Perkaitimas ir perdegimas yra du dažni metalo medžiagų apdirbimo defektai, turintys didelę įtaką medžiagos eksploatacinėms savybėms ir tarnavimo laikui.
I. Perkaitimo ir perkepimo apibrėžimas
1. Perkaitimas
Perkaitimas reiškia metalinę medžiagą kaitinimo procese dėl per aukštos temperatūros arba per ilgo laikymo laiko, dėl kurio atsiranda nenormalus grūdų augimo reiškinys. Metalinės konstrukcijos perkaitimas tampa grubus, susilpnėja grūdelių ribos, pablogėja mechaninės savybės, tokios kaip stiprumas, kietumas ir kiti reikšmingi kritimai. Perkaitimas dažniausiai atsiranda terminio apdorojimo, suvirinimo ar liejimo procese, yra defektas, kurį reikia griežtai kontroliuoti apdirbant metalo medžiagas.
2. perkepimas
Perkepimas yra metalinė medžiaga kaitinimo procese, nes per aukšta temperatūra ir per ilgas laikymo laikas, todėl grūdų ribos tirpsta arba oksiduojasi, susidaro trapios fazės ar skylės ir kiti defektai. Pervirimo metalo organizacija yra rimtai pažeista, mechaninės savybės smarkiai mažėja, ar net visiškai praranda vertę. Perkepimas yra labai rimtas šildymo defektas, kuriam įvykus, vėlesnio apdorojimo metu dažnai būna sunku visiškai atkurti pradines medžiagos savybes.
Antra, perkaitimo ir perkepimo priežastys
1. Perkaitimo priežastys
- Kaitinimo temperatūra per aukšta: kaitinant metalines medžiagas, temperatūrai viršijus įprastą medžiagos kaitinimo diapazoną, grūdai pradės nenormaliai augti.
- Laikymo laikas per ilgas: esant aukštai temperatūrai, ilgai izoliuojant, grūdai turi pakankamai energijos ir laiko augti, todėl perkaista.
- Netikslus šildymo įrangos valdymas: netinkamas šildymo įrangos temperatūros valdymas arba sugedo temperatūros jutiklis, todėl tikroji šildymo temperatūra yra aukštesnė už nustatytą temperatūrą.
2. Perkaitimo priežastys
- Kaitinimo temperatūra per aukšta, o laikymo laikas per ilgas: kai kaitinimo temperatūra yra daug aukštesnė nei medžiagos lydymosi temperatūra arba kritinė temperatūra, o laikymo laikas per ilgas, grūdelių riba išsilydys arba oksiduosis.
- Šildymo terpės įtaka: kai kuriose šildymo terpėse, pvz., atmosferoje, kurioje yra oksiduojančių dujų, metalinės medžiagos yra labiau linkusios pervirti.
- Pačios medžiagos veiksniai: tam tikros metalinės medžiagos yra jautresnės perkaitimui ir perdegimui, pvz., medžiagos, kuriose yra daug anglies arba legiravimo elementai.
III. Perkaitimo ir perkepimo pasekmės
1. Poveikis mechaninėms savybėms
- Perkaitimas: metalo medžiagų perkaitimas, stambūs grūdeliai, susilpnėjusios grūdelių ribos, dėl to pablogėja stiprumas, kietumas ir kitos mechaninės savybės. Tuo pačiu metu dėl perkaitimo gali pablogėti medžiagos plastiškumas, sumažėti apdorojimo efektyvumas.
- Pervirimas: perkepta metalo medžiaga yra rimtai pažeista, susidaro trapios fazės arba skylės ir kiti defektai, dėl kurių smarkiai pablogėja mechaninės savybės. Pervirtos medžiagos dažnai negali atlaikyti įprasto apdorojimo ir apkrovų naudojimo ir netgi gali lūžti.
2. Poveikis apdorojimo našumui
- Perkaitimas: perkaitintos metalinės medžiagos dėl stambaus grūdo, apdirbant gali atsirasti įtrūkimų, deformacijų ir kitų defektų, apdirbimo sunkumų.
- Perkepimas: perkeptos metalinės medžiagos yra labai prastai apdirbamos, todėl jų negalima efektyviai pjaustyti, kalti ir atlikti kitas apdirbimo operacijas.
3. Poveikis tarnavimo laikui
- Perkaitimas: perkaitintos metalinės medžiagos dėl mechaninių savybių pablogėjimo sutrumpėja tarnavimo laikas. Esant aukštai temperatūrai, aukštam slėgiui ir kitoms atšiaurioms aplinkoms, perkaitintos medžiagos dažniau sugenda.
- Perkepimas: pervirtos metalinės medžiagos beveik visiškai prarado vertę, negali atlaikyti įprasto naudojimo apkrovos, eksploatavimo laikas itin trumpas.
Ketvirta, perkaitimo ir perkepimo korekcijos metodas
1. Perkaitimo korekcijos būdas
- Normalizuojantis apdorojimas: perkaitintoms metalinėms medžiagoms grūdams rafinuoti gali būti naudojamas normalizuojantis apdorojimas. Normalizuojantis apdorojimas yra medžiagos pašildymas iki kritinės temperatūros, viršijančios aukštesnę temperatūrą, kurį laiką palaikykite po oro aušinimo. Normalizuojantis apdorojimas gali pašalinti perkaitusią organizaciją ir atkurti normalią grūdėtumo struktūrą bei mechanines medžiagos savybes.
- Atkaitinimas: atkaitinimas taip pat yra veiksmingas perkaitimo pašalinimo būdas. Atkaitinimo apdorojimas yra medžiagos pašildymas iki tam tikros temperatūros, palaikymas tam tikrą laiką po aušinimo krosnyje. Atkaitinimo apdorojimas gali pašalinti vidinius įtempius, sumažinti kietumą ir pagerinti apdirbamumą. Atkaitinimas gali būti paprastas būdas ištaisyti tam tikrų medžiagų, kurioms nereikia didelio našumo, perkaitimo.
- Pakartotinis kaitinimas ir gesinimas: metalinėms medžiagoms, kurioms reikalingas didelis kietumas ir stiprumas, pvz., įrankių plienas ir guolių plienas, perkaitimui pašalinti galima naudoti pakartotinį kaitinimą ir gesinimą. Pakartotinis aušinimas apima medžiagos kaitinimą iki gesinimo temperatūros, palaikymą tam tikrą laiką ir greitą aušinimą. Pakartotinai kaitinant ir gesinant galima gauti smulkią martensitinę organizaciją ir pagerinti medžiagos kietumą bei stiprumą.
2. Perkaitimo korekcija
- Pervirimo paprastai negalima visiškai ištaisyti: pervirimas yra labai rimtas metalo medžiagų kaitinimo proceso defektas, kurį kartą įvykus, vėlesniu apdorojimu dažnai sunku visiškai atkurti pradines medžiagos savybes. Perkeptas medžiagas paprastai galima išvežti tik į metalo laužą arba kitiems tikslams ir kitoms priemonėms.
- Prevencinės priemonės: perkaitimo visiškai pašalinti negalima, todėl labai svarbu užkirsti kelią perkaitimui. Apdorojant metalines medžiagas, kaitinimo temperatūra ir laikymo laikas turi būti griežtai kontroliuojami, kad būtų išvengta per aukštos temperatūros arba per ilgas laikymo laikas. Tuo pačiu metu reikia sustiprinti šildymo įrangos priežiūrą ir remontą, kad būtų užtikrintas temperatūros reguliavimo tikslumas ir stabilumas. Be to, norint sumažinti perkaitimą, galima naudoti tokius metodus kaip apsauginis atmosferos šildymas arba vakuuminis kaitinimas.
