какие виды термической обработки вы знаете
Термическая обработка стали
Термическая обработка стали позволяет придать изделиям, деталям и заготовкам требуемые качества и характеристики. В зависимости от того, на каком этапе в технологическом процессе изготовления проводилась термическая обработка, у заготовок повышается обрабатываемость, с деталей снимаются остаточные напряжения, а у деталей повышаются эксплуатационные качества.
Технология термической обработки стали – это совокупность процессов: нагревания, выдерживания и охлаждения с целью изменения внутренней структуры металла или сплава. При этом химический состав не изменяется.
Так, молекулярная решетка углеродистой стали при температуре не более 910°С представляет из себя куб объемно-центрированный. При нагревании свыше 910°С до 1400°С решетка принимает форму гране-центрированного куба. Дальнейший нагрев превращает куб в объемно-центрированный.
Сущность термической обработки сталей – это изменение размера зерна внутренней структуры стали. Строгое соблюдение температурного режима, времени и скорости на всех этапах, которые напрямую зависят от количества углерода, легирующих элементов и примесей, снижающих качество материала. Во время нагрева происходят структурные изменения, которые при охлаждении протекают в обратной последовательности. На рисунке видно, какие превращения происходят во время термической обработки.
Изменение структуры металла при термообработке
Назначение термической обработки
Внутренняя структура двухфазной смеси напрямую влияет на эксплуатационные качества и легкость обработки.
Образование структур в зависимости от интенсивности охлаждения
Основное назначение термической обработки — это придание сталям:
Термическая обработка применяется к следующим типам сталей:
Классификация и виды термообработки
Основополагающими параметрами, влияющими на качество термообработки являются:
Изменяя данные режимы можно получить несколько видов термообработки.
Виды термической обработки стали:
Температура нагрева стали при термообработке
Отпуск
Отпуск в машиностроении используется для уменьшения силы внутренних напряжений, которые появляются во время закалки. Высокая твердость делает изделия хрупкими, поэтому отпуском добиваются увеличения ударной вязкости и снижения жесткости и хрупкости стали.
1. Отпуск низкий
Для низкого отпуска характерна внутренняя структура мартенсита, которая, не снижая твердости повышает вязкость. Данной термообработке подвергаются измерительный и режущий инструмент. Режимы обработки:
2. Средний отпуск
Для среднего отпуска преобразование мартенсита в тростит. Твердость снижается до 400 НВ. Вязкость возрастает. Данному отпуску подвергаются детали, работающие со значительными упругими нагрузками. Режимы обработки:
3. Высокий отпуск
При высоком отпуске кристаллизуется сорбит, который ликвидирует напряжения в кристаллической решетке. Изготавливаются ответственные детали, обладающие прочностью, пластичностью, вязкостью.
Нагревание до температуры – от 450°С, но не выше 650°С.
Отжиг
Применение отжига позволяет получить однородную внутреннюю структуру без напряжений кристаллической решетки. Процесс проводят в следующей последовательности:
1. Гомогенизация
Гомогенизация, по-иному отжиг диффузионный, восстанавливает неоднородную ликвацию отливок. Режимы обработки:
2. Рекристаллизация
Рекристаллизация, по-иному низкий отжиг, используется после обработки пластическим деформированием, которое вызывает упрочнение за счет изменения формы зерна (наклеп). Режимы обработки:
3. Изотермический отжиг
Изотермическому отжигу подвергаются легированные стали, для того чтобы произошел распад аустенита. Режимы термообработки:
4. Отжиг для устранения напряжений
Снятие внутренних и остаточных напряжений отжигом используется после сварочных работ, литья, механической обработки. С наложением рабочих нагрузок детали подвергаются разрушению. Режимы обработки:
5. Отжиг полный
Отжиг полный позволяет получить внутреннюю структуру с мелким зерном, в составе которой феррит с перлитом. Полный отжиг используют для литых, кованных и штампованных заготовок, которые будут в дальнейшем обрабатываться резанием и подвергаться закалке.
Полный отжиг стали
6. Неполный отжиг
При неполном отжиге пластинчатый или грубый перлит преобразуется в ферритно-цементитную зернистую структуру, что необходимо для швов, полученных электродуговой сваркой, а также инструментальные стали и стальные детали, подвергшиеся таким методам обработки, температура которых не провоцирует рост зерна внутренней структуры.
Закалка
Закалку сталей применяют для:
Суть закалки – это максимально быстрое охлаждение прогретой насквозь детали в различных средах. Каление производится с полиморфными изменениями и без них. Полиморфные изменения возможны только в тех сталях, в которых присутствуют элементы способные к преобразованию.
Такой сплав подвергается нагреву до той температуры, при которой кристаллическая решетка полиморфного элемента терпит изменения, за счет чего увеличивается растворяемость легирующих материалов. При снижении температуры решетка изменяет структуру из-за избытка легирующего элемента и принимает игольчатую структуру.
Невозможность полиморфных изменений при калении обусловлено ограниченной растворимостью одного компонента в другом при быстрой скорости охлаждения. Для диффузии мало времени. В итоге получается раствор с избытком нерастворенного компонента (метастабильтный).
Для увеличения скорости охлаждения стали используются такие среды как:
Сравнивая скоростной режим охлаждения стальных изделий на воздухе, то охлаждение в воде с 600°С происходит в шесть раз быстрее, а с 200°С в масле в 28 раз. Растворенные соли повышают закаливающую способность. Недостатком использования воды считается появление трещин в местах образования мартенсита. Техническое масло используется для закалки легирующих сплавов, но оно пригорает к поверхности.
Металлы, использующиеся при изготовлении изделий медицинской направленности не должны иметь пленки из оксидов, поэтому охлаждение происходит в среде разряженного воздуха.
Если деталям не требуется объемная термообработка, проводится каление только поверхностного слоя на установках ТВЧ (токами высокой частоты). При этом глубина термообработки составляет от 1 мм до 10 мм, а охлаждение происходит на воздухе. В итоге поверхностный слой становится износоустойчивым, а середина вязкая.
Процесс закалки предполагает прогревание и выдержку стальных изделий при температуре, достигающей порядка 900°С. При такой температуре стали с содержанием углерода до 0,7% имеют структуру мартенсита, который при последующей термообработке перейдет в требуемую структуру с появлением нужных качеств.
Нормализация
Нормализация формирует структуру с мелким зерном. Для низкоуглеродистых сталей — это структура феррит-перлит, для легированных – сорбитоподобная. Получаемая твердость не превышает 300 НВ. Нормализации подвергаются горячекатаные стали. При этом у них увеличивается:
Процесс нормализации стали
Преимущества термообработки
Термообработка стали – это технологический процесс, который стал обязательным этапом получения комплектов деталей из стали и сплавов с заданными качествами. Этого позволяет добиться большое разнообразие режимов и способов термического воздействия. Термообработку используют не только применительно к сталям, но и к цветным металлам и сплавам на их основе.
Стали без термообработки используются лишь для возведения металлоконструкций и изготовления неответственных деталей, срок службы которых невелик. К ним не предъявляются дополнительные требования. Повседневная же эксплуатация наоборот диктует ужесточение требований, именно поэтому применение термообработки предпочтительно.
В термически необработанных сталях абразивный износ высок и пропорционален собственной твердости, которая зависит от состава химических элементов. Так, незакаленные матрицы штампов хорошо сочетаются при работе с калеными пуансонами.
Какие способы термообработки металла существуют
Чтобы изменить технические характеристики металла, можно создать сплав на его основе и добавить к нему другие компоненты. Однако существует ещё один способ изменения параметров металлического изделия — термообработка металла. С её помощью можно воздействовать на структуру материала и изменять его характеристики.
Термообработка металла
Особенности термической обработки
Термическая обработка металла — это ряд процессов, которые позволяют снять с детали остаточное напряжение, изменить внутреннюю структуру материала, повысить эксплуатационные качества. Химический состав металла после нагревания не изменяется. При равномерном разогревании заготовки изменяется размер зёрен структуры материала.
История
Технология термической обработки металла известна человечеству с давних времён. Во времена Средневековья, кузнецы разогревали и остужали заготовки для мечей с помощью воды. К 19 веку человек научился обрабатывать чугун. Кузнец помещал металл в емкость полную льда, а сверху засыпал сахаром. Далее начинается процесс равномерного разогревания, продолжающийся 20 часов. После этого чугунную заготовку можно было ковать.
В середине 19 века, русский металлург Д. К. Чернов задокументировал то, что при нагревании металла, его параметры изменяются. От этого учёного пошла наука — материаловедение.
Для чего нужна термическая обработка
Детали для оборудования и узлы коммуникаций, изготавливающиеся из металла, часто подвергаются серьёзным нагрузкам. Дополнительно к воздействию давлением, они могут находиться в условиях критических температур. Чтобы выдержать такие условия, материал должен быть износоустойчивым, надёжным и долговечным.
Покупные конструкции из металла не всегда способны длительное время выдерживать нагрузки. Чтобы они прослужили гораздо дольше, мастера металлургии применяют термическую обработку. Во время и после нагревания химический состав металла остается прежним, а характеристики изменяются. Процесс термической обработки увеличивает коррозионную устойчивость, износоустойчивость и прочность материала.
Преимущества термообработки
Термическая обработка металлических заготовок является обязательным процессом, если дело касается изготовления конструкций для длительного пользования. У этой технологии существует ряд преимуществ:
Металлические конструкции после термической обработки выдерживают большие нагрузки, увеличивается их срок эксплуатации.
Устойчивость к коррозии
Виды термической обработки стали
В металлургии применяется три вида обработки стали: техническая, термомеханическая и химико-термическая. О каждом из представленных способах термической обработки необходимо поговорить отдельно.
Отжиг
Разновидность или еще один этап технической обработки металла. Это процесс подразумевает под собой равномерное нагревание металлической заготовки до определённой температуры и последующее её остывание естественным путём. После отжига исчезает внутреннее напряжение металла, его неоднородность. Материал размягчается под воздействием температуры. Его проще обрабатывать в дальнейшем.
Существует два вида отжига:
Диапазон воздействия температур при проведении этого процесса — от 25 до 1200 градусов.
Закалка
Ещё один этап технической обработки. Металлическая закалка проводится для увеличения прочности заготовки и уменьшения её пластичности. Изделие разогревается до критических температур, а затем быстро остужается методом окунания в ванну с различными жидкостями. Виды закалки:
Также можно выделить изотермический вид закалки. Он похож на ступенчатый, однако изменяется время выдержки заготовки в расплавленных солях.
Термомеханическая обработка
Это типовой режим термической обработки сталей. При таком технологическом процессе используется оборудование создающее давление, нагревательные элементы и ёмкости для охлаждения. При различных температурах заготовка подвергается разогреву, а после этого происходит пластическая деформация.
Отпуск
Это заключительный этап технической термообработки стали. Проводится этот процесс после закалки. Повышается вязкость металла, снимается внутреннее напряжение. Материал становится более прочным. Отпуск стали может проводиться при различных температурах. От этого изменяется сам процесс.
Закалка стали
Криогенная обработка
Главное отличие термической обработки от криогенного воздействия в том, что последний подразумевает под собой охлаждение заготовки. По окончанию такой процедуры детали становятся прочнее, не требуют проведения отпуска, лучше шлифуются и полируются.
При взаимодействии с охлаждающими средами температура опускается до минус 195 градусов. Скорость охлаждения может изменяться в зависимости от материала. Чтобы охладить изделие до нужной температуры, используется процессор который генерирует холод. Заготовка равномерно охлаждается и остаётся в камере на определённый промежуток времени. После этого её достают и дают самостоятельно нагреться до комнатной температуры.
Химико-термическая обработка
Ещё один вид термообработки, при котором заготовка разогревается и подвергается воздействию различных химических элементов. Поверхность заготовки очищается и покрывается химическими составами. Проводится этот процесс перед закалкой.
Мастер может насыщать поверхность изделия азотом. Для этого они нагревается до 650 градусов. При нагревании заготовка должна находиться в криогенной атмосфере.
Термообработка цветных сплавов
Представленные виды термической обработки металлов не подходят для различных видов сплавов и цветного металла. Например, при работе с медью проводится рекристаллизационный отжиг. Бронза разогревается до 550 градусов. С латунью работают при 200 градусах. Алюминий изначально закаляют, затем отжигают и подвергают старению.
Термообработка металла считается необходимым процессом при изготовлении и дальнейшем использовании конструкций и деталей для промышленного оборудования, машин, самолётов, кораблей и другой техники. Материал становится прочнее, долговечнее и устойчивее к коррозийным процессам. Выбор технологического процесса зависит от используемого металла или сплава.
ПРОЦЕССЫ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ
Из этой статьи вы узнаете, что такое процесс термической обработки металла? Его методы, виды, а также назначение, порядок, применение термической обработки. Термическая обработка является важной операцией в процессе производства деталей машин и инструментов.
Что такое термическая обработка?
Термическая обработка определяется как операция, включающая нагрев и охлаждение металла или сплава в твердом состоянии для получения определенных желательных свойств без изменения состава.
Процесс термической обработки осуществляется с целью изменения размера зерен, изменения структуры материала и снятия напряжений, возникающих в материале после горячей или холодной обработки.
Термическая обработка проводится для улучшения обрабатываемости.
Для улучшения магнитных и электрических свойств.
Для повышения стойкости к износу, нагреву и коррозии есть и еще много причин.
Термическая обработка состоит в нагревании металла вблизи или выше его критической температуры, выдерживании в течение определенного времени при этом, наконец, охлаждении металла в некоторой среде, которая может быть воздухом, водой, рассолом или расплавленными солями. Процесс термообработки включает отжиг, закалку корпуса, отпуск, нормализацию и закалку, азотирование, цианирование и др.
Виды процессов термообработки
Ниже приведены различные типы процессов термообработки:
Виды термической обработки
1. Отжиг
Отжиг-один из важнейших процессов термообработки. Это одна из наиболее широко используемых операций при термической обработке чугуна и стали, которая определяется как процесс размягчения.
Нагревание от 30 – 50°С выше верхней критической температуры и охлаждение его с очень медленной скоростью путем поиска его в печи. Основная цель отжига-сделать сталь более пластичной и податливой и снять внутренние напряжения. Этот процесс делает сталь мягкой, чтобы ее можно было легко обрабатывать.
1.1 Цель отжига
1.2 Процедура отжига
В зависимости от содержания углерода сталь нагревают до температуры примерно на 50-55° С выше критического температурного диапазона. Он выдерживается при этой температуре в течение определенного периода времени в зависимости от типа печи и характера работы. Затем сталь постоянно охлаждается внутри печи.
1.3 Применение отжига
Применяется для отливок и поковок.
2. Нормализация
Нормализация: Основной целью нормализации являетсяснятие внутренних напряжений, возникающих после холодной обработки. При этом сталь нагревают на 30 – 50°С выше ее верхней критической температуры и охлаждают ее на воздухе.
Улучшает механические и электрические свойства, обрабатываемость и прочность на растяжение. Нормализация-это процесс термической обработки, осуществляемый для восстановления структуры в нормальном состоянии.
2.1 Цель нормализации
2.2 Процедура нормализации
Сталь нагревают до температуры примерно на 40-50°C выше ее верхней критической температуры. Он выдерживается при этой температуре в течение короткого времени. Сталь затем охлаждают в неподвижном воздухе при комнатной температуре, которая известна как воздушная закалка.
2.3 Применение нормализации
Privacy Overview
Настоящая Политика конфиденциальности персональных данных (далее – Политика конфиденциальности) действует в отношении всей информации, которую сайт https://rems-info.ru, (далее – rems-info.ru) расположенный на доменном имени rems-info.ru (а также его субдоменах), может получить о Пользователе во время использования сайта rems-info.ru (а также его субдоменов), его программ и его продуктов.
Использование сайта rems-info.ru означает безоговорочное согласие пользователя с настоящей Политикой и указанными в ней условиями обработки его персональной информации; в случае несогласия с этими условиями пользователь должен воздержаться от использования данного ресурса.
1. Определения и термины
1.3. Пользователь – физическое лицо, использующее сайт rems-info.ru.
1.4. Персональные данные — информация, относящаяся к определенному Пользователю, согласно Федеральному закону РФ «О персональных данных».
1.5. Cookies — фрагменты данных, отправляемых веб-сервером браузеру при посещении сайта. R ems-info.ru автоматически получает некоторые виды информации, получаемой в процессе взаимодействия пользователей с Cайтом. Речь идет о технологиях и сервисах, таких как веб-протоколы, куки, веб-отметки, а также приложения и инструменты указанной третьей стороны. Куки. Куки – это часть данных, автоматически располагающаяся на жестком диске компьютера при каждом посещении веб-сайта. Таким образом, куки – это уникальный идентификатор браузера для веб-сайта. Куки дают возможность хранить информацию на сервере и помогают легче ориентироваться в веб-пространстве, а также позволяют осуществлять анализ сайта, оценку результатов и таргетирование поведенческой рекламы. Большинство веб-браузеров разрешают использование куки, однако можно изменить настройки для отказа от работы с куки или отслеживания пути их рассылки. При этом некоторые ресурсы могут работать некорректно, если работа куки в браузере будет запрещена.
1.6 Сайт rems-info.ru не контролирует и не несет ответственности за сайты третьих лиц, на которые Пользователь может перейти по ссылкам, доступным на Сайте.
2. Персональная информация пользователей, которую получает и обрабатывает сайт rems-info.ru
2.1. В рамках настоящей Политики под «персональной информацией пользователя» понимаются:
2.1.1. Персональная информация, которую пользователь предоставляет о себе самостоятельно при оставлении заявки, совершении покупки, регистрации (создании учётной записи) или в ином процессе использования сайта.
2.1.2. Данные, которые автоматически передаются сайтом rems-info.ru в процессе его использования с помощью установленного на устройстве пользователя программного обеспечения, в том числе IР-адрес, информация из cookie, информация о браузере пользователя (или иной программе с помощью которой осуществляется доступ к сайту), время доступа адрес запрашиваемой страницы.
3. Условия обработки персональной информации пользователя и её передачи третьим лицам
3.1. Сайт rems-info.ru хранит персональную информацию пользователей в соответствии с внутренними регламентами конкретных сервисов (яндекс-метрика, Google Analytics, хостинг-провайдер).
3.2. В отношении персональной информации пользователя сохраняется её конфиденциальность, кроме случаев добровольного предоставления пользователем информации о себе для общего доступа неограниченному кругу лиц.
3.3. Сайт rems-info.ru вправе передать персональную информацию пользователя третьим лицам в следующих случаях:
3.3.1. Пользователь выразил своё согласие на такие действия, путём согласия выразившегося в предоставлении таких данных;
3.3.2. Передача необходима в рамках использования пользователем определённого сайта rems-info.ru либо для предоставления товаров и/или оказания услуги пользователю;
3.3.3. Передача предусмотрена российским или иным применимым законодательством в рамках установленной законодательством процедуры;
3.3.4. В целях обеспечения возможности защиты прав и законных интересов сайта rems-info.ru или третьих лиц в случаях, когда пользователь нарушает
Пользовательское соглашение сайта rems-info.ru.
3.4. При обработке персональных данных пользователей сайт rems-info.ru руководствуется Федеральным законом РФ «О персональных данных».
4. Изменение Политики конфиденциальности. Применимое законодательство.
4.1. R ems-info.ru вправе вносить изменения в политику конфиденциальности в одностороннем порядке. Изменения вступают в силу с момента их опубликования на сайте.
4.2. К настоящей Политике и отношениям между пользователем и Сайтом rems-info.ru, возникающем в связи с применением Политики конфиденциальности, подлежит применению право Российской Федерации.