Wyżarzanie w metalurgii i materiałoznawstwie to obróbka cieplna, która zmienia właściwości fizyczne (i czasami właściwości chemiczne) materiału, aby zwiększyć jego plastyczność (zdolność do kształtowania bez pękania) i zmniejszyć jego twardość.
Podczas wyżarzania atomy migrują w sieci krystalicznej, a liczba przemieszczeń zmniejsza się, co prowadzi do zmiany plastyczności i twardości. Ten proces czyni go bardziej wykonalnym. W kategoriach naukowych wyżarzanie służy do zbliżenia metalu do jego stanu równowagi (w którym nie występują naprężenia działające na siebie w metalu).
Wyżarzanie powoduje zmianę fazy
W stanie ogrzanym, miękkim jednolita mikrostruktura metalu pozwoli na doskonałą ciągliwość i obrabialność. Aby przeprowadzić pełne wyżarzanie w metalach żelaznych, materiał musi zostać podgrzany powyżej swojej górnej temperatury krytycznej wystarczająco długo, aby w pełni przekształcić mikrostrukturę w austenit (żelazo o wyższej temperaturze, które może pochłaniać więcej węgiel).
Metal musi następnie być powoli chłodzony, zwykle przez umożliwienie mu ochłodzenia w piecu, aby umożliwić maksymalną transformację fazy ferrytowej i perlitowej.
Wyżarzanie i obróbka na zimno
Wyżarzanie jest powszechnie stosowane do zmiękczania metalu chłodne pracowanie, poprawić obrabialność i poprawić przewodność elektryczną. Jednym z głównych zastosowań wyżarzania jest przywrócenie plastyczności metalu.
Podczas obróbki na zimno metal może stwardnieć w takim stopniu, że dalsza praca spowoduje pękanie. Dzięki wcześniejszemu wyżarzaniu metalu obróbka na zimno może odbywać się bez ryzyka pękania. Wynika to z faktu, że wyżarzanie uwalnia naprężenia mechaniczne powstałe podczas obróbki lub szlifowania.
Proces wyżarzania
Duże piece są wykorzystywane do procesu wyżarzania. Wnętrze piekarnika musi być wystarczająco duże, aby umożliwić cyrkulację powietrza wokół kawałka metalu. W przypadku dużych elementów stosuje się opalane gazem piece przenośnikowe, natomiast piece z dnem samochodowym są bardziej praktyczne w przypadku mniejszych kawałków metalu. Podczas procesu wyżarzania metal ogrzewa się do określonej temperatury, w której może wystąpić rekrystalizacja.
Na tym etapie wszelkie usterki spowodowane deformacją metalu można naprawić. Metal utrzymuje się w stałej temperaturze przez określony czas, a następnie schładza do temperatury pokojowej. Proces chłodzenia należy przeprowadzać bardzo powoli, aby uzyskać wyrafinowaną mikrostrukturę.
Odbywa się to w celu zmaksymalizowania miękkości, zwykle przez zanurzenie gorącego materiału w piasku, popiele lub innej substancji o niskiej przewodności cieplnej. Alternatywnie można to zrobić, wyłączając piekarnik i pozwalając metalowi ostygnąć z piecem.
Leczenie mosiądzu, srebra i Coopera
Inne metale, takie jak mosiądz, srebro i miedź, mogą być w pełni wyżarzone w tym samym procesie, ale mogą być szybko schładzane, nawet woda zgaszone, aby zakończyć cykl. W takich przypadkach proces jest wykonywany przez podgrzanie materiału (zwykle do momentu rozjarzenia) przez chwilę, a następnie powolne pozostawienie go do ochłodzenia do temperatury pokojowej w nieruchomym powietrzu.
W ten sposób metal zostaje zmiękczony i przygotowany do dalszej pracy, takiej jak formowanie, tłoczenie lub formowanie. Inne formy wyżarzania obejmują wyżarzanie procesowe, normalizacjai wyżarzanie odprężające.