≡×МЕНЮ

• Ремонт
• Ремонт
• Вътрешен дизайн
• За всичко
• Относно ВиК

Как бързо да загреете метал у дома. Закаляване на метал у дома: правилно закаляване на стоманата. Как да втвърдите метала у дома

Термичната обработка на металите е един от основните начини за подобряване на техните механични и физико-химични характеристики: твърдост, якост и др.

Един вид термична обработка е закаляването. Успешно се използва от човека в занаятчийски начин от древни времена. През Средновековието този метод на термична обработка е бил използван за подобряване на здравината и твърдостта. метални предметибита: брадви, сърпове, триони, ножове, както и военни оръжияпод формата на копия, саби и др.

И сега те използват този метод за подобряване на характеристиките на метала, не само в индустриален мащаб, но и в домашни условия, предимно за закаляване на метални предмети от бита.

Закаляването се разбира като вид термична обработка на метал, състояща се в нагряването му до температура, при достигането на която настъпва промяна в структурата на кристалната решетка (полиморфна трансформация) и допълнително ускорено охлаждане във вода или маслена среда. Целта на тази термична обработка е да се увеличи твърдостта на метала.

Използва се и закаляване, при което температурата на нагряване на метала предотвратява извършването на полиморфна трансформация. В този случай се записва състоянието му, което е характерно за метала при температурата на нагряване. Това състояние се нарича свръхнаситен твърд разтвор.

Технологията за закаляване с полиморфна трансформация се използва главно за продукти от стоманени сплави. Цветните метали се подлагат на закаляване без постигане на полиморфна промяна.

След такава обработка стоманените сплави стават по-твърди, но в същото време стават по-крехки, губейки своята пластичност.

За да се намали нежеланата чупливост след нагряване с полиморфна промяна, се използва термична обработка, наречена закаляване. Извършва се при по-ниска температура с постепенно допълнително охлаждане на метала. По този начин се облекчава напрежението на метала след процеса на закаляване и се намалява неговата крехкост.

При втвърдяване без полиморфна трансформация няма проблем с прекомерна крехкост, но твърдостта на сплавта не достига необходимата стойност, следователно, по време на многократна топлинна обработка, наречена стареене, тя, напротив, се увеличава поради разлагането на свръхнаситен твърд разтвор.

Характеристики на закаляването на стоманата

Закаляват се предимно продукти от неръждаема стомана и сплави, предназначени за тяхното производство. Те имат мартензитна структура и се характеризират с повишена твърдост, което води до крехкост на продуктите.

Ако термично обработвате такива продукти чрез нагряване до определена температура, последвано от бързо темпериране, можете да постигнете увеличаване на вискозитета. Това ще позволи използването на такива продукти в различни области.

Видове закаляване на стоманата

В зависимост от предназначението изделия от неръждаема стомана, можете да закалите целия обект или само тази част от него, която трябва да работи и да има повишени якостни характеристики.

Следователно втвърдяването на продукти от неръждаема стомана е разделено на два метода: глобален и локален.

Охлаждаща среда

Постигане на необходимите свойства неръждаеми материалидо голяма степен зависи от избора на метод за охлаждане.

Различните видове неръждаема стомана се охлаждат по различен начин. Ако нисколегираните стомани се охлаждат във вода или нейни разтвори, тогава за неръждаемите сплави се използват маслени разтвори за тези цели.

Важно: При избора на среда, в която да се охлажда металът след нагряване, трябва да се има предвид, че охлаждането става по-бързо във вода, отколкото в масло! Например вода с температура 18°C ​​може да охлади сплав с 600°C за секунда, но маслото само със 150°C.

За да се получи висока твърдост на метала, охлаждането се извършва в поток студена вода. Също така, за да се увеличи ефектът на втвърдяване, се приготвя солен разтвор за охлаждане, като се добавят около 10% към водата. готварска сол, или използвайте кисела среда, в която има поне 10% киселина (обикновено сярна).

В допълнение към избора на охлаждаща среда, режимът и скоростта на охлаждане също са важни. Скоростта на понижаване на температурата трябва да бъде поне 150°C в секунда. Така за 3 секунди температурата на сплавта трябва да падне до 300°C. По-нататъшното намаляване на температурата може да се извърши при всяка скорост, тъй като структурата се фиксира в резултат на бързо охлаждане при ниски температуривече няма да се срине.

Важно: Прекалено бързото охлаждане на метала води до неговата прекомерна крехкост! Това трябва да се има предвид, когато се втвърдявате.

Разграничават се следните методи за охлаждане:

• Използва се една среда, когато продуктът се поставя в течност и се държи там до пълно охлаждане.
• Охлаждане в две течни среди: масло и вода (или физиологичен разтвор) за неръждаеми стомани. Продуктите от въглеродна стомана първо се охлаждат във вода, тъй като тя е бързо охлаждаща среда, а след това в масло.
• Използване на струен метод, когато частта се охлажда с поток от вода. Това е много удобно, когато трябва да втвърдите определена област от продукта.
• Използване на метода на стъпаловидно охлаждане в съответствие с температурните условия.

температура

Правилно температурен режимзакаляване на изделия от неръждаема стомана е важно условиетехните качества. За постижение добри характеристиките се нагряват равномерно до 750-850°C и след това бързо се охлаждат до температура 400-450°C.

Важно: Нагряването на метала над точката на рекристализация води до едрозърнеста структура, което влошава свойствата му: прекомерна крехкост, водеща до напукване!

За облекчаване на напрежението след нагряване до желаната температуравтвърдяване на метала, понякога се използва поетапно охлаждане на продуктите, като постепенно се намалява температурата на всеки етап на нагряване. Тази технология ви позволява напълно да премахнете вътрешното напрежение и да получите издръжлив продукт с необходимата твърдост.

Как да втвърдите метала у дома

Използвайки основни познания, можете да закалите стомана у дома. Нагряването на метал обикновено се извършва с помощта на огън, електрически муфелни пещи или газови горелки.

Закаляване на брадва на клада и във фурната

Ако е необходима допълнителна здравина домакински инструменти, например, за да направите брадвата по-издръжлива, тогава най-лесният начин да я втвърдите може да се направи у дома.

По време на производството осите са щамповани с маркировка, по която можете да идентифицирате степента на стомана. Ще разгледаме процеса на закаляване, използвайки инструментална стомана U7 като пример.

Технологията трябва да се изпълнява при спазване на следните правила:

1. Отгряване. Преди обработка затъпете острия ръб на острието и поставете брадвата в горяща тухлена фурна, за да се нагрее. Процесът на термична обработка трябва да се следи внимателно, за да се избегне прегряване (допустимото нагряване е 720-780 ° C). По-напредналите майстори разпознават температурата по цвета на топлината.

И начинаещите могат да разберат температурата с помощта на магнит. Ако магнитът спре да залепва за метала, това означава, че брадвата се е нагряла над 768°C (цвят червено-бордо) и е време да се охлади.

Използвайте покер, за да преместите горещата брадва до вратата на фурната, отстранете топлината по-дълбоко, затворете вратата и вентила, оставете нагрятия метал във фурната за 10 часа. Оставете брадвата постепенно да изстине с котлона.

2. Закаляване на стомана. Загрейте брадвата на огън, тенджера или котлон до тъмночервен цвят - температура 800-830°C (магнитът е спрял да магнетизира, изчакайте още 2-3 минути).

Закаляването се извършва в загрята вода (30°C) и масло. Спуснете острието на брадвата във водата на 3-4 см, като го движите енергично.

3. Освобождаване на острието на брадвата. Закаляването намалява крехкостта на стоманата и облекчава вътрешното напрежение. Шлайфайте метала с шкурка, за да различите по-добре цветовете на боята.

Поставете брадвата във фурната за 1 час при температура 270-320°C. След като престои, извадете и охладете на въздух.

Видео:топлинна обработка на брадва у дома, три етапа: отгряване, закаляване, темпериране.

Закаляване на ножа

Препоръчително е да използвате пещи за сами закаляване на метали. За битови предмети под формата на ножове, брадви и други най-подходящи са муфелните пещи малък размер. В тях можете да постигнете температура на втвърдяване много по-висока, отколкото на огън и е по-лесно да постигнете равномерно нагряване на метала.

Можете сами да направите такава печка. Можете да намерите много в интернет прости опциинеговите дизайни. В такива фурни можете да отоплявате метален продуктдо 700-900°C.

Нека да разгледаме как да втвърдим нож от неръждаема стомана у дома с помощта на електрическа муфелна пещ. За охлаждане вместо вода или масло се използва разтопен восък (може да се вземе от военно поделение).

Нагряването на метали и сплави се извършва или за намаляване на тяхната устойчивост на пластична деформация (т.е. преди коване или валцуване), или за промяна на кристалната структура, което се случва под въздействието на високи температури (топлинна обработка). Във всеки от тези случаи условията на процеса на нагряване оказват значително влияние върху качеството на крайния продукт.

Задачите, които трябва да се решат, предопределят основните характеристики на процеса на нагряване: температура, равномерност и продължителност.

Температурата на нагряване обикновено се нарича крайната температура на металната повърхност, при която тя може да бъде освободена от пещта в съответствие с изискванията на технологията. Стойността на температурата на нагряване зависи от химичен състав(марка) на сплавта и целта на нагряване.

Когато се нагрява преди обработка под налягане, температурата на заготовките, напускащи пещта, трябва да бъде доста висока, тъй като това спомага за намаляване на устойчивостта на пластична деформация и води до намаляване на консумацията на енергия за обработка, увеличаване на производителността на валцуване и ковашко оборудване, както и увеличаване на експлоатационния му живот.

Има обаче горна граница на температурата на нагряване, тъй като тя е ограничена от растежа на зърната, явленията на прегряване и изгаряне, както и ускоряването на окисляването на метала. По време на нагряването на повечето сплави, при достигане на точка, лежаща 30-100 ° C под линията на солидус на тяхната фазова диаграма, поради сегрегация и неметални включвания, на границите на зърната се появява течна фаза; това води до отслабване на механичната връзка между зърната и интензивно окисление по границите им; такъв метал губи сила и се разрушава по време на обработка под налягане. Това явление, наречено прегаряне, ограничава максималната температура на нагряване. Изгорял метал не може да се коригира с последваща топлинна обработка и е подходящ само за претопяване.

Прегряването на метала води до прекомерен растеж на зърната, което води до влошаване механични свойства. Следователно валцоването трябва да бъде завършено при температура, по-ниска от температурата на прегряване. Прегрятият метал може да бъде коригиран чрез отгряване или нормализиране.

Най-ниската граница на температурата на нагряване се определя въз основа на допустимата температура в края на обработката под налягане, като се вземат предвид всички топлинни загуби от детайла в заобикаляща средаи отделянето на топлина в него поради пластична деформация. Следователно за всяка сплав и за всеки тип формоване има определен температурен диапазон, над и под който детайлът не трябва да се нагрява. Тази информация е предоставена в съответните справочници.

Въпросът за температурата на нагряване е особено важен за такива сложни сплави, като високолегираните стомани, които по време на обработка под налягане показват голяма устойчивост на пластична деформация и в същото време са склонни към прегряване и изгаряне. Тези фактори определят по-тесен диапазон от температури на нагряване за високолегирани стомани в сравнение с въглеродните стомани.

В табл Като илюстрация, таблица 21-1 предоставя данни за някои стомани за максимално допустимата температура на нагряване преди обработка под налягане и за температурата на изгаряне.

При топлинна обработка температурата на нагряване зависи само от технологични изисквания, т.е. от вида на термичната обработка и нейния режим, определени от структурата и структурата на сплавта.

Равномерност на нагряванесе определя от величината на температурната разлика между повърхността и центъра (тъй като това обикновено е най-голямата разлика) на детайла, когато той бъде освободен от пещта:

∆T con = T con pov - T con c. Този показател също е много важен, тъй като твърде голяма температурна разлика в напречното сечение на детайла при нагряване преди обработка под налягане може да причини неравномерна деформация и при нагряване за топлинна обработка да доведе до непълнота на необходимите трансформации по цялата дебелина на метала, т.е. и в двата случая - дефекти крайни продукти. В същото време процесът на изравняване на температурата в металната секция изисква дълга експозициянего при висока температураповърхности.

Не се изисква обаче пълно равномерно нагряване на метала преди обработка под налягане, тъй като по време на транспортирането му от пещта до мелницата или пресата и валцуването (коване) неизбежно се получава изравняване на температурата в напречното сечение на блоковете и заготовките поради отделяне на топлина в околната среда от тяхната повърхност и топлопроводимост в метала. Въз основа на това допустимата температурна разлика в напречното сечение обикновено се взема според практическите данни по време на нагряване преди обработка под налягане в следните граници: за високолегирани стомани ∆ T con= 100δ; за всички други марки стомана ∆ T con= 200δ при δ<0,1 м и ∆T con= 300δ при δ > 0,2 м. Тук δ е нагрята дебелина на метала.

Във всички случаи температурната разлика по дебелината на детайла в края на нагряването му преди валцуване или коване не трябва да надвишава 50 °C, а при нагряване за термична обработка - 20 °C, независимо от дебелината на продукта. При нагряване на големи слитъци е позволено да ги освободите от пещта при ∆ T con <100 °С.

Друга важна задача на технологията за нагряване на метали е да осигури равномерно разпределение на температурата по цялата повърхност на заготовките или продуктите до момента на изваждането им от пещта. Практическата необходимост от това изискване е очевидна, тъй като при значително неравномерно нагряване по повърхността на метала (дори когато е постигната необходимата температурна разлика по дебелината), дефекти като неравномерен профил на крайния валцуван продукт или различни механични свойства на продукт, подложен на топлинна обработка, са неизбежни.

Осигуряването на температурна равномерност по повърхността на нагрятия метал се постига чрез правилния избор на пещ за нагряване на определен тип детайл или продукт и правилното разполагане на топлогенериращи устройства в него, създаващи необходимото температурно поле в работното пространство на пещта, взаимното разположение на детайлите и др.

Продължителност на нагряванедо крайната температура също е най-важният показател, тъй като производителността на пещта и нейните размери зависят от това. В същото време продължителността на нагряване до дадена температура определя скоростта на нагряване, т.е. промяната на температурата в дадена точка на нагрятото тяло за единица време. Обикновено скоростта на нагряване се променя с напредването на процеса и следователно се прави разлика между скоростта на нагряване в определен момент от времето и средната скорост на нагряване за разглеждания интервал от време.

Колкото по-бързо се извършва нагряването (т.е. колкото по-висока е скоростта на нагряване), толкова очевидно е по-висока производителността на пещта, при равни други условия. Въпреки това, в редица случаи скоростта на нагряване не може да бъде избрана толкова висока, колкото се желае, дори ако условията на външен топлопренос позволяват това да се случи. Това се дължи на някои ограничения, наложени от условията на процесите, които съпътстват нагряването на метала в пещи и са разгледани по-долу.

Процеси, които възникват при нагряване на метал.Когато металът се нагрява, неговата енталпия се променя и тъй като в повечето случаи топлината се подава към повърхността на блокове и детайли, тяхната външна температура е по-висока от температурата на вътрешните слоеве. В резултат на топлинно разширение на различни части от твърдо тяло с различна величина възникват напрежения, наречени термични.

Друга група явления са свързани с химични процеси на повърхността на метала при нагряване. Металната повърхност, която е при висока температура, взаимодейства с околната среда (т.е. продукти от горенето или въздух), в резултат на което върху нея се образува слой от оксиди. Ако някои елементи от сплавта взаимодействат с околната среда около метала, за да образуват газова фаза, тогава повърхността е изчерпана от тези елементи. Например, окисляването на въглерода в стоманата, когато се нагрява в пещи, причинява декарбонизация на повърхността.

Термичен стрес

Както беше отбелязано по-горе, в напречното сечение на блокове и заготовки, когато се нагряват, възниква неравномерно разпределение на температурата и следователно различните части на тялото са склонни да променят размера си в различна степен. Тъй като в едно твърдо тяло има връзки между всички негови отделни части, те не могат да се деформират независимо в съответствие с температурите, до които се нагряват. В резултат на това възникват топлинни напрежения поради температурни разлики. Външните, по-нагрети слоеве са склонни да се разширяват и следователно са в компресирано състояние. Вътрешните, по-хладни слоеве са обект на сила на опън. Ако тези напрежения не надвишават границата на еластичност на нагрятия метал, тогава при изравняване на температурата в напречното сечение термичните напрежения изчезват.

Всички метали и сплави имат еластични свойства до определена температура (например повечето марки стомана до 450-500 ° C). Над тази определена температура металите преминават в пластично състояние и топлинните напрежения, които възникват в тях, предизвикват пластична деформация и изчезват. Следователно температурните напрежения трябва да се вземат предвид при нагряване и охлаждане на стомана само в температурния диапазон от стайна температура до точката на преход на даден метал или сплав от еластично към пластично състояние. Такива напрежения се наричат ​​изчезващи или временни.

В допълнение към временните съществуват остатъчни температурни напрежения, които увеличават риска от разрушаване при нагряване. Тези напрежения възникват, ако слитъкът или детайлът преди това са били подложени на нагряване и охлаждане. При охлаждане външните слоеве на метала (по-студените) достигат по-рано температурата на преход от пластично към еластично състояние. При по-нататъшно охлаждане вътрешните слоеве са изложени на сили на опън, които не изчезват поради ниската пластичност на студения метал. Ако този слитък или заготовка се нагрее отново, тогава възникващите в тях временни напрежения ще бъдат насложени със същия знак върху остатъчните, което ще влоши опасността от пукнатини и разкъсвания.

В допълнение към временните и остатъчните температурни напрежения, напреженията, причинени от структурни промени в обема, също възникват по време на нагряване и охлаждане на сплавите. Но тъй като тези явления обикновено се случват при температури, надвишаващи границата на преход от еластично към пластично състояние, структурните напрежения се разсейват поради пластичното състояние на метала.

Връзката между деформациите и напреженията се установява от закона на Хук

σ= ( T av -T)

където β е коефициентът на линейно разширение; T ср- средна телесна температура; T- температура в даден участък от тялото; д- модул на еластичност (за много марки стомана стойността днамалява от (18÷22) . 10 4 MPa до (14÷17) . 10 4 MPa с повишаване на температурата от стайна температура до 500 °C; σ -- напрежение; v - коефициент на Поасон (за стомана v ≈ 0,3).

От голям практически интерес е намирането на максималната допустима температурна разлика в напречното сечение на тялото ∆T add = T повърхност - T цена. Най-опасните в този случай са напреженията на опън, така че те трябва да се вземат предвид при изчисляване на допустимата температурна разлика. Като якостна характеристика трябва да се вземе стойността на якостта на опън на сплавта σv.

След това, използвайки решения на проблеми с топлопроводимостта (виж глава 16) и налагайки им израз (21-1), за случая на редовен режим от втори вид, може по-специално да се получи:

за равномерно и симетрично нагрята безкрайна плоча

∆Tдопълнителен = 1,5 (1 - v) σ в /();

за равномерно и симетрично нагрят безкраен цилиндър

∆Tдопълнителен = 2 (1 - v) σ в /().

Допустимата температурна разлика, определена с помощта на формули (21-2) и (21-3), не зависи от размера на тялото и неговите термофизични характеристики. Размерите на тялото имат косвен ефект върху стойността на ∆ Tдопълнително, тъй като остатъчните напрежения в по-големите тела са по-големи.

Окисляване и декарбонизация на повърхността при нагряване.Окисляването на блокове и заготовки при нагряване в пещи е изключително нежелано явление, тъй като води до необратима загуба на метал. Това води до много големи икономически щети, което става особено очевидно, ако сравним цената на загубите на метал по време на окисляването с други разходи за обработка. Така, например, при нагряване на стоманени блокове в нагревателни кладенци, цената на метала, изгубен с мащаба, обикновено е по-висока от цената на горивото, изразходвано за нагряване на този метал, и цената на електроенергията, изразходвана за валцуването му. При нагряване на заготовки в пещи на цехове за дълги валцувания загубите от котлен камък са малко по-ниски, но все още са доста големи и са сравними по цена с разходите за гориво. Тъй като по пътя от блока до крайния продукт металът обикновено се нагрява няколко пъти в различни пещи, загубите от окисляване са доста значителни. В допълнение, по-високата твърдост на оксидите в сравнение с метала води до повишено износване на инструмента и увеличава процента на дефекти по време на коване и валцуване.

По-ниската топлопроводимост на оксидния слой, образуван върху повърхността на метала, увеличава времето за нагряване в пещите, което води до намаляване на тяхната производителност, при равни други условия, а разпадащите се оксиди образуват натрупвания от шлака върху дъното на пещта, което прави работа е трудна и води до увеличен разход на огнеупорни материали.

Появата на мащаб също прави невъзможно точното измерване на температурата на металната повърхност, зададена от технолози, което усложнява контрола на топлинния режим на пещта.

Споменатото по-горе взаимодействие с газовата среда в пещта на всеки елемент от сплавта е от практическо значение за стоманата. Намаляването на съдържанието на въглерод в него води до намаляване на твърдостта и якостта на опън. За получаване на зададените механични свойства на продукта е необходимо да се отстрани декарбонизираният слой (достигащ 2 mm), което увеличава сложността на обработката като цяло. Декарбонизацията на тези продукти, които впоследствие се подлагат на повърхностна топлинна обработка, е особено неприемлива.

Процесите на окисление на сплавта като цяло и нейните отделни примеси при нагряване в пещи трябва да се разглеждат заедно, тъй като те са тясно свързани помежду си. Например, според експериментални данни, когато стоманата се нагрява до температура от 1100°C и по-висока в атмосфера на конвенционална пещ, окисляването се извършва по-бързо от повърхностното обезвъглеродяване и полученият мащаб играе ролята на защитен слой, който предотвратява обезвъглеродяването. При по-ниски температури окисляването на много стомани (дори в силно окислителна среда) е по-бавно от обезвъглеродяването. Следователно стоманата, нагрята до температура от 700-1000 °C, може да има декарбонизирана повърхност. Това е особено опасно, тъй като температурният диапазон от 700-1000 °C е типичен за термична обработка.

Окисление на метали.Окислението на сплавите е процес на взаимодействие на окислителни газове с техните основни и легиращи елементи. Този процес се определя не само от скоростта на химичните реакции, но и от моделите на образуване на оксидния филм, който, докато расте, изолира металната повърхност от въздействието на окислителните газове. Следователно скоростта на растеж на оксидния слой зависи не само от хода на химичния процес на окисляване на стоманата, но и от условията на движение на металните йони (от металните и вътрешните слоеве на оксидите към външните) и кислородните атоми (от повърхността към вътрешните слоеве), т.е. при условията на протичащ физически процес на двупосочна дифузия.

Дифузионният механизъм на образуване на железни оксиди, подробно проучен от В. И. Архаров, определя трислойната структура на скалния слой, образуван при нагряване на стоманата в окислителна среда. Вътрешният слой (в съседство с метала) има най-високо съдържание на желязо и се състои главно от FeO (wustite): Fe B V 2 0 2 C| FeCX Точката на топене на вюстита е 1317 °C. Средният слой - магнетит Fe 3 0 4, с точка на топене 1565 ° C, се образува по време на последващото окисление на вюстит: 3FeO Ts 1 / 2 0 2 ift Fe s 0 4. Този слой съдържа по-малко желязо и е обогатен с кислород в сравнение с вътрешния слой, макар и не в същата степен като най-богатия на кислород хематит Fe 2 0 8 (точка на топене 1538 ° C): 2Fe 3 0 4 -f V 2 0 2 - C 3Fe 2 O s. Съставът на всеки слой не е постоянен в напречното сечение, но постепенно се променя поради примеси от повече (по-близо до повърхността) или по-малко (по-близо до метала) богати на кислород оксиди.

Окислителният газ при нагряване в пещи е не само свободен кислород, но и свързан кислород, който е част от продуктите на пълното изгаряне на горивото: CO 2 H 2 0 и S0 2. Тези газове, като O 2, се наричат ​​окислителни за разлика от редуциращите газове: CO, H 2 и CH 4, които се образуват в резултат на непълно изгаряне на гориво. Атмосферата в повечето горивни пещи е смес от N 2, C0 2, H 2 O и S0 2 с малко количество свободен кислород. Наличието на голямо количество редуциращи газове в пещта показва непълно изгаряне и недопустимо използване на гориво. Следователно атмосферата на пещите с конвенционално гориво винаги има окислителен характер.

Окислителната и редукционната способност на всички изброени газове по отношение на метала зависи от тяхната концентрация в атмосферата на пещта и от температурата на металната повърхност. Най-силният окислител е O2, следван от H2O, а CO2 има най-слаб окислителен ефект. Увеличаването на дела на неутрален газ в атмосферата на пещта намалява скоростта на окисление, което до голяма степен зависи от съдържанието на H 2 O и SO 2 в атмосферата на пещта. Наличието дори на много малки количества SO 2 в пещните газове рязко увеличава скоростта на окисление, тъй като на повърхността на сплавта се образуват нискотопими съединения от оксиди и сулфиди. Що се отнася до H 2 S, това съединение може да присъства в редуцираща атмосфера и ефектът му върху метала (заедно с SO 2) води до увеличаване на съдържанието на сяра в повърхностния слой. В този случай качеството на метала се влошава значително и сярата има особено вредно въздействие върху легираните стомани, тъй като те я абсорбират в по-голяма степен от обикновените въглеродни стомани, а никелът образува евтектика с ниска топимост със сяра.

Дебелината на получения слой от оксиди върху повърхността на метала зависи не само от атмосферата, в която се нагрява металът, но и от редица други фактори, които включват преди всичко температурата и продължителността на нагряване. Колкото по-висока е температурата на металната повърхност, толкова по-висока е скоростта на нейното окисление. Установено е обаче, че скоростта на растеж на оксидния слой нараства по-бързо след достигане на определена температура. По този начин окисляването на стоманата при температури до 600 ° C протича с относително ниска скорост, а при температури над 800-900 ° C скоростта на растеж на оксидния слой се увеличава рязко. Ако приемем степента на окисление при 900°C за единица, то при 950°C тя ще бъде 1,25, при 1000°C - 2, а при 1300 - 7.

Продължителността на времето, през което металът остава в пещта, има много силно влияние върху количеството образувани оксиди. Увеличаването на продължителността на нагряване до дадена температура води до растеж на оксидния слой, въпреки че скоростта на окисление намалява с времето поради удебеляването на получения филм и следователно намаляване на плътността на дифузионния поток на железни йони и кислород атоми през него. Установено е, че ако дебелината на окисления слой е δ 1 при нагряване т 1след това по време на нагряване t 2до същата температура дебелината на окисления слой ще бъде равна на:

δ 2 = δ1/( т 1/t 2) 1/2 .

Продължителността на нагряване на метала до дадена температура може да бъде намалена, по-специално, в резултат на повишаване на температурата в работната камера на пещта, което води до по-интензивен външен топлообмен и по този начин спомага за намаляване на дебелината на окисления слой.

Установено е, че факторите, влияещи върху интензивността на дифузията на кислород към повърхността на нагрятия метал от атмосферата на пещта, не оказват значително влияние върху растежа на оксидния слой. Това се дължи на факта, че процесите на дифузия в самата твърда повърхност протичат бавно и те са определящи. Следователно скоростта на движение на газа практически няма ефект върху окисляването на повърхността. Въпреки това моделът на движение на продуктите от горенето като цяло може да има забележим ефект, тъй като локалното прегряване на метала, причинено от неравномерно температурно поле на газовете в пещта (което може да бъде причинено от прекалено голям ъгъл на наклон на горелките, неправилното им разположение по височина и дължина на пещта и др.), неизбежно водят до локално интензивно окисление на метала.

Условията за движение на нагрети детайли вътре в пещите и съставът на нагрятата сплав също имат забележим ефект върху скоростта на нейното окисление. По този начин при движение на метал в пещ може да се получи механично отлепване и отделяне на получения оксиден слой, което допринася за по-бързото последващо окисляване на незащитените участъци.

Наличието на определени легиращи елементи в сплавта (например за стомана Cr, Ni, Al, Si и др.) може да осигури образуването на тънък и плътен, добре залепващ филм от оксиди, който надеждно предотвратява последващото окисление. Такива стомани се наричат ​​топлоустойчиви и имат добра устойчивост на окисляване при нагряване. В допълнение, стоманата с по-високо съдържание на въглерод е по-малко податлива на окисление от нисковъглеродната стомана. Това се обяснява с факта, че в стоманата част от желязото е в състояние, свързано с въглерода, под формата на железен карбид Fe 3 C. Въглеродът, съдържащ се в стоманата, когато се окислява, се превръща във въглероден оксид, дифундиращ към повърхността и предотвратяване на окисляването на желязото.

Обезвъглеродяване на повърхностния слой на стомана. Обезвъглеродяването на стомана по време на нагряване възниква в резултат на взаимодействието на газове с въглерод, който е или под формата на твърд разтвор, или под формата на железен карбид Fe 8 C. Реакциите на обезвъглеродяване в резултат на взаимодействието на различни газове с железен карбид може да продължи както следва:

Fe 3 C + H 2 O = 3Fe + CO + Н 2; 2Fe 3 C + O 2 = 6Fe + 2CO;

Fe 3 C + CO 2 = 3Fe + 2CO; Fe 3 C + 2H 2 = 3Fe + CH 4.

Подобни реакции възникват, когато тези газове взаимодействат с въглерод в твърд разтвор.

Скоростта на декарбонизацията се определя главно от процеса на двупосочна дифузия, който възниква под влиянието на разликата в концентрациите на двете среди. От една страна, обезвъглеродяващите газове дифундират към повърхностния слой на стоманата, а от друга, получените газообразни продукти се движат в обратна посока. В допълнение, въглеродът от вътрешните слоеве на метала се премества към повърхностния декарбонизиран слой. Както константите на скоростта на химичните реакции, така и коефициентите на дифузия нарастват с повишаване на температурата. Следователно дълбочината на декарбонизирания слой се увеличава с повишаване на температурата на нагряване. И тъй като плътността на дифузионния поток е пропорционална на разликата в концентрациите на дифузионните компоненти, дълбочината на декарбонизирания слой е по-голяма в случай на нагряване на високовъглеродна стомана, отколкото в случай на нагряване на нисковъглеродна стомана. Легиращите елементи, съдържащи се в стоманата, също играят роля в процеса на обезвъглеродяване. По този начин хромът и манганът намаляват коефициента на дифузия на въглерода, докато кобалтът, алуминият и волфрамът го увеличават, съответно предотвратявайки или насърчавайки декарбонизацията на стоманата. Силицият, никелът и ванадият нямат значителен ефект върху обезвъглеродяването.

Газовете, които образуват атмосферата на пещта и причиняват декарбонизация, включват H 2 0, CO 2, O 2 и H 2. H20 има най-силен декарбонизиращ ефект върху стоманата, а H2 има най-слаб. В този случай декарбонизиращата способност на CO 2 се увеличава с повишаване на температурата, а декарбонизиращата способност на сухия H 2 намалява. Водородът в присъствието на водна пара има много силен обезвъглеродяващ ефект върху повърхностния слой на стоманата.

Защита на стоманата от окисление и обезвъглеродяване.Вредните ефекти от окисляването и декарбонизацията на метала по време на нагряване върху неговото качество изискват приемането на мерки за предотвратяване на тези явления. Най-пълната защита на повърхността на блокове, заготовки и части се постига в пещи, където е изключено излагане на окислителни и декарбонизиращи газове. Тези пещи включват солни и метални вани, както и пещи, при които нагряването се извършва в контролирана атмосфера. В пещите от този тип или нагретият метал е изолиран от газове, обикновено затворен със специален запечатан муфел, или самият пламък се поставя вътре в така наречените лъчисти тръби, топлината от които се прехвърля към нагретия метал без контакт с него с окислителни и декарбонизиращи газове. Работното пространство на такива пещи е изпълнено със специални атмосфери, чийто състав се избира в зависимост от технологията на нагряване и класа на сплавта. Защитните атмосфери се подготвят отделно в специални инсталации.

Също така е известен метод за създаване на слабо окислителна атмосфера директно в работното пространство на пещите, без заглушаване на метал или пламък. Това се постига поради непълно изгаряне на горивото (с коефициент на разход на въздух 0,5-0,55). Съставът на продуктите от горенето включва CO и H a заедно с продуктите от пълното изгаряне на CO 2 и H 2 O. Ако съотношението на CO / C02 и H 2 / H 2 O е не по-малко от 1,3, тогава нагряването на метала в такава среда протича почти без окисляване на повърхността му.

Намаляването на окисляването на металната повърхност при нагряването й в горивни пещи с открит пламък (които съставляват по-голямата част от пещния парк на металургичните и машиностроителните заводи) може също да се постигне чрез намаляване на продължителността на престоя му при висока температура на повърхността . Това се постига чрез избора на най-рационалния режим на нагряване на метала в пещта.

Изчисленията на нагряване на метал в пещи се извършват, за да се определи температурното поле на слитък, заготовка или готов продукт въз основа на условията, продиктувани от технологичната цел на нагряване. В този случай се вземат предвид ограниченията, наложени от процесите, протичащи по време на отопление, както и законите на избрания режим на отопление. Често се разглежда проблемът за определяне на времето за нагряване до дадена температура, при условие че до края на престоя му в пещта (последното при масивни тела) се осигури необходимата равномерност. В този случай промените в температурата на нагряващата среда обикновено се определят от закона, като се избира режим на нагряване в зависимост от степента на термична масивност на метала. За да се определи степента на топлинна масивност и за последващото изчисляване на нагряването, въпросът за нагрятата дебелина на слитъка или детайла е много важен.

Налагало ли ви се е да режете или изрязвате нещо метално със собствените си ръце? Ако да, тогава вероятно имате въпрос как да направите това. Разбира се, винаги можете да използвате добра стара метална ножовка, но какво ще стане, ако не говорим за тънък поцинкован лист, а например за дебелостенна тръба?

Тук, разбира се, ножовка може да помогне, но ще бъдат изразходвани непропорционално много време и усилия. Това означава, че е необходим по-радикален подход и в тази статия ще говорим за това как да режем метал и най-добрия начин да го направим.

Рязане на метал с мелница

Не е известно със сигурност защо този инструмент е наречен така. Основната версия е, че първата страна производител е България, но всъщност това е само версия.

Когато избират с какво да режат метал, повечето хора предпочитат ъглошлайф, тъй като, за разлика от газовото оборудване, цената му е много по-ниска и не са необходими специални умения за работа с него.

От друга страна, мнозина много се страхуват да работят с ъглошлайф поради високата му мощност и опасност. Всъщност няма нищо сложно, основното е да спазвате стриктно мерките за безопасност и да не пренебрегвате дори малките неща.

При работа с метал не може да има дреболии и всички металорежещи инструменти представляват определена опасност. Инструкциите за безопасност при работа с режещи инструменти са подходящи както за големи мелници с мощност над два киловата, така и за много малки, които въпреки компактния си размер могат да причинят значителна вреда на здравето.

Този инструмент реже метал чрез въртене на абразивен диск, чиято дебелина може да варира в зависимост от метала, който трябва да се реже. Колкото по-тънка е стената на стоманения продукт, толкова по-тънък ще бъде металният режещ диск.

В тази статия няма да говорим за това колко важни са предпазните мерки. Това винаги е приоритетен въпрос, но ако нямате опит в работата с ъглошлайф, тогава специално за вас ще дадем няколко тънкости, които трябва да знаете, за да не навредите на здравето си.

Няколко важни точки

Така:

• От съображения за безопасност въртенето на диска трябва да става по посока на среза, тоест към лицето, което реже метала, но като правило тази позиция не е много удобна и е много по-лесна, когато потокът от искрите са насочени напред. По принцип тук няма съществени ограничения, всичко зависи от личното удобство на оператора на инструмента.
• Когато режете метал, използвайте само подходящи остриета. Дисковете за камък или дърво са с по-ниска плътност и при контакт със стоманена повърхност бързо се разпръскват и фрагментите могат да наранят вас или околните.

• Не работете без защитно покритие. Насочва искрите настрани, за да не летят в лицето ви. Освен това е единственото спасение в случай, че дискът захапе и се разпадне.
• Не режете метала далеч от вас. Това прави много по-вероятно дискът да захапе. Посоката на рязане винаги трябва да е към ножа.
• Дръжте инструмента нивелиран. Рязането под ъгъл ще доведе до огъване и счупване на диска, а фрагментите, които излитат с такава скорост, могат да причинят значителна вреда на здравето.

• Никога не използвайте режещо острие за почистване на повърхността. Има специални дискове за оголване, които се различават по дебелина и плътност.
• Някои видове мелници използват само дискове със собствена марка. Това се дължи на разликата в броя на оборотите, така че ако сте собственик на марков инструмент, използвайте дискове само под тази марка.

• Никога не използвайте дискове с различен размер. Всеки размер е предназначен за инструмент с определен брой обороти. Така че, ако поставите малък или среден диск върху голяма мелница, той просто ще се спука.
• Не пестете пари. Ако на диска се появи пукнатина или не сте я забелязали при покупката, незабавно я изхвърлете в кошчето. Случайното напукване по време на рязане може да завърши много зле за вас. Не забравяйте, че цената на диска не струва живота и здравето ви.

• Винаги обръщайте голямо внимание на това, което е пред вас, докато работите. Искрите, летящи изпод ъглошлайфа, могат да запалят дърво, пластмаса и други запалими материали. Освен това не трябва да работите с ъглошлайф близо до бензин или газ.
• Преди да режете метал с мелница, уверете се, че е позиционирана правилно. При рязане частта, която ще се реже, не трябва да се вижда, в противен случай дискът може да захапе.

важно! Никога не се страхувайте от инструмент, независимо колко опасен изглежда или колко силен е. Знаейки как да режете метал правилно, гарантирано няма да се нараните.

И така, разбрахме мелницата, но това далеч не е единственият инструмент за рязане на метал. И по-долу ще разгледаме други опции, но засега ви препоръчваме да гледате видеоклипа в тази статия, който говори за рязане на метали и режещи инструменти. Междувременно продължаваме напред.

Други металорежещи инструменти

Разбира се, можете да режете всичко с мелница, основното е да изберете правилния диск за него. Но тази опция не винаги е най-удобната и практична. Ето само няколко момента, когато рязането на метал с друг инструмент е по-подходящо.

• Ако материалът е поцинкован. Поради високите скорости мелницата просто изгаря покритието и от него не остава и следа.
• Боядисаният материал също се реже най-добре с ножици за метал. Те ще защитят покритието и няма да го изгорят.

• По-целесъобразно е да режете метал с ножовка, ако е под напрежение, например, ако е отоплителна тръба, затворена в системна верига.
• По-добре е да режете метал с дебелина над 10 милиметра с газов нож, тъй като мелницата може просто да не успее да се справи с него.

важно! Умишлено няма да разкажем в тази статия как да режем метал с нож, тъй като това изисква специални знания и опит. Никога не се опитвайте сами да стартирате режещата горелка. Това може да доведе до експлозия на пропан или пожар.

Това не е пълен списък с моменти, когато е по-добре да избягвате използването на ъглошлайф, но всички изброени ситуации са много чести в ежедневието. И така, какво трябва да използвате за работа?

Нека да разгледаме най-популярните и достъпни алтернативни инструменти за рязане на метал:

• Режеща горелка. Трудно е да наречем този инструмент достъпен, но не можем да го пренебрегнем, тъй като в някои случаи това е единственият инструмент, който може да се справи със задачата. Например, при рязане на дебели метали, единствената алтернатива на резачката може да бъде лазерът, а такъв инструмент не се предлага за битови нужди.
• Ножовка за метал. Този инструмент, като правило, е в арсенала на всеки домашен майстор. Рязането на метал с ножовка е трудоемко и проблематично, но на някои труднодостъпни места е възможно да се стигне само до него.

• Ножица за метал. Разбира се, няма да можете да отрежете тръба с такъв инструмент, но ако трябва например да отхапете профил за гипсокартон, тогава просто няма да намерите по-добър вариант. Лесни за работа и безопасни, не разрушават цинковото покритие и боята.
• Ножици за преса. Този инструмент е предназначен за рязане на тел или фитинги. В зависимост от размера, ножиците могат да разделят пръчка с диаметър до 20 милиметра и са много по-удобни за работа от мелачка.

Както можете да видите, изборът е много богат и трябва да изберете инструмент в зависимост от конкретната ситуация. Разбира се, трудно е да се конкурирате с ъглошлайф, но не винаги е възможно да го използвате и тогава алтернативните опции ще дойдат на помощ.

И в заключение бих искал да ви напомня още веднъж - винаги спазвайте мерките за безопасност и използвайте лични предпазни средства. Никоя работа не си струва да рискувате здравето или дори живота си.

Процесът на закаляване на стоманата ви позволява да увеличите твърдостта на продукта с около 3-4 пъти. Много производители извършват подобен процес по време на производството, но в някои случаи той трябва да се повтори, тъй като твърдостта на стоманата или друга сплав е ниска. Ето защо много хора се чудят как да втвърдят метала у дома?

Методика

За да извършите работата по втвърдяване на стомана, трябва да вземете предвид как правилно се извършва такъв процес. Закаляването е процес на увеличаване на твърдостта на повърхността на желязо или сплав, който включва нагряване на образец до висока температура и след това охлаждане. Въпреки факта, че на пръв поглед въпросният процес е прост, различните групи метали се различават по своята уникална структура и характеристики.

Топлинната обработка у дома е оправдана в следните случаи:

1. Ако е необходимо, укрепете материала, например на режещия ръб. Пример за това е втвърдяването на длета и длета.
2. Ако е необходимо да се увеличи пластичността на обект. Това често е необходимо в случай на горещо коване.

Професионалното закаляване на стоманата е скъп процес. Цената на 1 кг нарастваща повърхностна твърдост струва приблизително 200 рубли. Възможно е да се организира втвърдяване на стомана у дома само като се вземат предвид всички характеристики на увеличаване на повърхностната твърдост.

Характеристики на процеса

Стоманата може да бъде закалена, като се вземат предвид следните точки:

1. Отоплението трябва да става равномерно. Само в този случай структурата на материала е хомогенна.
2. Стоманата трябва да се нагрява без образуване на черни или сини петна, което показва силно прегряване на повърхността.
3. Пробата не може да бъде нагрята до екстремно състояние, тъй като промените в структурата ще бъдат необратими.
4. Яркочервеният цвят на метала показва, че стоманата е нагрята правилно.
5. Охлаждането също трябва да се извършва равномерно, за което се използва водна баня.

Оборудване и характеристики на процеса

Често се използва специално оборудване за нагряване на повърхността. Това се дължи на факта, че нагряването на стомана до точката на топене е доста трудно. У дома често се използва следното оборудване:

1. електрическа фурна;
2. горелка;
3. термична фурна;
4. голям огън, който е заобиколен, за да пренасочи топлината.

Когато избирате източник на топлина, трябва да вземете предвид факта, че частта трябва да бъде напълно поставена във фурната или огъня, върху който се извършва отоплението. Също така ще бъде правилно да изберете оборудване въз основа на вида метал, който ще се обработва. Колкото по-висока е якостта на структурата, толкова повече сплавта се нагрява, за да придаде пластичност.

В случаите, когато трябва да се закали само част от детайла, се използва струйно закаляване. Той предвижда струя студена вода да удари само определена част от детайла.

Водна баня или варел или кофа често се използват за охлаждане на стомана. Важно е да се има предвид фактът, че в някои случаи се извършва постепенно охлаждане, в други то е бързо и рязко.

Повишена твърдост при открит огън

В ежедневието втвърдяването често се извършва на открит огън. Този метод е подходящ само за еднократен процес на увеличаване на повърхностната твърдост.

Цялата работа може да бъде разделена на няколко етапа:

1. Първо трябва да направите огън;
2. по време на запалването на огъня се подготвят два големи контейнера, които ще съответстват на размера на частта;
3. За да може огънят да произвежда повече топлина, трябва да осигурите голямо количество въглища. те дават много топлина за дълго време;
4. единият контейнер трябва да съдържа вода, а другият - моторно масло;
5. трябва да се използват специални инструменти за задържане на горещата част, която се обработва. Във видеото често можете да видите ковашки клещи, които са най-ефективни;
6. След като подготвите необходимите инструменти, трябва да поставите предмета в самия център на пламъка. в този случай частта може да бъде заровена в самите дълбини на въглищата, което ще осигури нагряване на метала до стопимо състояние;
7. въглищата, които са ярко бели, са по-горещи от другите. Процесът на топене на метал трябва да се наблюдава внимателно. пламъкът трябва да е пурпурен, но не бял. ако огънят е бял, тогава има възможност за прегряване на метала. в този случай производителността се влошава значително и експлоатационният живот се намалява;
8. правилният цвят, равномерен по цялата повърхност, определя равномерното нагряване на метала;
9. ако настъпи потъмняване до син цвят, това показва силно омекване на метала, т.е. той става прекалено пластичен. това не трябва да се допуска, тъй като структурата е значително нарушена;
10. когато металът е напълно нагрят, той трябва да бъде отстранен от източника на висока температура;
11. след това горещият метал трябва да се постави в съд с масло с честота 3 секунди;
12. Последният етап може да се нарече потапяне на детайла във вода. В този случай водата периодично се разклаща. Това се дължи на факта, че водата бързо се нагрява около продукта.

Когато извършвате работа, трябва да внимавате, тъй като горещото масло може да причини увреждане на кожата. Във видеото можете да обърнете внимание какъв цвят трябва да бъде повърхността, когато се постигне желаната степен на пластичност. Но за втвърдяване на цветни метали често е необходимо да бъдат изложени на температури в диапазона от 700 до 900 градуса по Целзий. Нагряването на цветни сплави на открит огън е практически невъзможно, тъй като е невъзможно да се постигне такава температура без специално оборудване. Пример за това е използването на електрическа пещ, която може да нагрее повърхността до 800 градуса по Целзий.

Основни методи и методи за преобразуване на електрическа енергия в топлинакласифицирани както следва. Прави се разлика между директно и индиректно електрическо отопление.

При директно електрическо отоплениепреобразуването на електрическата енергия в топлинна енергия възниква в резултат на преминаването на електрически ток директно през нагрято тяло или среда (метал, вода, мляко, почва и др.). При индиректно електрическо отоплениеЕлектрическият ток преминава през специално нагревателно устройство (нагревателен елемент), от което топлината се предава на нагрятото тяло или среда чрез топлопроводимост, конвекция или излъчване.

Има няколко вида преобразуване на електрическата енергия в топлинна, които определят Електрически методи за отопление.

Протичането на електрически ток през електропроводими твърди тела или течни среди е придружено от отделяне на топлина. Съгласно закона на Джаул-Ленц количеството топлина е Q=I 2 Rt, където Q е количеството топлина, J; I - силаток, А; R - тяло или средно съпротивление, Ohm; t - време на текущия поток, s.

Съпротивителното нагряване може да се извърши чрез контактни и електродни методи.

Контактен методизползва се за нагряване на метали както на принципа на директно електрическо нагряване, например в електроконтактни заваръчни машини, така и на принципа на непряко електрическо нагряване - в нагревателни елементи.

Електроден методизползва се за нагряване на неметални проводими материали и среди: вода, мляко, сочни фуражи, почва и др. Нагретият материал или среда се поставя между електродите, към които се прилага променливо напрежение.

Електрическият ток, протичащ през материала между електродите, го загрява. Обикновената (недестилирана) вода провежда електрически ток, тъй като винаги съдържа определено количество соли, основи или киселини, които се дисоциират на йони, които са носители на електрически заряди, тоест електрически ток. Подобен е характерът на електропроводимостта на мляко и други течности, почва, сочни фуражи и др.

Директното нагряване на електрода се извършва само с променлив ток, тъй като постоянният ток причинява електролиза на нагрятия материал и неговото влошаване.

Електрическото съпротивително отопление намери широко приложение в производството поради своята простота, надеждност, гъвкавост и ниска цена на нагревателните устройства.

Електродъгово отопление

В електрическа дъга, която възниква между два електрода в газообразна среда, електрическата енергия се преобразува в топлинна енергия.

За да стартирате дъгата, електродите, свързани към източника на захранване, се докосват за момент и след това бавно се отделят. Контактното съпротивление в момента на разпръскване на електродите се нагрява силно от преминаващия през него ток. Свободните електрони, постоянно движещи се в метала, ускоряват движението си с повишаване на температурата в точката на контакт на електродите.

С повишаването на температурата скоростта на свободните електрони се увеличава толкова много, че те се откъсват от метала на електродите и летят във въздуха. Докато се движат, те се сблъскват с молекулите на въздуха и ги разделят на положително и отрицателно заредени йони. Въздушното пространство между електродите се йонизира, което става електропроводимо.

Под въздействието на напрежението на източника положителните йони се втурват към отрицателния полюс (катод), а отрицателните йони към положителния полюс (анод), като по този начин образуват дълъг разряд - електрическа дъга, придружен от отделяне на топлина. Температурата на дъгата не е еднаква в различните й части и за металните електроди е: на катода - около 2400 °C, на анода - около 2600 °C, в центъра на дъгата - около 6000 - 7000 °C. .

Има директно и индиректно електродъгово нагряване.Основното практическо приложение е директно електродъгово нагряване в инсталации за електродъгово заваряване. При индиректни нагревателни инсталации дъгата се използва като мощен източник на инфрачервени лъчи.

Ако парче метал се постави в променливо магнитно поле, тогава в него ще се индуцира променлива e. d.s, под въздействието на които ще възникнат вихрови токове в метала. Преминаването на тези токове в метала ще доведе до нагряването му. Този метод на нагряване на метал се нарича индукция. Дизайнът на някои индукционни нагреватели се основава на използването на ефекта на повърхността и ефекта на близост.

За индукционно нагряване се използват индустриални (50 Hz) и високочестотни токове (8-10 kHz, 70-500 kHz). Индукционното нагряване на метални тела (детали, заготовки) е най-разпространено в машиностроенето и ремонта на оборудване, както и за закаляване на метални части. Индукционният метод може да се използва и за загряване на вода, почва, бетон и пастьоризиране на мляко.

Диелектрично отопление

Физическата същност на диелектричното нагряване е следната. В твърди тела и течности с лоша електрическа проводимост (диелектрици), поставени в бързо променящо се електрическо поле, електрическата енергия се преобразува в топлинна енергия.

Всеки диелектрик съдържа електрически заряди, свързани чрез междумолекулни сили. Тези заряди се наричат ​​свързани за разлика от свободните заряди в проводящите материали. Под въздействието на електрическо поле свързаните заряди се ориентират или изместват по посока на полето. Изместването на свързаните заряди под въздействието на външно електрическо поле се нарича поляризация.

В променливо електрическо поле има непрекъснато движение на заряди и следователно на молекули, свързани с тях чрез междумолекулни сили. Енергията, изразходвана от източника за поляризиране на молекулите на непроводимите материали, се освобождава под формата на топлина. Някои непроводими материали съдържат малко количество свободни заряди, които под въздействието на електрическо поле създават малък проводящ ток, което допринася за отделянето на допълнителна топлина в материала.

По време на диелектричното нагряване материалът, който трябва да се нагрее, се поставя между метални електроди - кондензаторни пластини, към които се подава високочестотно напрежение (0,5 - 20 MHz и по-високо) от специален високочестотен генератор. Инсталацията за диелектрично отопление се състои от високочестотен лампов генератор, силов трансформатор и сушилно устройство с електроди.

Високочестотното диелектрично нагряване е обещаващ метод за нагряване и се използва главно за сушене и топлинна обработка на дървесина, хартия, храни и фуражи (сушене на зърно, зеленчуци и плодове), пастьоризация и стерилизация на мляко и др.

Електронно лъчево (електронно) нагряване

Когато поток от електрони (електронен лъч), ускорен в електрическо поле, срещне нагрято тяло, електрическата енергия се преобразува в топлинна. Характеристика на електронното отопление е неговата висока плътност на концентрация на енергия, възлизаща на 5x10 8 kW/cm2, което е няколко хиляди пъти по-високо, отколкото при електродъгово отопление. Електронното отопление се използва в промишлеността за заваряване на много малки части и топене на изключително чисти метали.

В допълнение към разгледаните методи за електрическо отопление, той се използва и в производството и бита. инфрачервено отопление (облъчване).