headerphoto

Виды термической и химико-термической обработки стали

Процессы термической обработки стали заключаются в ее нагреве и охлаждении, что вызывает изменение внутреннего строения, а следовательно, и свойств. К основным видам термической обработки относятся отжиг, нормализация, закалка, отпуск, патентирование и термомеханическая обработка.

Отжиг — это нагрев металла до 200—1200°C, длительная выдержка при этой температуре и медленное (иногда вместе с печью) охлаждение В зависимости от исходного состояния стали и температуры нагрева различают полный, неполный, низкий, изотермический, сфероидизирующий, гомогенизационный, рекристаллизационный отжиг, а также отжиг для снятия остаточных напряжений.

Полный отжиг применяется для сортового проката, поковок и фасонных отливок из стали с целью создания мелкозернистой структуры, повышения вязкости и пластичности Температура нагрева 730—950°C.

Неполный отжиг применяется для снижения твердости сталей и улучшения их обрабатываемости резаньем. Он осуществляется при температурах 730—950°C.

Изотермический отжиг (930—950°C) используют обычно для штамповок, заготовок инструментов и других изделий небольшого размера из легированных сталей с целью улучшения обрабатываемости резаньем и повышения чистоты поверхности.

Низкому отжигу (650—680°C) подвергается обычно сортовой прокат из легированной стали (для снижения твердости) или углеродистые стали, если они предназначены для обработки резаньем, холодной высадки или волочения.

Сфероидизирующий отжиг (750—820°C) проводится для снижения твердости, повышения показателей относительного удлинения и сужения

Гомогенизационный (диффузионный) отжиг (1100—1200°C) применяется для слитков и крупных отливок из легированной стали с целью уменьшения ликвации, рекристаллизационный (650—760°C) — для устранения наклепа и повышения пластичности стали, деформированной в холодном состоянии,

Отжиг для снятия остаточных напряжений (200—700°C) применяют для уменьшения внутренних напряжений изделий, полученных литьем, сваркой, резаньем и др.

2. Нормализация — это нагрев стали до 850—950°C, непродолжительная выдержка и охлаждение на воздухе. В результате измельчается зерно полученных при литье, прокатке, ковке или штамповке изделий и заготовок. Нормализация широко применяется вместо отжига и закалки. Закалка — это нагрев стали до 227—860°C, выдержка и быстрое охлаждение в воде, масле или другой среде. Ее применяют для повышения твердости, износостойкости и прочности инструментальных сталей, а также прочности, твердости, достаточно высокой износостойкости и пластичности конструкционных сталей. Основные параметры закалки — температура нагрева и скорость охлаждения. Последняя оказывает решающее влияние на результат закалки.

Для повышения твердости, износостойкости и предела выносливости обрабатываемого изделия при сохранении вязкой и восприимчивой к ударным нагрузкам его сердцевины осуществляют поверхностную закалку. Наиболее часто применяется поверхностная закалка с индукционным нагревом током высокой частоты. Для этого изделия помещают в переменное магнитное поле. Нагрев осуществляется вследствие теплового действия индуктируемого в изделие тока. Поверхностной индукционной закалке, как правило, подвергаются углеродистые стали с содержанием углерода от 0,4 до 0,5 %.

Чтобы уменьшить хрупкость и внутренние напряжения, вызванные закалкой, а также получить сталь с оптимальным сочетанием прочности, пластичности и ударной вязкости, ее подвергают отпуску. Этот процесс представляет собой нагрев металла до 200—680°C, выдержку и последующее охлаждение с определенной скоростью.

Различают отпуск низкотемпературный (для режущего и мерительного инструмента из углеродистых и низколегированных сталей), среднетемпературный (для пружин и штампов) и высокотемпературный (для среднеуглеродистых конструкционных сталей, к которым предъявляются высокие требования по пределу выносливости и ударной вязкости).

Патентирование — это процесс нагрева стали до 870— 950°C, охлаждения до 450—550°C, длительной выдержки при этой температуре и дальнейшего охлаждения на воздухе или в воде. Патентирование проводится для улучшения пластичности проволоки перед последующим ее волочением.

Термомеханическая обработка представляет собой сочетание пластической деформации (прокатки, ковки, штамповки и других способов обработки давлением) и закалки. В результате одновременно повышается сопротивление пластической деформации и разрушению.

Химико-термические методы обработки стали предполагают изменение не только структуры, но и химического состава ее поверхности Это осуществляется диффузионным насыщением поверхностного слоя соответствующими элементами, т. е нагревом стального изделия до заданной температуры и выдерживанием его в среде этих элементов. Наиболее распространенными видами химико-термической обработки являются цементация, азотирование, нитроцементация, цианирование, борирование, силицирование и диффузионная металлизация.

Цементация (науглероживание) — это процесс насыщения поверхности стали углеродом при температуре 930—950°C. После цементации изделия подвергаются закалке и низкому отпуску В результате их поверхность становится более твердой (при температурах до 200— 225°C), износостойкой, выносливой при изгибе и кручении Цементация проводится в твердой или газообразной насыщающей среде (карбюризаторе). В качестве твердого карбюризатора используется древесный уголь или каменноугольный полукокс и торфяной кокс с углекислым: барием и кальцинированной содой. В качестве газообразного карбюризатора используют природный газ.

Азотирование — это процесс насыщения поверхности стали азотом при нагреве до температуры 500—650°C в среде аммиака Посредством азотирования поверхности стали придается высокая твердость (сохраняется при нагреве до температуры 450—550°C), износостойкость, сопротивление коррозии.

Нитроцементация — это процесс насыщения поверхности стали одновременно углеродом и азотом при 840— 860°C в среде природного газа и аммиака. В результате повышается твердость и износостойкость поверхностного слоя стальных деталей

Цианирование — это процесс насыщения поверхности стали одновременно углеродом и азотом при 820—950°C в расплавленных  цианистых  солях для повышения ее твердости, износостойкости и предела выносливости.

Борирование — это процесс насыщения поверхности стали бором при 850—950°C для повышения ее твердости, абразивной, коррозионной износостойкости и теплостойкости.

Силицирование — это процесс насыщения поверхности кремнием. Силицированный слой стали отличается высокой коррозионной стойкостью в морской воде, химической стойкостью в азотной, серной и соляной кислотах, а также устойчивостью против износа. Диффузионная металлизация — это процесс насыщения поверхности стали алюминием, хромом, цинком и другими металлами, придающими ей те или иные свойства. Насыщение алюминием (алитирование) производится для повышения окалиностойкости и коррозионной стойкости в атмосфере и морской воде. Насыщение хромом (хромирование) обеспечивает коррозионную стойкость в морской и пресной воде, азотной кислоте, окалиностойкость, повышение твердости и износостойкости. Насыщение цинком (цинкование) применяется для повышения коррозионной стойкости в атмосфере, бензине, маслах и горючих газах, содержащих сероводород.


Метки: алюминий, ковка, медь, штамповка