Cara memanaskan logam. Metode pemanas listrik

Pemanasan logam dan paduan dilakukan baik untuk mengurangi ketahanannya terhadap deformasi plastis (yaitu, sebelum penempaan atau penggulungan), atau untuk mengubah struktur kristal yang terjadi di bawah pengaruh suhu tinggi (perlakuan panas). Dalam setiap kasus ini, kondisi proses pemanasan memiliki dampak yang signifikan terhadap kualitas produk akhir.

Tugas yang harus diselesaikan telah menentukan karakteristik utama dari proses pemanasan: suhu, keseragaman, dan durasi.

Suhu pemanasan biasanya disebut suhu akhir permukaan logam, di mana, sesuai dengan persyaratan teknologi, dapat dikeluarkan dari tungku. Nilai suhu pemanasan tergantung pada komposisi kimia (tingkat) paduan dan tujuan pemanasan.

Ketika dipanaskan sebelum perlakuan tekanan, suhu keluaran billet dari tungku harus cukup tinggi, karena ini membantu mengurangi ketahanan terhadap deformasi plastik dan mengarah pada pengurangan konsumsi daya untuk pemrosesan, peningkatan produktivitas peralatan penggulungan dan penempaan , serta peningkatan umur layanannya.

Namun, ada batas atas suhu pemanasan, karena dibatasi oleh pertumbuhan butir, overheating dan overburning, dan percepatan oksidasi logam. Selama pemanasan sebagian besar paduan, setelah mencapai titik yang terletak 30-100 ° C di bawah garis solidus pada diagram fasenya, karena segregasi dan inklusi non-logam, fase cair muncul di batas butir; ini mengarah pada melemahnya ikatan mekanis antara butiran, oksidasi intens pada batasnya; logam tersebut kehilangan kekuatannya dan runtuh selama perlakuan tekanan. Fenomena ini, yang disebut overburning, membatasi suhu pemanasan maksimum. Logam yang terbakar tidak dapat diperbaiki dengan perlakuan panas berikutnya dan hanya cocok untuk dilebur kembali.

Overheating dari logam menyebabkan pertumbuhan butir yang berlebihan, mengakibatkan penurunan sifat mekanik. Oleh karena itu, penggulungan harus diselesaikan pada suhu yang lebih rendah dari suhu superheat. Logam yang terlalu panas dapat dikoreksi dengan anil atau normalisasi.

Batas suhu pemanasan yang lebih rendah ditetapkan berdasarkan suhu yang diizinkan pada akhir perlakuan tekanan, dengan mempertimbangkan semua kehilangan panas dari benda kerja ke lingkungan dan pelepasan panas di dalamnya karena deformasi plastis. Oleh karena itu, untuk setiap paduan dan untuk setiap jenis pembentukan ada kisaran suhu tertentu, di atas dan di bawah benda kerja tidak boleh dipanaskan. Informasi ini diberikan dalam buku referensi yang relevan.

Masalah suhu pemanasan sangat penting untuk paduan kompleks seperti, misalnya, baja paduan tinggi, yang, selama perlakuan tekanan, memiliki ketahanan tinggi terhadap deformasi plastik, dan pada saat yang sama, rentan terhadap panas berlebih dan terbakar. Faktor-faktor ini menyebabkan kisaran suhu pemanasan yang lebih sempit untuk baja paduan tinggi dibandingkan dengan baja karbon.

Di meja. 21-1, sebagai ilustrasi, data untuk beberapa baja diberikan pada suhu maksimum yang diijinkan dari pemanasannya sebelum perlakuan tekanan dan pada suhu burnout.

Selama perlakuan panas, suhu pemanasan hanya bergantung pada persyaratan teknologi, yaitu, pada jenis perlakuan panas dan modenya, karena struktur dan struktur paduan.

Keseragaman pemanasan ditentukan oleh perbedaan suhu antara permukaan dan pusat (karena ini biasanya perbedaan terbesar) dari benda kerja ketika dikeluarkan dari tungku:

T con \u003d T con pov - T con sen. Indikator ini juga sangat penting, karena perbedaan suhu yang terlalu besar di seluruh penampang benda kerja ketika dipanaskan sebelum perlakuan tekanan dapat menyebabkan deformasi yang tidak merata, dan ketika dipanaskan untuk perlakuan panas, dapat menyebabkan ketidaklengkapan transformasi yang diperlukan di seluruh ketebalan. dari logam, yaitu dalam kedua kasus - produk akhir pernikahan. Pada saat yang sama, proses meratakan suhu di atas bagian logam membutuhkan paparan suhu permukaan yang tinggi dalam waktu lama.

Namun, keseragaman lengkap pemanasan logam sebelum perlakuan tekanan tidak diperlukan, karena dalam proses pengangkutannya dari tungku ke pabrik atau tekan dan penggulungan (tempa), suhu pasti disamakan di atas penampang ingot dan billet karena perpindahan panas ke lingkungan dari permukaan dan konduktivitas termal di dalam logam. Berdasarkan hal ini, perbedaan suhu yang diijinkan pada penampang biasanya diambil menurut data praktis selama pemanasan sebelum perlakuan tekanan dalam batas-batas berikut: untuk baja paduan tinggi T con= 100δ; untuk semua nilai baja lainnya T con= 200δ pada<0,1 м и ∆T con= 300δ pada > 0,2 m Di sini adalah ketebalan logam yang dipanaskan.

Dalam semua kasus, perbedaan suhu di seluruh ketebalan billet pada akhir pemanasannya sebelum digulung atau ditempa tidak boleh melebihi 50 °C, dan ketika dipanaskan untuk perlakuan panas, 20 °C, terlepas dari ketebalan produk. Saat memanaskan ingot besar, diperbolehkan untuk mengeluarkannya dari tungku pada T con <100 °С.

Tugas penting lainnya dari teknologi pemanas logam adalah untuk memastikan distribusi suhu yang seragam di seluruh permukaan blanko atau produk pada saat diturunkan dari tungku. Kebutuhan praktis dari persyaratan ini jelas, karena dengan ketidakseragaman pemanasan yang signifikan di atas permukaan logam (bahkan ketika perbedaan suhu yang diperlukan di seluruh ketebalan tercapai), cacat seperti profil yang tidak rata dari produk akhir yang digulung atau berbagai mekanis sifat produk yang mengalami perlakuan panas tidak dapat dihindari.

Memastikan keseragaman suhu di atas permukaan logam yang dipanaskan dicapai melalui pilihan tungku yang tepat untuk memanaskan jenis benda kerja atau produk tertentu dan penempatan perangkat penghasil panas yang tepat di dalamnya, yang menciptakan medan suhu yang diperlukan di ruang kerja. tungku, pengaturan benda kerja bersama, dll.

Waktu pemanasan ke suhu akhir juga merupakan indikator terpenting, karena produktivitas tungku dan dimensinya bergantung padanya. Pada saat yang sama, durasi pemanasan hingga suhu tertentu menentukan laju pemanasan, yaitu, perubahan suhu di beberapa titik benda yang dipanaskan per satuan waktu. Biasanya, laju pemanasan berubah selama proses, dan oleh karena itu perbedaan dibuat antara laju pemanasan pada titik waktu tertentu dan laju pemanasan rata-rata selama interval waktu yang dipertimbangkan.

Semakin cepat pemanasan dilakukan (yaitu, semakin tinggi laju pemanasan), semakin tinggi produktivitas tungku, semua hal lain dianggap sama. Namun, dalam beberapa kasus, laju pemanasan tidak dapat dipilih menjadi besar secara sewenang-wenang, bahkan jika kondisi perpindahan panas eksternal memungkinkan untuk dilakukan. Hal ini disebabkan oleh pembatasan tertentu yang dikenakan oleh kondisi proses yang menyertai pemanasan logam dalam tungku dan dipertimbangkan di bawah ini.

Proses yang terjadi selama pemanasan logam. Ketika logam dipanaskan, entalpinya berubah, dan karena dalam kebanyakan kasus panas disuplai ke permukaan ingot dan billet, suhu luarnya lebih tinggi daripada suhu lapisan dalam. Sebagai hasil dari pemuaian termal bagian-bagian yang berbeda dari padatan dengan jumlah yang berbeda, timbul tegangan, yang disebut termal.

Kelompok fenomena lain dikaitkan dengan proses kimia pada permukaan logam selama pemanasan. Permukaan logam, yang pada suhu tinggi, berinteraksi dengan lingkungan (mis., Dengan produk pembakaran atau udara), akibatnya lapisan oksida terbentuk di atasnya. Jika ada elemen paduan yang berinteraksi dengan lingkungan di sekitar logam dengan pembentukan fase gas, maka permukaan elemen ini akan habis. Misalnya, oksidasi karbon baja ketika dipanaskan dalam tungku menyebabkan dekarburisasi permukaan.

Tekanan termal

Seperti disebutkan di atas, di bagian ingot dan blanko, ketika dipanaskan, terjadi distribusi suhu yang tidak merata dan, akibatnya, bagian tubuh yang berbeda cenderung mengubah ukurannya ke derajat yang berbeda. Karena dalam zat padat terdapat ikatan antara semua bagian individualnya, mereka tidak dapat secara independen berubah bentuk sesuai dengan suhu pemanasannya. Akibatnya, tekanan termal muncul karena perbedaan suhu. Lapisan luar yang lebih panas cenderung mengembang dan karena itu dalam keadaan terkompresi. Lapisan dalam yang lebih dingin tunduk pada gaya tarik. Jika tegangan ini tidak melebihi batas elastis logam yang dipanaskan, maka dengan pemerataan suhu pada penampang, tegangan termal hilang.

Semua logam dan paduan memiliki sifat elastis hingga suhu tertentu (misalnya, sebagian besar baja memiliki nilai hingga 450-500 ° C). Di atas suhu tertentu ini, logam masuk ke keadaan plastis dan tekanan termal yang muncul di dalamnya menyebabkan deformasi plastis dan menghilang. Oleh karena itu, tegangan termal harus diperhitungkan selama pemanasan dan pendinginan baja hanya dalam kisaran suhu dari suhu kamar ke titik transisi dari logam atau paduan tertentu dari keadaan elastis ke keadaan plastis. Tekanan seperti itu disebut menghilang, atau sementara.

Selain sementara, ada tegangan termal sisa yang meningkatkan risiko kerusakan selama pemanasan. Tegangan ini timbul jika ingot atau billet sebelumnya telah mengalami pemanasan dan pendinginan. Saat didinginkan, lapisan luar logam (lebih dingin) mencapai suhu transisi dari plastis ke keadaan elastis tadi. Dengan pendinginan lebih lanjut, lapisan dalam mengalami gaya tarik, yang tidak hilang karena plastisitas rendah dari logam dingin. Jika ingot atau billet ini dipanaskan lagi, maka tegangan sementara yang timbul di dalamnya akan ditumpangkan dengan tanda yang sama pada sisa, yang akan memperburuk risiko retak dan pecah.

Selain tegangan termal sementara dan sisa, selama pemanasan dan pendinginan paduan, tegangan juga timbul karena perubahan struktural dalam volume. Tetapi karena fenomena ini biasanya terjadi pada suhu yang melebihi batas transisi dari keadaan elastis ke keadaan plastis, tegangan struktural menghilang karena keadaan plastis logam.

Hubungan antara regangan dan tegangan menetapkan hukum Hooke

σ= ( T cf -T)

di mana adalah koefisien ekspansi linier; T cf- suhu tubuh rata-rata; T- suhu di bagian tubuh tertentu; E- modulus elastisitas (untuk banyak jenis baja, nilainya E menurun dari (18÷22) . 10 4 MPa hingga (14÷17) . 10 4 MPa dengan peningkatan suhu dari suhu kamar menjadi 500 °C; adalah stres; v - Rasio Poisson (untuk baja v 0,3).

Kepentingan praktis yang besar adalah menemukan perbedaan suhu maksimum yang diijinkan di seluruh bagian tubuh T add = T sur - T harga. Yang paling berbahaya dalam hal ini adalah tegangan tarik, sehingga harus diperhitungkan saat menghitung perbedaan suhu yang diijinkan. Sebagai karakteristik kekuatan, seseorang harus mengambil nilai kekuatan tarik paduan in.

Kemudian, dengan menggunakan solusi masalah konduksi panas (lihat Bab 16) dan memaksakan ekspresi (21-1) pada mereka, untuk kasus rezim reguler jenis kedua, seseorang dapat, khususnya, memperoleh:

untuk pelat tak berujung yang dipanaskan secara seragam dan simetris

∆T tambahkan \u003d 1,5 (1 - v) di / ();

untuk silinder tak terbatas yang dipanaskan secara seragam dan simetris

∆T tambahkan \u003d 2 (1 - v) di / ().

Perbedaan suhu yang diizinkan yang ditemukan oleh rumus (21-2) dan (21-3) tidak bergantung pada ukuran benda dan karakteristik termofisikanya. Dimensi tubuh berpengaruh tidak langsung terhadap nilai T tambahan, karena tegangan sisa dalam tubuh yang lebih besar lebih besar.

Oksidasi dan dekarburisasi permukaan selama pemanasan. Oksidasi ingot dan blanko selama pemanasan dalam tungku adalah fenomena yang sangat tidak diinginkan, karena mengakibatkan hilangnya logam secara permanen. Hal ini menyebabkan kerusakan ekonomi yang sangat besar, yang menjadi sangat jelas jika kita membandingkan biaya kehilangan logam selama oksidasi dengan biaya pemrosesan lainnya. Jadi, misalnya, ketika batangan baja dipanaskan di sumur pemanas, biaya logam yang hilang karena kerak biasanya lebih tinggi daripada biaya bahan bakar yang dikonsumsi untuk memanaskan logam ini dan biaya listrik yang dikonsumsi untuk menggulungnya. Ketika billet dipanaskan di tungku bagian rolling shop, kerugian dengan skala agak lebih rendah, tetapi masih cukup besar dan sepadan dengan biaya bahan bakar. Karena, dalam perjalanan dari ingot ke produk jadi, logam biasanya dipanaskan beberapa kali di tungku yang berbeda, kerugian akibat oksidasi sangat signifikan. Selain itu, kekerasan oksida yang lebih tinggi dibandingkan dengan logam menyebabkan peningkatan keausan pahat dan meningkatkan laju skrap dalam penempaan dan penggulungan.

Konduktivitas termal yang lebih rendah dari lapisan oksida yang terbentuk di permukaan dibandingkan dengan logam meningkatkan durasi pemanasan di tungku, yang mengakibatkan penurunan produktivitasnya, semua hal lain dianggap sama, dan oksida yang hancur membentuk penumpukan terak di tungku perapian , membuatnya sulit untuk dioperasikan dan menyebabkan peningkatan konsumsi bahan tahan api.

Munculnya skala juga tidak memungkinkan untuk mengukur suhu permukaan logam secara akurat, yang diatur oleh para ahli teknologi, yang memperumit kontrol rezim termal tungku.

Interaksi yang disebutkan di atas dengan media gas dalam tungku setiap elemen paduan sangat penting secara praktis untuk baja. Penurunan kandungan karbon di dalamnya menyebabkan penurunan kekerasan dan kekuatan tarik. Untuk mendapatkan sifat mekanik produk yang diinginkan, perlu untuk menghilangkan lapisan dekarburasi (hingga 2 mm), yang meningkatkan kompleksitas pemrosesan secara keseluruhan. Khususnya yang tidak dapat diterima adalah dekarburisasi dari produk-produk yang selanjutnya dikenai perlakuan panas permukaan.

Proses oksidasi paduan secara keseluruhan dan pengotor individualnya selama pemanasan dalam tungku harus dipertimbangkan bersama, karena mereka terkait erat satu sama lain. Misalnya, menurut data eksperimen, ketika baja dipanaskan hingga suhu 1100 °C dan lebih tinggi dalam atmosfer tungku konvensional, oksidasi berlangsung lebih cepat daripada dekarburisasi permukaan, dan kerak yang dihasilkan berperan sebagai lapisan pelindung yang mencegah dekarburisasi. Pada suhu yang lebih rendah, oksidasi banyak baja (bahkan dalam lingkungan pengoksidasi yang nyata) lebih lambat daripada dekarburisasi. Oleh karena itu, baja yang dipanaskan hingga suhu 700-1000 °C mungkin memiliki permukaan yang terdekarburasi. Ini sangat berbahaya, karena kisaran suhu 700-1000 °C adalah tipikal untuk perlakuan panas.

oksidasi logam. Oksidasi paduan adalah proses interaksi gas pengoksidasi dengan basa dan elemen paduannya. Proses ini ditentukan tidak hanya oleh laju reaksi kimia, tetapi juga oleh pembentukan lapisan oksida, yang seiring dengan pertumbuhannya, mengisolasi permukaan logam dari efek gas pengoksidasi. Oleh karena itu, laju pertumbuhan lapisan oksida tidak hanya bergantung pada jalannya proses kimia oksidasi baja, tetapi juga pada kondisi pergerakan ion logam (dari logam dan lapisan dalam oksida ke lapisan luar) dan oksigen. atom (dari permukaan ke lapisan dalam), yaitu, pada kondisi untuk proses fisik aliran difusi bilateral.

Mekanisme difusi untuk pembentukan oksida besi, dipelajari secara rinci oleh V. I. Arkharov, menentukan struktur tiga lapis dari lapisan kerak yang terbentuk ketika baja dipanaskan dalam lingkungan pengoksidasi. Lapisan dalam (berdekatan dengan logam) memiliki kandungan besi tertinggi dan sebagian besar terdiri dari FeO (wustit): Fe B V 2 0 2 C| FeCX Titik leleh wustit adalah 1317 °C. Lapisan tengah - magnetit Fe 3 0 4 , yang memiliki titik leleh 1565 ° C, terbentuk selama oksidasi wustit berikutnya: 3FeO C 1/2 0 2 jika Fe s 0 4 . Lapisan ini mengandung lebih sedikit zat besi dan diperkaya dengan oksigen dibandingkan dengan lapisan dalam, meskipun tidak pada tingkat yang sama dengan hematit yang paling kaya oksigen Fe 2 0 8 (titik lebur 1538 ° C): 2Fe 3 0 4 -f V 2 0 2 - Ts 3Fe2Os. Komposisi masing-masing lapisan tidak konstan pada penampang, tetapi secara bertahap berubah karena pengotor lebih (lebih dekat ke permukaan) atau kurang (lebih dekat ke logam) oksida kaya oksigen.

Gas pengoksidasi selama pemanasan di tungku tidak hanya oksigen bebas, tetapi juga oksigen terikat, yang merupakan bagian dari produk pembakaran sempurna bahan bakar: CO 2 H 2 0 dan S0 2. Gas-gas ini, serta O 2, disebut pengoksidasi berbeda dengan reduksi: CO, H 2 dan CH 4, yang terbentuk sebagai hasil pembakaran bahan bakar yang tidak sempurna. Suasana di sebagian besar kompor bahan bakar adalah campuran dari N 2 , CO 2 , H 2 0 dan S0 2 dengan sedikit oksigen bebas. Kehadiran sejumlah besar gas pereduksi dalam tungku menunjukkan pembakaran yang tidak sempurna dan tidak dapat diterima dari sudut pandang penggunaan bahan bakar. Oleh karena itu, atmosfer tungku bahan bakar konvensional selalu memiliki karakter pengoksidasi.

Kemampuan mengoksidasi dan mereduksi semua gas ini terhadap logam tergantung pada konsentrasinya di atmosfer tungku dan pada suhu permukaan logam. O 2 adalah oksidator terkuat, diikuti oleh H 2 O, dan CO 2 memiliki efek pengoksidasi paling lemah. Peningkatan proporsi gas netral di atmosfer tungku mengurangi laju oksidasi, yang sebagian besar tergantung pada kandungan H2O dan SO2 di atmosfer tungku. Kehadiran SO2 dalam jumlah yang sangat kecil dalam gas tungku secara tajam meningkatkan laju oksidasi, karena senyawa oksida dan sulfida dengan titik leleh rendah terbentuk pada permukaan paduan. Adapun H 2 S, senyawa ini dapat hadir dalam atmosfer pereduksi dan pengaruhnya terhadap logam (bersama dengan SO 2) menyebabkan peningkatan kandungan belerang di lapisan permukaan. Dalam hal ini, kualitas logam sangat menurun, dan belerang memiliki efek yang sangat berbahaya pada baja paduan, karena mereka menyerapnya lebih besar daripada baja karbon sederhana, dan nikel membentuk eutektik yang dapat melebur dengan belerang.

Ketebalan lapisan oksida yang terbentuk pada permukaan logam tidak hanya bergantung pada atmosfer di mana logam dipanaskan, tetapi pada sejumlah faktor lain, yang terutama meliputi suhu dan durasi pemanasan. Semakin tinggi suhu permukaan logam, semakin tinggi tingkat oksidasinya. Namun, telah ditemukan bahwa laju pertumbuhan lapisan oksida meningkat lebih cepat setelah mencapai suhu tertentu. Jadi, oksidasi baja pada suhu hingga 600 ° C terjadi pada tingkat yang relatif rendah, dan pada suhu di atas 800-900 ° C, laju pertumbuhan lapisan oksida meningkat tajam. Jika kita mengambil laju oksidasi pada 900 ° C sebagai satu unit, maka pada 950 ° C akan menjadi 1,25, pada 1000 ° C - 2, dan pada 1300 - 7.

Waktu tinggal logam dalam tungku memiliki pengaruh yang sangat kuat terhadap jumlah oksida yang terbentuk. Peningkatan durasi pemanasan ke suhu tertentu menyebabkan peningkatan lapisan oksida, meskipun laju oksidasi menurun seiring waktu karena penebalan film yang dihasilkan dan, akibatnya, penurunan kerapatan fluks difusi yang melaluinya. dari ion besi dan atom oksigen. Telah ditetapkan bahwa jika ketebalan lapisan teroksidasi adalah 1 pada waktu pemanasan t1 kemudian pada waktu pemanasan t2 hingga suhu yang sama, ketebalan lapisan teroksidasi akan sama dengan:

2 = 1/( t1/t2) 1/2 .

Durasi pemanasan logam ke suhu tertentu dapat dikurangi, khususnya, dengan meningkatkan suhu di ruang kerja tungku, yang mengarah ke pertukaran panas eksternal yang lebih intens dan, dengan demikian, membantu mengurangi ketebalan teroksidasi. lapisan.

Telah ditetapkan bahwa faktor-faktor yang mempengaruhi intensitas difusi oksigen ke permukaan logam yang dipanaskan dari atmosfer tungku tidak secara signifikan mempengaruhi pertumbuhan lapisan oksida. Hal ini disebabkan oleh fakta bahwa proses difusi di permukaan yang paling keras berlangsung lambat dan merekalah yang menentukan. Oleh karena itu, kecepatan pergerakan gas praktis tidak berpengaruh pada oksidasi permukaan. Namun, gambaran pergerakan produk pembakaran secara keseluruhan dapat memiliki efek yang nyata, karena panas berlebih lokal pada logam karena medan suhu gas yang tidak merata di tungku (yang dapat disebabkan oleh sudut kemiringan pembakar yang terlalu besar. , penempatannya yang salah di sepanjang tinggi dan panjang tungku, dll.) , pasti menyebabkan oksidasi intens lokal dari logam.

Kondisi pergerakan benda kerja yang dipanaskan di dalam tungku dan komposisi paduan yang dipanaskan juga memiliki pengaruh yang signifikan terhadap laju oksidasinya. Jadi, ketika logam dipindahkan dalam tungku, pengelupasan mekanis dan pemisahan lapisan oksida yang dihasilkan dapat terjadi, yang berkontribusi pada oksidasi selanjutnya yang lebih cepat pada area yang tidak terlindungi.

Kehadiran beberapa elemen paduan dalam paduan (misalnya, untuk baja Cr, Ni, Al, Si, dll.) dapat memastikan pembentukan film oksida yang tipis dan padat, yang melekat dengan baik, yang secara andal mencegah oksidasi berikutnya. Baja semacam itu disebut tahan panas dan tahan terhadap oksidasi saat dipanaskan. Selain itu, baja dengan kandungan karbon yang lebih tinggi kurang rentan terhadap oksidasi dibandingkan baja karbon rendah. Hal ini dijelaskan oleh fakta bahwa pada baja bagian dari besi berada dalam keadaan terikat karbon, dalam bentuk besi karbida Fe 3 C. Karbon yang terkandung dalam baja, teroksidasi, berubah menjadi karbon monoksida, yang berdifusi ke permukaan dan mencegah oksidasi besi.

Dekarburisasi lapisan permukaan baja. Dekarburisasi baja selama pemanasan terjadi sebagai akibat interaksi gas dengan karbon, baik dalam bentuk larutan padat maupun dalam bentuk besi karbida Fe 8 C. Reaksi dekarburisasi sebagai hasil interaksi berbagai gas dengan besi karbida dapat dilanjutkan sebagai berikut:

Fe 3 C + H 2 O \u003d 3Fe + CO + H2 ; 2Fe 3 C + O 2 \u003d 6Fe + 2CO;

Fe 3 C + CO 2 \u003d 3Fe + 2CO; Fe 3 C + 2H 2 \u003d 3Fe + CH 4.

Reaksi serupa terjadi selama interaksi gas-gas ini dengan karbon dalam larutan padat.

Tingkat dekarburisasi ditentukan terutama oleh proses difusi dua arah, yang terjadi di bawah aksi perbedaan konsentrasi kedua media. Di satu sisi, gas dekarburasi berdifusi ke lapisan permukaan baja, dan di sisi lain, produk gas yang dihasilkan bergerak ke arah yang berlawanan. Selain itu, karbon dari lapisan dalam logam bergerak ke lapisan dekarburasi permukaan. Kedua konstanta laju reaksi kimia dan koefisien difusi meningkat dengan meningkatnya suhu. Oleh karena itu, kedalaman lapisan dekarburisasi meningkat dengan meningkatnya suhu pemanasan. Dan karena densitas fluks difusi sebanding dengan perbedaan konsentrasi komponen yang menyebar, kedalaman lapisan dekarburisasi lebih besar dalam kasus pemanasan baja karbon tinggi daripada dalam kasus pemanasan baja karbon rendah. Unsur paduan yang terkandung dalam baja juga berperan dalam proses dekarburisasi. Jadi, kromium dan mangan menurunkan koefisien difusi karbon, sementara kobalt, aluminium dan tungsten meningkatkannya, masing-masing mencegah atau mendorong dekarburisasi baja. Silikon, nikel dan vanadium tidak berpengaruh signifikan terhadap dekarburisasi.

Gas yang membentuk atmosfer tungku dan menyebabkan dekarburisasi termasuk H 2 , CO 2 , O 2 dan H 2 . Efek dekarburasi terkuat pada baja dibedakan oleh H 2 0, dan H 2 terlemah. Dalam hal ini, kemampuan dekarburisasi CO 2 meningkat dengan meningkatnya suhu, dan kemampuan dekarburisasi H 2 kering menurun. Hidrogen dengan adanya uap air memiliki efek dekarburasi yang sangat kuat pada lapisan permukaan baja.

Perlindungan baja terhadap oksidasi dan dekarburisasi. Efek berbahaya dari oksidasi dan dekarburisasi logam selama pemanasan pada kualitasnya memerlukan tindakan untuk mencegah fenomena ini. Perlindungan paling lengkap dari permukaan ingot, blanko, dan bagian dicapai dalam tungku, di mana efek oksidasi dan dekarburasi gas di atasnya tidak termasuk. Tungku ini termasuk rendaman garam dan logam, serta tungku di mana pemanasan dilakukan dalam suasana yang terkendali. Dalam tungku jenis ini, baik logam yang dipanaskan diisolasi dari gas, biasanya ditutupi dengan peredam kedap udara khusus, atau nyala api itu sendiri ditempatkan di dalam apa yang disebut pipa pancaran, panas dari mana ditransfer ke logam yang dipanaskan tanpa kontaknya. dengan gas pengoksidasi dan dekarburasi. Ruang kerja tungku semacam itu diisi dengan atmosfer khusus, yang komposisinya dipilih tergantung pada teknologi pemanas dan tingkat paduan. Atmosfir pelindung disiapkan secara terpisah di instalasi khusus.

Ada juga dikenal metode untuk menciptakan atmosfer pengoksidasi lemah secara langsung di ruang kerja tungku, tanpa peredam logam atau api. Ini dicapai karena pembakaran bahan bakar yang tidak sempurna (dengan koefisien konsumsi udara 0,5-0,55). Dalam hal ini komposisi hasil pembakaran meliputi CO dan H, serta hasil pembakaran sempurna CO 2 dan H 2 O. Jika perbandingan CO / CO2 dan H 2 / H 2 O tidak kurang dari 1,3 , maka pemanasan logam di lingkungan seperti itu terjadi hampir tanpa oksidasi permukaan.

Penurunan oksidasi permukaan logam selama pemanasannya di tungku berbahan bakar dengan api terbuka (merupakan sebagian besar armada tungku pabrik metalurgi dan pembuatan mesin) juga dapat dicapai dengan mengurangi durasi tinggalnya. pada suhu permukaan yang tinggi. Ini dicapai dengan memilih mode pemanasan logam yang paling rasional di tungku.

Perhitungan pemanasan logam dalam tungku dilakukan untuk menentukan bidang suhu ingot, billet atau produk jadi, berdasarkan kondisi yang ditentukan oleh tujuan teknologi pemanasan. Ini memperhitungkan pembatasan yang dikenakan oleh proses yang terjadi selama pemanasan, serta pola mode pemanasan yang dipilih. Masalah menentukan waktu pemanasan ke suhu tertentu sering dipertimbangkan, asalkan keseragaman yang diperlukan dipastikan pada akhir masa tinggalnya di tungku (yang terakhir dalam kasus benda masif). Dalam hal ini, mereka biasanya diatur oleh hukum perubahan suhu media pemanas, memilih mode pemanasan tergantung pada tingkat massa termal logam. Untuk menentukan tingkat masifitas termal dan untuk perhitungan pemanasan selanjutnya, pertanyaan tentang ketebalan ingot atau billet yang dipanaskan sangat penting.

Pernahkah Anda menghadapi kebutuhan untuk memotong atau memotong sesuatu logam dengan tangan Anda sendiri? Jika ya, maka Anda mungkin memiliki pertanyaan bagaimana melakukannya. Tentu saja, Anda selalu dapat menggunakan gergaji besi tua yang bagus, tetapi bagaimana jika kita tidak berbicara tentang lembaran galvanis tipis, tetapi, misalnya, pipa berdinding tebal?

Di sini, gergaji besi, tentu saja, dapat membantu, tetapi jumlah waktu dan usaha yang tidak proporsional akan dihabiskan. Dan ini berarti bahwa diperlukan pendekatan yang lebih radikal, dan dalam artikel ini kita akan berbicara tentang cara memotong logam dan apa cara terbaik untuk melakukannya.

Kami memotong logam dengan penggiling

Tidak diketahui secara pasti mengapa instrumen ini dinamai demikian. Versi utama adalah Bulgaria adalah negara produsen pertama, tetapi sebenarnya ini hanya versi.

Saat memilih cara memotong logam, kebanyakan orang lebih suka penggiling, karena, tidak seperti peralatan gas, harganya jauh lebih rendah, dan tidak diperlukan keterampilan khusus untuk mengerjakannya.

Di sisi lain, banyak orang yang sangat takut bekerja sebagai penggiling, karena daya dan bahayanya yang tinggi. Faktanya, tidak ada yang rumit, yang utama adalah mengamati tindakan pencegahan keselamatan dengan ketat dan tidak mengabaikan hal-hal terkecil sekalipun.

Dalam bekerja dengan logam, tidak ada hal sepele sama sekali, dan semua alat pemotong untuk logam mewakili bahaya tertentu. Petunjuk keselamatan untuk bekerja dengan alat pemotong relevan baik untuk penggiling sudut besar dengan daya lebih dari dua kilowatt, dan untuk penggiling yang sangat kecil, yang, meskipun ukurannya ringkas, dapat menyebabkan bahaya besar bagi kesehatan.

Alat ini memotong logam dengan memutar cakram abrasif, yang ketebalannya dapat bervariasi tergantung pada logam yang akan digergaji. Semakin tipis dinding produk baja, semakin tipis piringan pemotong logam yang akan digunakan.

Kami tidak akan berbicara tentang pentingnya keselamatan dalam artikel ini. Ini selalu menjadi masalah prioritas, tetapi jika Anda tidak memiliki pengalaman dengan penggiling, maka khusus untuk Anda, kami akan memberikan beberapa seluk-beluk yang perlu Anda ketahui agar tidak membahayakan kesehatan Anda.

Beberapa poin penting

Jadi:

Untuk alasan keamanan, piringan harus berputar ke arah pemotongan, yaitu ke arah orang yang memotong logam, tetapi, sebagai suatu peraturan, posisi ini sangat tidak nyaman, dan jauh lebih mudah ketika percikan aliran diarahkan ke depan. Pada prinsipnya, tidak ada batasan yang signifikan di sini, semuanya tergantung pada kenyamanan pribadi operator alat.
Saat memotong logam, gunakan hanya cakram yang sesuai. Cakram pada batu atau kayu memiliki kerapatan yang lebih rendah, dan saat bersentuhan dengan permukaan baja, mereka dengan cepat menyebar, dan pecahannya dapat merusak Anda atau orang lain.

Jangan beroperasi tanpa penutup pelindung. Ini mengarahkan percikan api ke samping, dan mereka tidak akan terbang di wajah Anda. Juga, ini adalah satu-satunya keselamatan jika disk tergigit dan pecah.
Jangan memotong logam dari Anda. Jadi kemungkinan besar disk bite akan terjadi. Arah pemotongan harus selalu searah dengan arah pemotong.
Jaga agar alat tetap lurus. Memotong secara miring akan menyebabkan cakram melengkung dan pecah, dan pecahan yang terbang keluar dengan kecepatan seperti itu dapat menyebabkan gangguan kesehatan yang signifikan.

Jangan pernah membersihkan permukaan dengan cakram pemotong. Untuk pengupasan, ada cakram khusus yang berbeda dalam ketebalan dan kepadatan.
Beberapa jenis penggiling hanya menggunakan cakram bermerek mereka sendiri. Ini karena perbedaan jumlah putaran, jadi jika Anda adalah pemilik alat bermerek, gunakan cakram hanya di bawah merek ini.

Jangan pernah menggunakan disk dengan ukuran yang berbeda. Setiap ukuran dirancang untuk pahat dengan jumlah putaran tertentu. Jadi, jika Anda meletakkan disk berukuran kecil atau sedang pada penggiling besar, itu hanya akan meledak.
Jangan simpan. Jika retakan muncul pada disk, atau Anda tidak menyadarinya saat membeli, segera buang ke tempat sampah. Retak yang tidak disengaja pada saat pemotongan dapat berakhir sangat buruk bagi Anda. Ingat, harga disk tidak sebanding dengan hidup dan kesehatan Anda.

Selalu perhatikan apa yang ada di depan Anda saat bekerja. Percikan api yang keluar dari bawah penggiling dapat menyulut kayu, plastik, dan bahan mudah terbakar lainnya. Selain itu, Anda tidak dapat bekerja sebagai penggiling di dekat bensin atau gas.
Sebelum memotong logam dengan gerinda, pastikan posisinya benar. Saat memotong, bagian yang terpotong harus menjorok, jika tidak, cakram dapat tergigit.

Penting! Jangan pernah takut pada instrumen, tidak peduli seberapa berbahaya kelihatannya atau seberapa keras suaranya. Mengetahui cara memotong logam dengan benar, Anda dijamin tidak akan terluka.

Jadi, kami menemukan penggiling, tetapi ini jauh dari satu-satunya alat untuk memotong logam. Dan di bawah ini kami akan mempertimbangkan opsi lain, tetapi untuk saat ini kami sarankan Anda menonton video di artikel ini, yang berbicara tentang memotong logam dan alat pemotong. Dan sementara itu, kami terus bergerak.

Alat pemotong logam lainnya

Tentu saja, Anda dapat memotong apa pun dengan penggiling, yang utama adalah memilih disk yang tepat untuk itu. Tetapi opsi ini tidak selalu yang paling nyaman dan praktis. Berikut adalah beberapa saat ketika lebih bijaksana untuk memotong logam dengan alat lain.

Jika bahannya dilapisi seng. Karena kecepatan tinggi, penggiling hanya membakar lapisan, dan tidak ada jejak yang tersisa.

Bahan yang dicat, juga lebih baik memotong logam dengan gunting. Mereka akan menyimpan lapisan dan tidak akan membakarnya.

Lebih bijaksana untuk memotong logam dengan gergaji besi jika dalam ketegangan, misalnya, jika itu adalah pipa pemanas yang ditutup di sirkuit sistem.

Logam dengan ketebalan lebih dari 10 milimeter, lebih baik dipotong dengan pemotong gas, karena penggiling mungkin tidak dapat mengatasinya.

Penting! Kami bermaksud untuk tidak memberi tahu dalam artikel ini cara memotong logam dengan pemotong, karena ini membutuhkan pengetahuan dan pengalaman khusus. Dalam situasi apa pun Anda tidak boleh mencoba menyalakan obor pemotongan sendiri. Hal ini dapat mengakibatkan ledakan propana atau kebakaran.

Ini bukan daftar lengkap saat-saat ketika lebih baik menolak menggunakan penggiling, tetapi semua situasi yang tercantum sangat umum dalam kehidupan sehari-hari. Jadi apa yang Anda gunakan untuk bekerja?

Mari kita lihat alat pemotong logam alternatif yang paling populer dan terjangkau:

Memotong obor. Sulit untuk menyebut alat ini terjangkau, tetapi kami tidak dapat membiarkannya tanpa pengawasan, karena dalam beberapa kasus, ini adalah satu-satunya alat yang mampu mengatasi tugas tersebut. Misalnya, saat memotong logam tebal, hanya laser yang bisa menjadi alternatif pemotong, dan alat semacam itu tidak tersedia untuk kebutuhan rumah tangga.

Gergaji besi untuk logam. Alat ini, sebagai suatu peraturan, ada di gudang senjata tuan rumah mana pun. Memotong logam dengan gergaji besi itu panjang dan bermasalah, tetapi di beberapa tempat yang sulit dijangkau hanya mungkin untuk merangkak dengannya.

Gunting logam. Tentu saja, Anda tidak akan memotong pipa dengan alat seperti itu, tetapi jika Anda perlu, misalnya, untuk menggigit profil drywall, maka Anda tidak dapat menemukan opsi yang lebih baik. Mereka mudah dan aman untuk digunakan dan tidak akan menyerang seng atau cat.

Gunting tekan. Alat ini dirancang untuk memotong kawat atau tulangan. Tergantung pada ukurannya, gunting dapat memotong batang dengan diameter hingga 20 milimeter, dan jauh lebih nyaman untuk bekerja dengannya daripada dengan penggiling.

Seperti yang Anda lihat, pilihannya sangat kaya, dan alat harus dipilih tergantung pada situasi spesifik. Tentu saja, sulit untuk bersaing dengan penggiling, tetapi tidak selalu mungkin untuk menggunakannya, dan kemudian opsi alternatif akan datang untuk menyelamatkan.

Dan sebagai kesimpulan, saya ingin mengingatkan Anda sekali lagi - selalu ikuti tindakan pencegahan keselamatan dan gunakan alat pelindung diri. Tidak ada pekerjaan yang layak mempertaruhkan kesehatan Anda atau bahkan hidup Anda.

Jika Anda tahu cara mengeraskan logam dengan benar, maka bahkan di rumah Anda dapat meningkatkan kekerasan produk logam dua hingga tiga kali lipat. Alasan mengapa ini diperlukan bisa sangat berbeda. Operasi teknologi seperti itu, khususnya, diperlukan jika logam harus cukup keras untuk dapat memotong kaca.

Paling sering, perlu untuk mengeraskan alat pemotong, dan perlakuan panas dilakukan tidak hanya jika perlu untuk meningkatkan kekerasannya, tetapi juga ketika karakteristik ini perlu dikurangi. Ketika kekerasan alat terlalu rendah, bagian pemotongannya akan macet selama operasi, tetapi jika tinggi, logam akan hancur di bawah pengaruh beban mekanis.

Hanya sedikit orang yang tahu bahwa ada cara mudah untuk memeriksa seberapa baik alat baja dikeraskan, tidak hanya di produksi atau di rumah, tetapi juga di toko saat membeli. Untuk melakukan pemeriksaan seperti itu, Anda memerlukan file biasa. Mereka dilakukan di sepanjang bagian pemotongan dari alat yang dibeli. Jika mengeras dengan buruk, maka file akan tampak menempel pada bagian kerjanya, dan sebaliknya, akan dengan mudah menjauh dari alat yang diuji, sedangkan tangan tempat file berada tidak akan merasakan penyimpangan pada permukaan produk.

Namun, jika ternyata Anda memiliki alat yang Anda inginkan, yang kualitas pengerasannya tidak sesuai untuk Anda, Anda tidak perlu khawatir tentang hal ini. Masalah ini diselesaikan dengan cukup mudah: dimungkinkan untuk mengeraskan logam bahkan di rumah, tanpa menggunakan peralatan canggih dan perangkat khusus untuk ini. Namun, Anda harus menyadari bahwa baja karbon rendah tidak dapat dikeraskan. Pada saat yang sama, kekerasan karbon dan cukup mudah untuk meningkatkan bahkan di rumah.

Nuansa teknologi pengerasan

Tempering, yang merupakan salah satu jenis perlakuan panas logam, dilakukan dalam dua tahap. Pertama, logam dipanaskan sampai suhu tinggi, dan kemudian didinginkan. Logam yang berbeda dan bahkan baja yang termasuk dalam kategori berbeda berbeda satu sama lain dalam strukturnya, sehingga mode perlakuan panasnya tidak cocok.

Perlakuan panas logam (pengerasan, temper, dll.) mungkin diperlukan untuk:

pengerasannya dan peningkatan kekerasannya;
meningkatkan plastisitasnya, yang diperlukan saat diproses dengan deformasi plastis.

Banyak perusahaan khusus mengeraskan baja, tetapi biaya layanan ini cukup tinggi dan tergantung pada berat bagian yang perlu diberi perlakuan panas. Itulah mengapa disarankan untuk melakukannya sendiri, terutama karena Anda dapat melakukannya bahkan di rumah.

Jika Anda memutuskan untuk mengeraskan logam sendiri, sangat penting untuk melakukan prosedur seperti pemanasan dengan benar. Proses ini tidak boleh disertai dengan munculnya bintik-bintik hitam atau biru pada permukaan produk. Fakta bahwa pemanasan terjadi dengan benar dibuktikan dengan warna merah cerah dari logam. Proses ini ditunjukkan dengan baik oleh video yang akan membantu Anda mendapatkan gambaran tentang seberapa banyak logam yang dipanaskan akan dipanaskan.

Sebagai sumber panas untuk memanaskan hingga suhu yang diperlukan dari produk logam yang perlu dikeraskan, Anda dapat menggunakan:

oven khusus yang ditenagai oleh listrik;
obor las;
api terbuka yang dapat Anda buat di halaman rumah Anda atau di pedesaan.

Pilihan sumber panas tergantung pada suhu di mana logam yang akan diberi perlakuan panas harus dipanaskan.

Pilihan metode pendinginan tidak hanya tergantung pada bahan, tetapi juga pada hasil apa yang ingin dicapai. Jika, misalnya, tidak perlu mengeraskan seluruh produk, tetapi hanya bagiannya yang terpisah, maka pendinginan juga dilakukan secara titik, di mana semburan air dingin dapat digunakan.

Skema teknologi, yang menurutnya logam dikeraskan, dapat menyediakan pendinginan instan, bertahap, atau multi-tahap.

Pendinginan cepat, menggunakan satu jenis pendingin, optimal untuk mengeraskan baja dalam kategori karbon atau paduan. Untuk melakukan pendinginan seperti itu, diperlukan satu wadah, yang dapat berupa ember, tong, atau bahkan bak mandi biasa (semuanya tergantung pada dimensi objek yang diproses).

Dalam hal kategori lain atau jika, selain pengerasan, tempering diperlukan, skema pendinginan dua tahap digunakan. Dengan skema ini, produk yang dipanaskan hingga suhu yang diperlukan pertama-tama didinginkan dengan air, dan kemudian ditempatkan dalam minyak mineral atau sintetis, di mana pendinginan lebih lanjut terjadi. Dalam keadaan apa pun cairan pendingin oli tidak boleh digunakan segera, karena oli dapat menyala.

Untuk memilih mode pengerasan dengan benar untuk berbagai nilai baja, seseorang harus dipandu oleh tabel khusus.

Cara mengeraskan baja di atas api terbuka

Seperti disebutkan di atas, adalah mungkin untuk mengeraskan baja di rumah, menggunakan api terbuka untuk pemanasan. Secara alami, proses seperti itu harus dimulai dengan api, di mana banyak batu bara panas akan terbentuk. Anda juga membutuhkan dua wadah. Minyak mineral atau sintetis harus dituangkan ke salah satunya, dan air dingin biasa ke yang lain.

Untuk mengekstrak besi merah-panas dari api, Anda memerlukan penjepit pandai besi, yang dapat diganti dengan alat lain dengan tujuan serupa. Setelah semua pekerjaan persiapan selesai, dan bara panas dalam jumlah yang cukup telah terbentuk di dalam api, benda-benda yang perlu dikeraskan dapat diletakkan di atasnya.

Dengan warna batubara yang terbentuk, seseorang dapat menilai suhu pemanasannya. Jadi, batu bara lebih panas, yang permukaannya berwarna putih cerah. Penting juga untuk memantau warna nyala api, yang menunjukkan rezim suhu di bagian dalamnya. Yang terbaik adalah jika nyala api dicat merah tua, bukan putih. Dalam kasus terakhir, menunjukkan suhu nyala api yang terlalu tinggi, ada risiko tidak hanya terlalu panas, tetapi bahkan membakar logam menjadi mengeras.

Warna logam yang dipanaskan juga harus dipantau dengan cermat. Secara khusus, bintik-bintik hitam tidak boleh muncul di tepi tajam alat mesin. Warna biru dari logam menunjukkan bahwa ia telah banyak melunak dan menjadi terlalu ulet. Itu tidak bisa dibawa ke keadaan seperti itu.

Setelah produk dikalsinasi ke tingkat yang diperlukan, Anda dapat melanjutkan ke tahap berikutnya - pendinginan. Pertama-tama, itu diturunkan ke dalam wadah dengan minyak, dan ini sering dilakukan (dengan frekuensi 3 detik) dan setajam mungkin. Secara bertahap, interval antara penyelaman ini meningkat. Segera setelah baja panas-merah kehilangan kecerahan warnanya, Anda dapat mulai mendinginkannya dalam air.

Saat mendinginkan logam dengan air, pada permukaan yang masih menyisakan tetesan minyak panas, Anda harus berhati-hati, karena dapat menyala. Setelah setiap penyelaman, air harus dikocok agar tetap dingin setiap saat. Untuk mendapatkan ide yang lebih baik tentang aturan untuk melakukan operasi semacam itu, video pelatihan akan membantu.

Ada seluk-beluk tertentu dalam pendinginan bor yang mengeras. Jadi, mereka tidak bisa diturunkan rata ke dalam wadah dengan pendingin. Jika Anda melakukan ini, maka bagian bawah bor atau benda logam lainnya yang berbentuk memanjang akan mendingin terlebih dahulu dengan tajam, yang akan menyebabkan kompresinya. Itulah mengapa perlu untuk merendam produk tersebut dalam pendingin dari sisi ujung yang lebih lebar.

Untuk perlakuan panas baja kelas khusus dan peleburan logam non-ferrous, kemungkinan kebakaran terbuka tidak akan cukup, karena tidak akan dapat memberikan pemanasan logam pada suhu 700-9000. Untuk tujuan seperti itu, perlu menggunakan tungku khusus, yang dapat berupa peredam atau listrik. Jika cukup sulit dan mahal untuk membuat tungku listrik di rumah, maka dengan peralatan pemanas tipe peredam ini cukup layak.

Ruang buatan sendiri untuk mengeraskan logam

Tungku peredam, yang sangat mungkin dibuat sendiri di rumah, memungkinkan Anda mengeraskan berbagai tingkat baja. Komponen utama yang akan dibutuhkan untuk pembuatan alat pemanas ini adalah tanah liat tahan api. Lapisan tanah liat seperti itu, yang akan menutupi bagian dalam tungku, tidak boleh lebih dari 1 cm.

Skema ruang untuk pengerasan logam: 1 - kawat nichrome; 2 - bagian dalam ruangan; 3 - bagian luar ruangan; 4 - dinding belakang dengan kabel spiral

Untuk memberikan tungku masa depan konfigurasi yang diperlukan dan dimensi yang diinginkan, yang terbaik adalah membuat cetakan dari karton yang diresapi dengan parafin, di mana tanah liat tahan api akan diterapkan. Tanah liat, dicampur dengan air menjadi massa homogen yang kental, diterapkan ke sisi yang salah dari bentuk karton, dari mana ia akan tertinggal setelah pengeringan penuh. Produk logam yang dipanaskan dalam alat semacam itu ditempatkan di dalamnya melalui pintu khusus, yang juga terbuat dari tanah liat tahan api.

Ruang dan pintu perangkat setelah pengeringan di udara terbuka juga dikeringkan pada suhu 100 °. Setelah itu, mereka dibakar dalam tungku, suhu di dalam ruangan yang secara bertahap dinaikkan hingga 900 °. Ketika mereka telah mendingin setelah menembak, mereka harus dihubungkan dengan hati-hati satu sama lain menggunakan alat tukang kunci dan amplas.

Pada permukaan ruang yang terbentuk penuh, kawat nikrom dililit, yang diameternya harus 0,75 mm. Lapisan pertama dan terakhir dari belitan tersebut harus dipelintir bersama. Saat melilitkan kawat di sekitar ruangan, jarak tertentu harus dibiarkan di antara belokannya, yang juga harus diisi dengan tanah liat tahan api untuk mengecualikan kemungkinan korsleting. Setelah lapisan tanah liat diterapkan untuk memberikan insulasi di antara lilitan kawat nikrom mengering, lapisan tanah liat lain diterapkan ke permukaan ruangan, yang ketebalannya harus sekitar 12 cm.

Ruang yang sudah jadi, setelah benar-benar kering, ditempatkan dalam wadah logam, dan celah di antara mereka diisi dengan serpihan asbes. Untuk memberikan akses ke ruang dalam, pintu yang dilapisi ubin keramik digantung di badan logam tungku. Semua celah yang ada antara elemen struktural ditutup dengan lempung tahan api dan serpihan asbes.

Ujung belitan nichrome kamera, yang diperlukan untuk memasok daya listrik, dikeluarkan dari sisi belakang bingkai logamnya. Untuk mengontrol proses yang terjadi di bagian dalam tungku peredam, serta untuk mengukur suhu di dalamnya menggunakan termokopel, dua lubang harus dibuat di bagian depannya, yang diameternya masing-masing harus 1 dan 2 cm. . Dari depan bingkai, bukaan seperti itu akan ditutup dengan tirai baja khusus. Desain buatan sendiri, yang pembuatannya dijelaskan di atas, memungkinkan Anda untuk mengeraskan tukang kunci dan alat pemotong, elemen kerja peralatan stamping, dll. di rumah.

Proses pengerasan baja memungkinkan Anda untuk meningkatkan kekerasan produk sekitar 3-4 kali. Banyak pabrikan melakukan proses serupa pada saat produksi, tetapi dalam beberapa kasus harus diulang, karena kekerasan baja atau paduan lainnya rendah. Itu sebabnya banyak yang bertanya-tanya bagaimana cara mengeraskan logam di rumah?

Metodologi

Untuk melakukan pekerjaan pada baja pengerasan, perlu diperhitungkan bagaimana proses tersebut dilakukan dengan benar. Pengerasan adalah proses peningkatan kekerasan permukaan besi atau paduan, yang melibatkan pemanasan sampel ke suhu tinggi dan kemudian mendinginkannya. Terlepas dari kenyataan bahwa pada pandangan pertama proses yang dipertimbangkan sederhana, berbagai kelompok logam berbeda dalam struktur dan karakteristiknya yang khas.

Perlakuan panas di rumah dibenarkan dalam kasus-kasus berikut:

Jika perlu, mengeraskan material, misalnya pada ujung tombak. Contohnya adalah pengerasan pahat dan pahat.
Jika perlu, tingkatkan plastisitas objek. Ini sering diperlukan dalam kasus penempaan panas.

Pengerasan baja profesional adalah proses yang mahal. Biaya 1 kg untuk meningkatkan kekerasan permukaan membutuhkan biaya sekitar 200 rubel. Dimungkinkan untuk mengatur pengerasan baja di rumah hanya dengan mempertimbangkan semua fitur peningkatan kekerasan permukaan.

Fitur proses

Dimungkinkan untuk melakukan pengerasan baja, dengan mempertimbangkan hal-hal berikut:

Pemanasan harus merata. Hanya dalam hal ini struktur materialnya homogen.
Pemanasan baja harus dilakukan tanpa pembentukan bintik hitam atau biru, yang menunjukkan permukaan yang terlalu panas.
Sampel tidak boleh dipanaskan hingga keadaan ekstrem, karena perubahan struktur tidak dapat diubah.
Warna merah cerah dari logam menunjukkan kebenaran pemanasan baja.
Pendinginan juga harus dilakukan secara merata, yang digunakan penangas air.

Peralatan dan fitur proses

Peralatan khusus sering digunakan untuk memanaskan permukaan. Ini disebabkan oleh fakta bahwa cukup sulit untuk memanaskan baja ke titik leleh. Di rumah, peralatan berikut sering digunakan:

tungku listrik;
obor las;
oven termal;
api unggun besar yang dibangun untuk mengalihkan panas.

Saat memilih sumber panas, orang harus mempertimbangkan fakta bahwa bagian itu harus ditempatkan sepenuhnya di tungku atau api tempat pemanasan dilakukan. Pemilihan peralatan juga akan tepat sesuai dengan jenis logam yang akan diproses. Semakin tinggi kekuatan struktur, semakin banyak paduan dipanaskan untuk memberikan plastisitas.

Dalam kasus di mana perlu untuk mengeraskan hanya sebagian dari bagian, pengerasan jet digunakan. Ini menyediakan semburan air dingin untuk mengenai hanya bagian tertentu dari bagian itu.

Bak air atau tong, serta ember, sering digunakan untuk mendinginkan baja. Penting untuk mempertimbangkan fakta bahwa dalam beberapa kasus pendinginan bertahap dilakukan, di lain waktu cepat dan tiba-tiba.

Meningkatkan kekerasan pada api terbuka

Dalam kehidupan sehari-hari, pengerasan sering dilakukan di atas api terbuka. Metode ini hanya cocok untuk satu kali proses pengerasan permukaan.

Semua pekerjaan dapat dibagi menjadi beberapa tahap:

pertama Anda perlu membuat api;
pada saat membuat api, dua wadah besar disiapkan yang akan sesuai dengan ukuran bagian;
Agar api memberi lebih banyak panas, Anda perlu menyediakan batu bara dalam jumlah besar. mereka memberi banyak panas untuk waktu yang lama;
satu wadah harus berisi air, yang lain - oli mesin;
alat khusus harus digunakan untuk menahan benda kerja panas. di video Anda sering dapat menemukan penjepit pandai besi, yang paling efektif;
setelah menyiapkan alat yang diperlukan, Anda harus meletakkan objek di tengah api. pada saat yang sama, adalah mungkin untuk mengubur bagian itu di bagian paling dalam dari arang, yang akan memastikan bahwa logam dipanaskan hingga meleleh;
batubara yang memiliki warna putih cerah lebih panas dari yang lain. proses peleburan logam harus dipantau secara ketat. nyala api harus merah, tetapi tidak putih. jika api berwarna putih, maka ada kemungkinan logam terlalu panas. dalam hal ini, kinerjanya menurun secara signifikan, dan masa pakai berkurang;
warna yang benar, seragam di seluruh permukaan, menentukan keseragaman pemanasan logam;
jika terjadi penggelapan menjadi biru, maka ini menunjukkan pelunakan logam yang kuat, yaitu menjadi terlalu ulet. ini tidak boleh diizinkan, karena strukturnya dilanggar secara signifikan;
ketika logam dipanaskan sepenuhnya, itu harus dikeluarkan dari sarang;
setelah itu, logam merah-panas harus ditempatkan dalam wadah dengan minyak dengan frekuensi 3 detik;
tahap akhir bisa disebut perendaman bagian dalam air. Pada saat yang sama, pengocokan air dilakukan secara berkala. Ini disebabkan oleh fakta bahwa air dengan cepat memanas di sekitar produk.

Saat melakukan pekerjaan, perhatian harus diberikan dengan hati-hati, karena minyak panas dapat membahayakan kulit. Dalam video, Anda dapat memperhatikan warna apa yang seharusnya menjadi warna permukaan ketika tingkat plastisitas yang diinginkan tercapai. Tetapi untuk pengerasan logam non-ferrous, seringkali perlu menggunakan suhu di kisaran 700 hingga 900 derajat Celcius. Praktis tidak mungkin untuk memanaskan paduan non-ferrous pada api terbuka, karena tidak mungkin untuk mencapai suhu seperti itu tanpa peralatan khusus. Contohnya adalah penggunaan tungku listrik, yang mampu memanaskan permukaan hingga 800 derajat Celcius.

Perlakuan panas logam adalah salah satu cara utama untuk meningkatkan karakteristik mekanik dan fisiko-kimia mereka: kekerasan, kekuatan, dan lain-lain.

Salah satu jenis perlakuan panas adalah pengerasan. Ini telah berhasil digunakan oleh manusia dengan cara artisanal sejak zaman kuno. Pada Abad Pertengahan, metode perlakuan panas ini digunakan untuk meningkatkan kekuatan dan kekerasan barang-barang logam rumah tangga: kapak, sabit, gergaji, pisau, serta senjata militer berupa tombak, pedang, dan lainnya.

Dan sekarang mereka menggunakan metode ini untuk meningkatkan karakteristik logam, tidak hanya pada skala industri, tetapi juga di rumah, terutama untuk pengerasan barang-barang rumah tangga logam.

Pengerasan dipahami sebagai jenis perlakuan panas logam, terdiri dari pemanasan ke suhu di mana perubahan struktur kisi kristal terjadi (transformasi polimorfik) dan pendinginan lebih lanjut dipercepat dalam air atau media minyak. Perlakuan panas ini bertujuan untuk meningkatkan kekerasan logam.

Pengerasan juga digunakan, di mana suhu pemanasan logam tidak memungkinkan transformasi polimorfik terjadi. Dalam hal ini, kondisinya tetap, yang merupakan karakteristik logam pada suhu pemanasan. Keadaan ini disebut larutan padat lewat jenuh.

Teknologi pengerasan transformasi polimorfik terutama digunakan untuk produk paduan baja. Logam non-ferrous mengalami pengerasan tanpa mencapai perubahan polimorfik.

Setelah pemrosesan seperti itu, paduan baja menjadi lebih keras, tetapi pada saat yang sama mereka memperoleh peningkatan kerapuhan, kehilangan keuletan.

Untuk mengurangi kerapuhan yang tidak diinginkan setelah pemanasan polimorf, perlakuan panas yang disebut tempering diterapkan. Ini dilakukan pada suhu yang lebih rendah dengan pendinginan logam lebih lanjut secara bertahap. Dengan cara ini, tekanan logam setelah proses pengerasan dihilangkan, dan kerapuhannya berkurang.

Saat pendinginan tanpa transformasi polimorfik, tidak ada masalah dengan kerapuhan yang berlebihan, tetapi kekerasan paduan tidak mencapai nilai yang diperlukan, oleh karena itu, selama perlakuan panas berulang, yang disebut penuaan, sebaliknya, meningkat karena dekomposisi larutan padat lewat jenuh.

Fitur pengerasan baja

Terutama produk dan paduan baja tahan karat yang dimaksudkan untuk pembuatannya dikeraskan. Mereka memiliki struktur martensit dan ditandai dengan peningkatan kekerasan, yang menyebabkan kerapuhan produk.

Jika perlakuan panas produk tersebut dilakukan dengan pemanasan sampai suhu tertentu, diikuti dengan temper cepat, maka peningkatan viskositas dapat dicapai. Ini akan memungkinkan penggunaan produk tersebut di berbagai bidang.

Jenis pengerasan baja

Tergantung pada tujuan produk stainless, dimungkinkan untuk mengeraskan seluruh objek atau hanya sebagian saja, yang harus berfungsi dan memiliki karakteristik kekuatan yang meningkat.

Oleh karena itu, pengerasan produk stainless dibagi menjadi dua metode: global dan lokal.

Media pendingin

Mencapai sifat yang diperlukan dari bahan tahan karat sangat tergantung pada pilihan metode pendinginannya.

Nilai yang berbeda dari baja tahan karat mengalami pendinginan dengan cara yang berbeda. Jika baja paduan rendah didinginkan dalam air atau larutannya, maka untuk paduan tahan karat, larutan oli digunakan untuk tujuan ini.

Penting: Saat memilih media di mana logam didinginkan setelah pemanasan, harus diingat bahwa pendinginan dalam air lebih cepat daripada dalam minyak! Misalnya, air pada 18°C dapat mendinginkan paduan sebesar 600 °C dalam satu detik, tetapi minyak hanya 150 °C.

Untuk mendapatkan kekerasan logam yang tinggi, pendinginan dilakukan dalam air dingin yang mengalir. Juga, untuk meningkatkan efek pendinginan, larutan air garam disiapkan untuk pendinginan dengan menambahkan sekitar 10% natrium klorida ke dalam air, atau media asam digunakan di mana setidaknya 10% asam (biasanya asam sulfat) digunakan.

Selain pilihan media pendingin, mode dan kecepatan pendinginan juga penting. Tingkat penurunan suhu harus setidaknya 150 ° C per detik. Jadi, dalam 3 detik suhu paduan harus turun menjadi 300 °C. Penurunan suhu lebih lanjut dapat dilakukan pada tingkat berapa pun, karena struktur yang diperbaiki sebagai hasil pendinginan cepat pada suhu rendah tidak akan runtuh lagi.

Penting: Pendinginan logam yang terlalu cepat menyebabkan kerapuhannya yang berlebihan! Ini harus diperhitungkan saat pengerasan diri.

Ada metode pendinginan berikut:

Menggunakan satu media, ketika produk ditempatkan dalam cairan dan disimpan di sana sampai benar-benar dingin.
Pendinginan dalam dua media cair: minyak dan air (atau larutan garam) untuk baja tahan karat. Produk yang terbuat dari baja karbon pertama-tama didinginkan dalam air, karena merupakan media pendinginan yang cepat, dan kemudian dalam minyak.
Metode jet, ketika bagian didinginkan dengan jet air. Ini sangat nyaman ketika Anda ingin mengeraskan area tertentu dari produk.
Metode pendinginan bertahap sesuai dengan kondisi suhu.

Rezim suhu

Rezim suhu yang benar untuk pengerasan produk stainless merupakan kondisi penting untuk kualitasnya. Untuk mencapai kinerja yang baik, mereka dipanaskan secara merata hingga 750-850 °C, dan kemudian didinginkan dengan cepat hingga suhu 400-450 °C.

Penting: Pemanasan logam di atas titik rekristalisasi menyebabkan struktur berbutir kasar yang memperburuk sifat-sifatnya: kerapuhan yang berlebihan, menyebabkan retak!

Untuk menghilangkan stres setelah pemanasan ke suhu pengerasan logam yang diinginkan, pendinginan tahap demi tahap produk kadang-kadang digunakan, secara bertahap menurunkan suhu pada setiap tahap pemanasan. Teknologi ini memungkinkan Anda untuk sepenuhnya menghilangkan tekanan internal dan mendapatkan produk yang tahan lama dengan kekerasan yang diinginkan.

Cara mengeraskan logam di rumah

Dengan menggunakan pengetahuan dasar, Anda dapat mengeraskan baja di rumah. Pemanasan logam biasanya dilakukan dengan menggunakan api, tungku peredam listrik atau pembakar menggunakan gas.

Temper kapak di atas api dan di tungku

Jika Anda ingin memberikan kekuatan tambahan pada alat-alat rumah tangga, misalnya agar kapak lebih awet, maka cara pengerasan yang paling mudah bisa dilakukan di rumah.

Sumbu dicap selama pembuatan, yang dengannya Anda dapat mengenali tingkat baja. Kami akan mempertimbangkan proses pengerasan menggunakan baja perkakas U7 sebagai contoh.

Teknologi harus dilakukan sesuai dengan aturan berikut:

1. Anil. Sebelum diproses, tumpulkan ujung pisau yang tajam dan letakkan kapak di dalam oven bata yang menyala untuk memanaskan. Prosedur perlakuan panas harus dipantau secara hati-hati untuk mencegah panas berlebih (pemanasan yang diizinkan 720-780 °C). Master yang lebih maju mengenali suhu dengan warna panas.

Dan pemula dapat mengetahui suhu dengan magnet. Jika magnet tidak lagi menempel pada logam, maka kapak telah memanas lebih dari 768 ° C (warna merah-burgundy) dan saatnya untuk mendinginkan.

Dengan poker, pindahkan kapak merah-panas ke pintu tungku, keluarkan panas jauh ke dalam, tutup pintu dan katup, biarkan logam yang dipanaskan di tungku selama 10 jam. Biarkan kapak menjadi dingin secara bertahap dengan kompor.

2. Pengerasan baja. Panaskan kapak di atas api, kompor perut buncit atau kompor ke warna merah tua - suhu 800-830 ° C (magnet telah berhenti magnet, tunggu 2-3 menit lagi).

Pengerasan dilakukan dalam air panas (30°C) dan minyak. Turunkan bilah kapak ke dalam air sejauh 3-4 cm, gerakkan secara intensif.

3. Pelepasan bilah kapak. Tempering mengurangi kerapuhan baja dan mengurangi tekanan internal. Amplas logam dengan amplas untuk lebih membedakan warna putihnya.

Simpan kapak selama 1 jam di dalam oven, pada suhu 270-320 °C. Setelah terpapar, keluarkan dan dinginkan di udara.

Video: perlakuan panas kapak di rumah, tiga tahap: anil, pengerasan, temper.

Pengerasan pisau

Dianjurkan untuk menggunakan tungku secara independen untuk pengerasan logam. Untuk barang-barang rumah tangga berupa pisau, kapak, dan lain-lain, tungku peredam berukuran kecil paling cocok. Di dalamnya, dimungkinkan untuk mencapai suhu pengerasan yang jauh lebih tinggi daripada di atas api dan lebih mudah untuk mencapai pemanasan logam yang seragam.

Oven semacam itu dapat dibuat secara mandiri. Di Internet Anda dapat menemukan banyak opsi sederhana untuk desainnya. Dalam tungku semacam itu, produk logam dapat dipanaskan hingga 700-900 °C.

Pertimbangkan cara mengeraskan pisau stainless steel di rumah menggunakan tungku listrik meredam. Untuk pendinginan, alih-alih air atau minyak, lilin penyegel yang meleleh digunakan (Anda bisa mendapatkannya di unit militer).