פלדה מתקדמת תחת הנדסה מודרנית, מגופים קלים לרכב ועד מסגרות בנייה גבוהות.Achieving מטרה מסוימת מניבה כוחנים בחומרים אלה אינה רק עניין של סגסוגת; היא דורשת שליטה מדויקת על תהליך הייצור.אחד השיטות החזקות ביותר ואומץ נרחב להשגת מטרות קניין מכני אלה הוא עיבוד תרמומאני (TMP). גישה משולבת זו, אשר זוגות מחלחלים עם מחזורים מבוקרים, מאפשר למהנדסים בודדים של תפקוד מיקרוסקופי מתכת.

מהו עיבוד התרמומטרי?

עיבוד ממתולוגי הוא אסטרטגיה ייצור המשלבת עיוות פלסטי (כגון גלגול, זיוף או חדירה) עם משטרי חימום וקירור מנוהל בקפידה ברצף יחיד, מתואמת.בניגוד לטיפול חום מסורתי, שבו עיוותים מחזורים תרמיים הם צעדים נפרדים, TMP משלב אותם כדי לנצל את ההשפעות הסינרגיסטיות של מתח וטמפרטורה על המבנה הפנימי של החומר.

התהליך בדרך כלל מתפתח במספר שלבים:

  1. (FLT:0) חימום: 1FLT) פלדה מחוממת לטמפרטורה גבוהה (לעתים קרובות באזור שלב אאונטנטי) להשמיץ את הכימיה ולהמיס כל precipitates.
  2. (FLT:0) רפורמציה חמה: 1FLT:1 החומר הוא עובד מכני בטמפרטורות מעל נקודת ההחזרות שלו.זה מעדן את מבנה הדגנים באמצעות תהליכים כמו התחדשות דינמית.
  3. (ב) [ה]הטבעה: [ה]: [ה]], [ה], [ה],] [ה], [ה], [ה], [ה], מ[ה], מ[ה], מ[ה], [ה], [ה],], מ[התח].
  4. טיפול חום זמני נמוך עשוי להיות מיושם על מנת להקל על מתחים או כדי להצית פחמימות קנסות לחיזוק נוסף.

על ידי בדיוק תזמורת השלבים האלה, TMP מאפשר ייצור של פלדה עם גדלים דגנים, שברים שלב, וניתנות פירוק כי הם אחרת בלתי ניתן להשגה. התוצאה היא חומר שעומד בפני מטרות כוח תשואות תובעני תוך שמירה על טוהר הכרחי ונוקשות.

כיצד TMP משפיע על כוח יתר

כוח פגום - הלחץ שבו חומר מתחיל לעיוות באופן מפלסטיק - נשלט על ידי מבנה המיקרו של פלדה. TMP מפעילה השפעה באמצעות מספר מנגנונים מקושרים, שכל אחד מהם יכול להיות מכוון להשגת מטרה מסוימת של כוח תשואה.

גרדיאן מסרב ומערכת היחסים של הול-פטריך

אחת התרומות המשמעותיות ביותר של TMP היא זיכוך דגנים. משוואה Hall-Petch קובע כי כוח התשואות הוא פרופורציה הפוכה לשורש הריבוע של גודל דגנים: דגנים קטנים מייצרים יותר גבולות דגנים, אשר פועלים כחסמים לפירוק תנועה.TMP משיגה זיכוך באמצעות דגנים קטנים יותר מדי במהלך עבודה חמה. כאשר הפלדה מפורמת בטמפרטורות גבוהות, חדשות, דגנים ללא נפח קירור של 5, לעתים קרובות, 000 ליטרים של כוח נמוך יותר, 000 ליטרים, מאפשר ירידה של כוח.

חיזוק

עיוות פלסטי מציג disconlocations - פגמים קו ב שלפוחית הקריסטל. dislocations אינטראקציה אחד עם השני, הגדלת הלחץ הנדרש לעיוות נוסף. in TMP, צעד עיוות (לעתים קרובות מבוצע בטמפרטורות נמוכות יותר באזור austenite) יכול לייצר צפיפות גבוהה של dislocations כי הם "מנעלים" במהלך קירור מאוחר יותר.

חיזוק

פלדה מתקדמות רבות מכילים אלמנטים microalloying כגון niobium, וניל, טיטניום. במהלך TMP, אלמנטים אלה יכולים ליצור carbides בגודל ננומטר, nitrides, או פחמן כי precipitate על פירוק וגבולות דגנים. אלה חלקיקים בסדר לפעול כמו מכשולים כדי פירוק תנועה, להגדיל באופן משמעותי את הכוח.

שלב הטרנספורמציה

TMP מספק שליטה שאין דומה על השינויים בשלב המתרחש במהלך קירור.המיקרו-מבנה הסופי יכול להיות מותאם כדי לכלול תערובת של ferrite, bainite, martensite, ולשמור austenite, כל אחד עם כוח ייחודי ומאפיינים דוקטרקטיים.

  • (FLT:0) Martensite:FLT:1 נוצר על ידי קירור מהיר (הקציר), מרטינטב הוא שלב חזק וחזק עם כוח תשואה גבוה אבל רקמות מוגבלת. TMP יכול להיות מתוכנן לייצר מבנה יפה לבה מרטן, המציע שילוב מצוין של כוח ונוקשות.
  • (FLT:0)Bainite:FLT:1 שלב זה טפסים בשיעורי קירור ביניים ומציע איזון של כוח ודקטיות. TMP יכול לשמש לייצור "הוספוט" ביניט, שבו עיוות באזור האנתנסיט לפני הטרנספורמציה בינארית מחדד את גודל הליטנטי ומשפר את העוצמה.
  • (FLT:0)Ferrite ו- פרליט: FLT:1 תוצאות קירור איטיות יותר ב- ferrite רך יותר פניניט.TMP יכול לחדד את השלבים האלה באמצעות בקרת גודל דגנים, או ניתן להשתמש בהם כדי ליצור מבנה מיקרו-phase כפול (פר + martensite) המשלב כוח גבוה עם יכולת טובה.
  • (FLT:0) Retained Austenite:FreaLT:1 בפלסטיקה המושרה (TRIP) פלדה, TMP משמש לייצב נפח מסוים של אנתנסיט נשמר. במהלך עיוות, austenite זה הופך למתח, סופג אנרגיה ומספק עבודה נוספת קשיחה.

על ידי בחירת נתיב קירור מתאים ורצף עיוות, מהנדסים יכולים להשיג נקודות מניב מטרות נע בין 300 MPa פלדה מבנית קלה ליותר מ 1500 MPa בכיתות אולטרה גבוהה צמיחה עבור רכיבי רכב קלים.

נתיבי עיבוד rmomechanical עבור פלדה מתקדמת

כמה מסלולי TMP שונים פותחו כדי לענות על הדרישות המתפתחות של תעשיית הפלדה.כל גישה מותאמת לשיעור מסוים של פלדה וקבוצת דרישות רכוש.

הרולינג

גלגול מבוקר הוא טכניקת TMP הנפוצה ביותר לייצור גבוה סטרנגות נמוך (HSLA) פלדה.התהליך כרוך מתגלגלת בטמפרטורות מתחת לטווח חם קונבנציונלי, לעתים קרובות באזור "עצירה מחדש" שבו נהלי החלמה של CLTAS קריטיים על התקנים קריטיים של CLTAS (מצטברים) ב-450 דגנים בצורת גרגרנים, אשר על ידי שינוי יבול XFacted) הוא לעתים קרובות לחץ חשמלי מעולה של תאים סרטניים (Facted) ו-xFacted).

ריצוף ופיתוי

בגרסאות אלה, הפלדה היא בעלת מבנה חם ולאחר מכן מצופה (מקרר באופן רסן) לייצר מרטינטט, ואחריו מזג. Direct quenching מצמצם את הזמן הזמין לצמיחה בדגנים, וכתוצאה מכך מבנה מרגנטי יותר דק יותר בהשוואה לתהליכים קנצנצנצ'נט-ומאטים-וזמניים קונבנציונאליים. , מסלול זה משמש לעומס גבוה ומזג אוויר (Fic) כגון פלדות קרביות (Fics) עם פלדה ו-Fics-Fera) כמו פלדות (Ficscrencher פלדה).

אנליינג

עבור כפול-phase (DP) ו- TRIP פלדה, TMP כולל צעד אנמנלינג בין-קריבוני.הפלדה מחומם לתוך אזור ה- ferrite + austenite 2-phase (טמפרטורה ביקורתית) ולאחר מכן קריר בקצב מדויק.הטמפרטורה הבין-קריט של ®HMPte וקביעת השבר של austenite, אשר מאוחר יותר הופך את המרה לאתר ב-Ricoltomiteration in ampstostos) ל- 300.com-ASTFite.

Austempering and Ausforming

Austempering כרוך quenching מן האזור austenite לטמפרטורה רק מעל ההתחלה המנשנית (Ms) טמפרטורה, ולאחר מכן החזקת היא שונה באופן טבעי כדי ליצור bainite. Ausforming מוסיף צעד עיוות לפני ההחזקה האיזוותרמית - פלדה הוא גם התגלגל או מזויף בשלב austenite ולאחר מכן מוחזק עבור טרנספורמציה ביניסטית.זה מייצרת שילוב מאוד ניסיוני עם מבנה גבוה ברזל (למשל, 000) גדול למדיי) אבל הוא גם גלילה (Dy) הוא נפוץ מאוד, אבל הוא גם גלילה) גדול יותר (Doutic היטב, אבל הוא גם הוא גם כן, 000) הוא נפוץ מאוד, 000) הוא גדול פלדה (Doutic היטב, אבל הוא נפוץ מאוד).

יישומים תעשייתיים של TMP ברחבי המגזרים

פלדות מעובדות מעונות הן בכל מקום בתעשיות שבהן ירידה במשקל, בטיחות ועמידות הן דבר חשוב.היכולת להשיג נקודות תשואות ספציפיות עם סובלנות הדוקה פתחה אפשרויות עיצוב חדשות.

תעשיית הרכב

כלי רכב מודרניים מסתמכים במידה רבה על פלדה מתקדמת (AHSS) המיוצרים באמצעות TMP. אלה פלדה משמשים מבנים גוף-לבן, מסילות, B-pillars, ו לוחות הרצפה. לדוגמה, כפול-phase פלדה (DP 600, DP 800) ו- Psy-phase (CP) הם מעובדים באופן תרמומי כדי להשיג כוח המאפשרת, להפחית את מסגרת האבטחה של SCMD2, בעודורידת פלדה בעלת משקל גבוה, כולל דגמי פלדה CR.

אוויר והגנת

יישומים אוויריים דורשים יחסים גבוהים במשקל והתנגדות עייפות.TMP משמש לייצר פלדה נמוכה מאוד סטרנגית נמוכה כלוי כמו 300M ו AerMet 100 עבור ציוד נחיתה, פירים טורבינות, ורכיבים קריטיים אחרים. אלה פלדה הם שואבי אבק, מזויפים (עיוות חם), ו נתון מחזורי חום מורכבים (טיפול, רזולוציה, הזדקנות, הזדקנות) כדי להשיג את החוזק של 2400 UCC) הנדרש.

אנרגיה ותשתית פיפיר

צינורות הנפט והגז דורשים פלדה עם כוח תשואה גבוה, קשיחות מעולה בטמפרטורות נמוכות, וכדאיות טובה. לוחות מתגלגלים נשלטים על ידי TMP הם תקן התעשייה עבור צינורות X70 ו X80 (כוח 485–550 MPa) ומעבר (X100, X120) אלה להשיג את הכוח שלהם באמצעות שילוב של התחדשות, משקעים קשים (באמצעות חנקן ו- חנקן), תהליך ייצור עדין 5MPIFD) כולל שליטה ספציפית של 5.

בנייה ומכונות כבדות

בבנייה, פלדות מבניות מעובדות תרמומכאנית (S355, S460, S690 ציונים) משמשים עבור גורדי שחקים, גשרים, גגות אצטדיון.פלדות אלה נשלטות בדרך כלל ועשויות להיות מרופפים ישירות, המציעים כוח התשואה עד 690 MPa עם יכולת טובה. עבור ציוד כבד כמו מחפרים ודחפורים, abrasion-resistant- 400 עופרת קשה (Hardexing) הם בעלי עוצמה גבוהה, 000 חזק, 000).

אתגרים ושיקולים ב-TMP

למרות היתרונות החזקים שלה, עיבוד תרמומאני אינו ללא אתגרים.לעדיף שליטה על הטמפרטורה, עיוות, קירור דורש ציוד מתוחכם, חיישנים בזמן אמת, מודלים תהליכים חזקים.אפילו סטייה קטנה יכול לשנות את מאזן השלבים או גודל דגנים, המוביל להפחתה של עלויות הראייה - עם זאת, אינטראקציות בין סגסוגת ו- TMP פרמטרים מורכבים.

מגמות עתידיות בעיבוד התרמומניזם

האבולוציה של TMP ממשיכה כציוני פלדה חדשים וטכנולוגיות עיבוד.כמה מגמות מעצבות את העתיד:

  • מחקר:0 (Ultra-Fine Grain Steels:BuildFLT) 1 הוא דוחף גדלים דגנים מתחת 1 μm באמצעות טכניקות עיוות פלסטיק חמורות כגון angular לחיצה שווה (ECAP) או סיקור גבוה בלחץ גבוה, בשילוב עם TMP. אלה " nanostructured" פלדה מציעים תשואות מתקרב 2a, אבל קנה מידה ייצור נשאר אתגר.
  • (FLT:0) הנדסת חומרים משולבים (ICME): מודלים תהליכים 1:1 כי שני thermoדינמית, קינטיקה, מכניקה משמשים יותר ויותר לתכנון לוח הזמנים TMP כמעט, צמצום הצורך בניסויים יקרים של ניסוי וטרור. כלי ICME יכול לחזות מיקרו-מבנה ותשואות סופיות המבוססות על הקצאה ופרמטרי תהליך.
  • (FLT:0) Advanced Cooling Technologies:FLT:1rated קירור (למשל, קירור סילון מלנדר, קירור מהיר) מאפשר שליטה טובה יותר על שינויים בשלב ויכולה להשיג שיעורי קירור גבוהים יותר ללא עיוות.
  • (FLT:0) ניטור החלפת: FLT:1חיישנים כגון הנוכחי, קול ומצלמות תרמוגרפיים משולבים לתוך מעבורת כדי לזהות שינויים מיקרו-תרבותיים בזמן אמת, המאפשר בקרת תהליכים סגורים.
  • (FLT:0) ייצור היברידית מתורבת:FLT:1 יש עניין גובר בשילוב ייצור תוספת (3D הדפסה) עם TMP - למשל, להפקיד שכבת פלדה ולאחר מכן חם לגליט את מבנה הדגנים.זה יכול להוביל לשיעורים חדשים של פלדות ממושמעות פונקציונליות עם תשואות מותאמות באזורים שונים של רכיב.

מסקנה

עיבוד ממתולוגי הוא אבן הפינה של ייצור פלדה מודרני, מתן ערכת הכלים המתכתיים להשגת כוח תשואות יעד מדויק העומד בדרישות הקפדניות של יישומים הנדסיים. על ידי התזזדור בין העיוות, הטמפרטורה, וזמן, TMP מחדד את גודל דגנים, בקרה של שינויים בשלב, ומפעיל מנגנונים רבים חיזוק - מניתוק קשיח למשקעים ואלומיניום מושרה מתעשיות חלל מתקדמות כדי להמשיך ולתחזקות יותר, כמו גם על ידי קירור יעיל יותר, כמו גם על ידי מערכות מתקדמות יותר, אשר ימשיכו לפתח אנרגיה מתקדמת יותר, 000, 000, 000, 000, 000, 000 יעיל יותר, 000, 000, 000, אשר ממשיכים יעיל יותר ויותר יעיל יותר ויותר יעיל יותר ויותר יעיל יותר ויותר יעיל יותר, 000, 000, 000, 000, 000 יעיל יותר ויותר יעיל יותר, 000, 000 יעיל יותר ויותר יעיל יותר ויותר יעיל יותר ויותר יעיל יותר ויותר יעיל יותר ויותר יעיל יותר ויותר יעיל של פלדה, 000, 000, 000, 000, 000 יעיל יותר, 000 יעיל יותר ויותר יעיל יותר ויותר יעיל יותר ויותר יעיל יותר ויותר יעיל של פלדה, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000 יעיל יותר ויותר יעיל