Термообработка

ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА.

       Термической обработкой стали называется совокупность технологических операций ее нагрева, выдержки и охлаждения в твердом состоянии с целью изменения ее структуры и создания у нее необходимых свойств: прочности, твердости, износостойкости, обрабатываемости или особых химических и физических свойств.

       Термообработка бывает предварительная и окончательная.

       Предварительная термообработка (отжиг поковок) проводится непосредственно после ковки с целью предотвращения появления флокенов, снижения твердости, для облегчения последующей механической обработки, уменьшения остаточных напряжений и подготовки структуры под окончательную термообработку.

       Окончательная термообработка (нормализация, закалка с высоким отпуском и т.д.) придает металлу требуемый уровень механических свойств, обеспечивает необходимую структуру.

       Отжигом называется процесс термообработки, состоящий из нагрева стали до заданной температуры, выдержки при этой температуре и последующего медленного охлаждения



       Закалка стали – процесс, состоящий из нагрева стали до определенной температуры, выдержки при этой температуре и быстрого охлаждения.



       Цель закалки – придание высокой твердости и прочности за счет получения неравновесных структур. Эти неравновесные структуры можно получить лишь при очень высоких скоростях охлаждения.

       Длительность выдержки при нагреве под закалку зависит от размеров гуделий и массы садки.

       В качестве закалочных сред (для быстрого охлаждения) используются вода, масло индустриальное и раствор щелочи.

       Охлаждающая способность жидкостей различна.

       Отпуск стали заключается в нагреве до определенных температур (более низких им при закалке), выдержке и охлаждении.

       Цель отпуска – перевести структуру стали в более равновесное состояние, придать стали требуемые свойства. Кроме того при отпуске снимаются внутренние напряжения, полученные при закалке.

       В зависимости от температуры, отпуск бывает низкий, средний, высокий.

       При низком отпуске сталь нагревается до температуры 150-3000С. Это приводит к снижению внутренних напряжений в стали. При низком отпуске твердость стали снижается незначительно.

       При среднем отпуске сталь нагревается до температуры 300-5000С. средний отпуск значительно понижает твердость и обеспечивает высокую вязкость стали. Среднему отпуску подвергают пружины, рессоры, штампы для холодной обработки.

       Высокий отпуск проводят при температуре 500-6800С. высокий отпуск значительно понижает твердость и сопротивление разрыву и повышает пластичность и ударную вязкость. Высокому отпуску подвергают валы, оси и т.д.

Химико-термическая обработка

       Химико-термической обработкой называют поверхностное насыщение стали соответствующим элементом (например – углеродом, азотом и т.д.) путем его диффузии в атомарном состоянии из внешней среды при высокой температуре.

       Цементацией называется процесс насыщения поверхностного слоя стали углеродом.

       Цель цементации – получение твердой и износостойкой поверхности. Цементация бывает двух видов: газовая цементация и цементация в твердом карбюризаторе. 

       В качестве твердого карбюризатора применяется активированный уголь (древесный уголь или каменноугольный полукокс) с активаторами.

       Газовую цементацию осуществляют нагревом изделия в среде газов, содержащих углерод: синтин, керосин и т.д.

       Окончательные свойства цементированных изделий достигаются в результате термической обработки, выполняемой после цементации – закалки и низкого отпуска. Это высокая твердость в цементированном слое и хорошие механические свойства сердцевины.

       Цементации подвергают низкоуглеродистые стали.

Контроль термической обработки

       Контроль термической обработки осуществляется определением механических свойств на образцах, а также замером твердости на приборах: Бриннель и Роквелл. Определение твердости на приборе Бриннель осуществляется путем вдавливания в поверхность детали стального шарика под нагрузкой







       





       По диаметру лунки после снятия нагрузки определяют твердость детали. Определение твердости методом Роквелла осуществляется путем вдавливания в поверхность детали алмазного конуса (под нагрузкой).







      





       По высоте отпечатка определяется твердость.

Оборудование для термообработки

       Печи – имеют газонепроницаемый корпус из листовой стали, обложенный огнеупорным кирпичом и теплоизоляционными материалами. На внутренних боковых стенках печей размещены нагреватели.

       Примеры обозначения модели печи и расшифровка:

       СШЗ – 10.10/10

       СНО – 8.16.5/10

       СВС – 100/13

       США – 8.24/7

       1-я буква С – вид нагрева – печь электрическая, сопротивления и т.д.

       2-я буква – основной конструктивный признак печи

                   Ш – шахтная

                   Н – камерная

                   В – ванна

                   и т.д.

       3-я буква – характер среды при нагреве

                   З – защитная

                   О – окислительная

                   С – соль, селитра

                   А – азот 

                   и т.д.

       цифры – рабочее пространство печи (размеры в дециметрах), за дробью температура в сотнях градусов С.