведением испытаний на растяжение и твердость. Во время отжига образец нагревали до 500 ° C, выдерживали в течение одного часа и оставляли охлаждаться в печи. Для нормализованных и закаленных образцов образцы нагревали до 500 ° C, выдерживали в течение одного часа и позволяли остыть на воздухе и в воде соответственно. Закаленный образец нагревали до 500 ° C, выдерживали в течение одного часа, быстро охлаждали в воде, повторно нагревали до 100 ° C, выдерживали при этой температуре в течение одного часа, а затем давали остыть на воздухе.Соответствующие термически обработанные образцы были обозначены как «литой образец (AC)», «отожженный образец (AS)», «нормализованный образец (NS)», закаленный образец (QS) и «отпущенный образец (TS)».


Элемент Fe Si Mn Cu Zn Ti Mg Pb Sn Al Wa B

Массовая доля 0.738 0,308 0,377 0,027 0,748 4,061 0,092 0,343 1,207 88,73 0,027 2,807

испытание 9000 в соответствии с ASTM E8 на стандартных образцах с использованием универсального тестера Instron, модель 3369. Испытание на твердость проводилось с использованием тестера микротвердости по Виккерсу модели «Deco» 2005 с испытательной нагрузкой 490 кН и временем выдержки 10 с.На каждом образце было сделано минимум 3 вдавливания. Стандартные образцы для испытаний микроструктуры были подготовлены и отшлифованы с использованием наждачной бумаги с зернистостью от 220 до 600 микрон последовательно. Отшлифованные поверхности деталей полируются с использованием смеси оксида алюминия и алмазной пасты, а затем протравливаются в растворе, содержащем 5 г гидроксида натрия (NaOH), растворенного в 100 мл воды. Протравленные поверхности оставляли на 20 секунд, а затем промывали водой и сушили. Морфологию кристаллов образцов просматривали под цифровым металлургическим микроскопом при увеличении 200, микрофотографии показаны на пластинах 1–5.

3. Результаты и обсуждение

Характеристики растяжения и текучести образцов прутков после литья с 4% титана после термообработки показаны на рисунке 1. Программы термообработки не оказывают существенного влияния на предел прочности образцов. Когда важны прочность и пластичность, закаленный образец обладает значительной прочностью (126 МПа) с удлинением 42%, в то время как его твердость 60 HV делает его лучшим кандидатом для инженерных приложений, требующих комбинации этих свойств, по сравнению с образцом в литом состоянии.


На жесткость литого образца существенно влияют процессы термообработки (рис. 2), при этом закаленный образец имеет самую низкую жесткость (1219 МПа). За исключением закаленного образца, в котором достигнуто значительное увеличение твердости (35%, 60 HV), другие процессы термообработки мало влияют на характеристики твердости сплава (рис. 3). Для закаленного образца его ударная вязкость немного принесена в жертву улучшенной прочности. Используемые процессы термообработки улучшают характеристику удлинения при растяжении материала, так как отпущенный образец демонстрирует превосходное (48%) удлинение (см. Рисунок 4).Этот результат согласуется с результатами модуля упругости, полученными для испытанных образцов (см. Рисунок 2). Таким образом, процесс закалки предпочтительнее других процессов термообработки, поскольку он придает оптимальные механические свойства сплаву Al-4% Ti.




Результаты анализа микроструктуры термообработанных образцов вместе с литыми образцами показаны на пластинах с 1 по 5. Морфология литого сплава имеет некоторую пластинчатую структуру и свидетельства. образования интерметаллидоподобной фазы в матрице сплава (рис. 5).Эта пластинчатая структура была идентифицирована как интерметаллиды алюминия-титана с помощью просвечивающего электронного микроскопа [7], в то время как подобная осадку фаза представляет собой TiB 2 [8]. Предыдущая работа показала, что армирование TiB 2 является термодинамически и микроструктурно стабильным в алюминидных матрицах [9]. Установлено, что механические свойства образцов зависят от образования интерметаллидов алюминия и титана и выделений TiB 2 в структуре матрицы.Во время отжига пластинчатые элементы внутри матрицы увеличивались в размере, становясь больше и мягче, чем у отлитого образца (рис. 6). Во время испытания на растяжение дислокация может легко скользить из-за увеличенного размера интерметаллидов алюминия и титана, которые не сопротивляются движению дислокаций. Это объясняет небольшое снижение прочности, которое можно наблюдать на рисунке 1. Пластинчатая структура в нормализованном образце по сравнению с отожженным образцом, по-видимому, разрушена (рисунок 7) из-за введенного быстрого охлаждения.Это связано с тем, что процесс диффузии (зарождение и рост кристаллов) более выражен во время операции отжига по сравнению с нормализованной программой термообработки. В закаленном образце (рис. 8) наблюдается увеличение объемной доли второго осадка TiB 2 . Это увеличение является причиной наблюдаемого увеличения твердости закаленного образца (60 HV). Среди различных армирующих фаз TiB 2 особенно привлекателен, поскольку он обладает многими желательными свойствами, такими как высокая твердость, низкая плотность, высокая температура плавления, высокий модуль упругости и высокая коррозионная стойкость [10, 11].Как сообщалось ранее исследователями, доказательство агломерации осадка TiB 2 было отмечено как ответственное за наблюдаемые результаты [8, 12]. Размер пластинчатых кристаллов в матрице сплава значительно уменьшается, кристаллы более равномерно распределяются в матрице закаленного образца. Этому также можно отнести улучшение твердости. Матрица закаленного образца показывает уменьшение объемной доли выделений TiB 2 , а также пластинчатых кристаллов в матрице, что приводит к значительному снижению твердости (44 HV) сплава (см. Рисунок 9).






4. Заключение

В этом исследовании обнаружено, что удлинение при растяжении сплава алюминия с 4% титана значительно улучшается в отношении процессов термообработки. На жесткость литого образца влияют процессы термообработки, при этом отпущенный образец имеет наименьшее значение модуля Юнга. Когда важны прочность, пластичность и твердость, закаленный образец обладает значительной прочностью (126 МПа), удлинением (42%) и твердостью (60 HV), что делает его лучшим кандидатом, чем литой образец с высокой прочностью, но низкой пластичность.Микроструктура показывает, что программы термообработки влияют как на размер и распределение кристаллов алюминия-титана, так и на объемную долю выделений вторичной фазы TiB 2 . Однако процессы термообработки существенно не улучшают предел прочности сплава на разрыв.

Авторские права

Авторские права © 2013 Сегун Исаак Талаби и др. Это статья в открытом доступе, распространяемая по лицензии Creative Commons Attribution License, которая разрешает неограниченное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии правильного цитирования оригинальной работы.

.

Термическая обработка стоматологических сплавов: обзор

4.1. Инструменты из нержавеющей стали

Традиционно эндодонтическое лечение проводилось с использованием ручных файлов и разверток из нержавеющей стали для удаления поврежденной или пораженной пульпы зуба из корневых каналов зубов. Хотя обычная термическая обработка при повышенной температуре не рекомендуется для этих инструментов, они подвергаются процедурам стерилизации перед повторным использованием для другого пациента. Одно исследование показало, что стерилизация сухим жаром (180 ° C в течение 2 часов) и стерилизация в автоклаве (давление 220 кПа и 136 ° C в течение 10 минут) немного снизили гибкость и сопротивление крутильному разрушению инструментов, но они по-прежнему удовлетворяли минимальным требованиям. угловое отклонение в стандарте ISO [50].Необходимы дальнейшие исследования, чтобы понять металлургическое происхождение изменений свойств.

4.2. Никель-титановые инструменты

Вслед за новаторской работой Валиа и др., Которая представила никель-титановый ручной файл в эндодонтии [51], были представлены вращающиеся инструменты с приводом от двигателя, которые позволяют быстро обрабатывать корневые каналы. Эти инструменты широко используются в клинической практике, и исследования никель-титановых файлов были очень интенсивной областью исследований.

Основным механическим свойством эквиатомного никель-титанового сплава, которое привело к замене традиционных файлов из аустенитной нержавеющей стали, был гораздо более низкий модуль упругости NiTi, что позволяло легко устранять искривленные корневые каналы. В отличной обзорной статье [52] описан процесс производства никель-титановых файлов, которые обычно изготавливаются из заготовок для проволоки. Обычные никель-титановые вращающиеся инструменты изготавливаются из сверхэластичных никель-титановых заготовок.

Дефекты, вызванные процессом механической обработки и металлургическими дефектами в исходных заготовках, наряду с непреднамеренной перегрузкой со стороны врача, могут привести к перелому файла в корневом канале, что вызывает значительные страдания пациента, поскольку сломанные фрагменты часто не могут быть легко извлечены [53,54].

В недавнем исследовании изучалось влияние термообработки на обычные никель-титановые вращающиеся инструменты с использованием ДСК с температурной модуляцией и дифракции микрорентгенов [55].Результаты показаны на рис. 6 (а) - (г) для термообработки при температурах от 400 ° до 800 ° C в атмосфере проточного азота.

Рис. 6.

Кривые обратного (R), нереверсивного (NR) и полного (T) теплового потока ДСК с температурной модуляцией для образцов из обычных вращающихся эндодонтических инструментов после термообработки в токе азота в течение 15 минут при (a) 400 ° , (б) 500 °, (в) 600 ° и (г) 850 ° C. Из [55] и воспроизведено с разрешения.

Термическая обработка между 400 ° и 600 ° C повысила температуру A f для обычных вращающихся никель-титановых инструментов в исходном состоянии примерно до 45-50 ° C, и превращения между мартенситом и аустенитом были изменены на более обратимый характер, чем необратимый характер [55].Термическая обработка в атмосфере азота может привести к более твердой поверхности из-за образования нитридов [56], что положительно влияет на эффективность резки вращающимся инструментом. Это исследование показало, что термообработка при температурах около 500 ° C в атмосфере азота может дать оптимальную микроструктуру и механические свойства с улучшенным сопротивлением деформации и разрушению для обычных вращающихся инструментов NiTi. Термическую обработку при температурах, превышающих 600 ° C, не следует проводить, поскольку сверхупругие свойства теряются вместе с потенциальной деградацией деформируемой микроструктуры [24].Другое исследование показало, что термообработка при 430 ° и 440 ° C значительно улучшила сопротивление усталости одного обычного вращающегося инструмента [57].

На рынке появились новые никель-титановые вращающиеся инструменты, для которых проволочные заготовки были улучшены с помощью специальных запатентованных технологий обработки, включая термическую обработку. Первым примечательным примером была проволока M-Wire, названная в честь ее стабильной мартенситной структуры [58]. Предыдущие обычные вращающиеся инструменты были изготовлены из сверхупругих проволочных заготовок с очевидным трансформируемым аустенитом, обнаруженным с помощью традиционной ДСК [59].Однако, когда обычные инструменты охлаждали намного ниже комнатной температуры, чтобы достичь полностью мартенситного состояния, изменения энтальпии для превращений из мартенсита в аустенит были намного ниже, чем у сверхупругих ортодонтических проволок [44,45], что указывает на то, что эти инструменты содержат значительную долю стабильного мартенсита в их микроструктуре.

Две разные партии M-Wire (обозначенные как Тип 1 и Тип 2), с неизвестными различиями в запатентованной обработке, были получены для определения характеристик с помощью ДСК с температурной модуляцией и дифракции микрорентгенов [58].На рисунке 7 показаны различия в графиках DSC с температурной модуляцией для (а) обычного сверхупругого провода и (б) M-провода типа 1.

Рис. 7.

Сравнение суммарного теплового потока DSC с температурной модуляцией для (а) обычного сверхэластичного провода и (б) M-провода типа 1. Нижние кривые - графики циклов нагрева. Воспроизведено из [58] с разрешения.

Общий вид графиков ДСК с температурной модуляцией на рис. 7 (а) и (б) аналогичен. Однако приблизительные температуры A f для обычной сверхэластичной проволоки и M-проволоки типа 1 составляли приблизительно 15 ° C и 50 ° C соответственно.Приблизительная температура A f для M-Wire типа 2 составляла 45 ° C. Пропорции различных фаз NiTi сильно различались для M-Wire типа 1 и Type 2, как показано на рис. 8.

Картина микрорентгенографии показала, что M-Wire типа 1 имеет аустенитную структуру, а Картина дифракции микрорентгенограмм от обычной сверхупругой проволоки была аналогичной. Напротив, картина микрорентгенограммы от M-Wire типа 2 содержала дополнительные пики для мартенсита и R-фазы наряду с пиками для аустенита.Однако при исследовании M-Wire методом просвечивающей электронной микроскопии была обнаружена сильно деформированная мартенситная структура [58]. Объяснение заключается в том, что пики DSC выявляют только фазы NiTi, которые способны претерпевать превращения, и что (стабильный) сильно деформированный мартенситный NiTi дает только слабые пики дифракции рентгеновских лучей. Было обнаружено, что вращающиеся инструменты, изготовленные из M-Wire, имеют аналогичные значения A f , микроструктуру и твердость по Виккерсу, поэтому процесс обработки и другие запатентованные этапы изготовления, по-видимому, существенно не изменяют внутреннюю структуру и свойства исходных заготовок [60 ].

Рис. 8.

Картины дифракции микрорентгенограмм для (a) M-проволоки типа 1 и (b) M-Wire типа 2. Обозначены пики аустенита (A), мартенсита (M) и R-фазы (R). Воспроизведено из [58] с разрешения.

Недавно были введены новые никель-титановые вращающиеся инструменты, в которых проволочная заготовка нагревается до температуры, подходящей для превращения в R-фазу, и скручивается, наряду с повторной термообработкой и другой последующей термической обработкой; инструменты были охарактеризованы обычным методом ДСК и испытаниями на изгиб кантилевера [61].Другое недавнее исследование охарактеризовало несколько новых никель-титановых вращающихся инструментов с помощью DSC и традиционной дифракции рентгеновских лучей, наряду с оптическим и сканирующим электронным микроскопом, исследованием их микроструктуры, включая использование энергодисперсионного рентгеновского спектроскопического анализа (SEM / EDS). исследовать мартенситную микроструктуру и состав выделений [62]. Из-за потенциально большого коммерческого значения ожидается, что разработка новых вращающихся инструментов с улучшенными клиническими характеристиками останется областью интенсивных исследований, наряду с изучением роли термической обработки [63].

Важно оценить сложность металлургии никель-титановых сплавов и влияние жесткой термомеханической обработки исходных заготовок проволоки, а также термической обработки и механической обработки заготовок проволоки на металлургическую структуру. Просвечивающая электронная микроскопия и электронная дифракция остаются лучшими методами для понимания микроструктуры прибора и выяснения взаимосвязи с механическими свойствами и клиническими показателями.

.

МЕТОДОВ ТЕПЛООБРАБОТКИ СТАЛИ -

Закалка - это термическая обработка, при которой металл при высокой температуре быстро охлаждается путем погружения в воду или масло. Закалка делает сталь более твердой и хрупкой, с мелкозернистой структурой.

Закалка - это термическая обработка стали и некоторых сплавов. Закаленная сталь после закалки от высокой температуры слишком твердая и хрупкая для многих применений, а также является хрупкой. Отпуск, то есть повторный нагрев до промежуточной температуры и медленное охлаждение, снижает эту твердость и хрупкость.Температура отпуска зависит от состава стали, но часто составляет от 100 до 650 C. Более высокие температуры обычно дают более мягкий и прочный продукт. Цвет оксидной пленки, образующейся на поверхности нагретого металла, часто служит индикатором его температуры.

Отжиг - это термическая обработка, при которой материал при высокой температуре медленно охлаждается. После охлаждения металл снова становится ковким и пластичным (может многократно изгибаться без образования трещин).

Все эти методы термической обработки стали используются для получения сталей с определенными механическими свойствами для определенных нужд.

Словарь:

для погружения

применить

средний

оксидная пленка

отжиг,

растрескивание

Общее понимание:

1. Что можно сделать, чтобы получить более твердую сталь?

2.Что делает сталь более мягкой и прочной?

3. Что делает сталь более ковкой и пластичной?

4. Что может служить индикатором температуры металла при его нагреве?

5. В каком температурном диапазоне используется отпуск?

6. Для чего используются методы термической обработки стали?

Упражнение 1.6. Перевести на английский следующие слова и словосочетания:

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

ИЗВЕСТНЫЕ ЛЮДИ НАУКИ

Менделеев Дмитрий Иванович

Дмитрий Иванович Менделеев - известный русский химик. Он наиболее известен своими разработками периодической таблицы свойств химических элементов. В этой таблице показано, что свойства элементов периодически меняются, если они расположены в соответствии с атомным весом.

Менделеев родился в 1834 году в Тобольске, Сибирь. Он изучал химию в Петербургском университете, а в 1859 году был направлен учиться в Гейдельбергский университет. Менделеев вернулся в Санкт-Петербург и стал профессором химии в Техническом институте в 1863 году. Он стал профессором общей химии в Санкт-Петербургском университете в 1866 году. Менделеев был известным учителем, и, поскольку не было хорошего учебника по химии в то время он написал двухтомные «Основы химии», которые стали классическим учебником по химии.

В этой книге Менделеев попытался классифицировать элементы по их химическим свойствам. В 1869 году он опубликовал свою первую версию своей периодической таблицы элементов. В 1871 году он опубликовал улучшенную версию периодической таблицы, в которой он оставил пробелы для элементов, которые в то время не были известны. Его таблица и теории были подтверждены позже, когда были открыты три предсказанных элемента: галлий, германий и скандий.



Менделеев исследовал химическую теорию раствора.Он обнаружил, что наилучшее соотношение спирта и воды в водке составляет 40%. Он также исследовал тепловое расширение жидкостей и природу нефти.

В 1893 году он стал директором Бюро мер и весов в Санкт-Петербурге и занимал эту должность до своей смерти в 1907 году.

БЛОК 2

.

Смотрите также