Процессы термической обработки

Процессы термической и химико-термической обработки металлов.

Процесс термической обработки придает стальному изделию требуемые свойства во всем его объеме или в части объема.

Процесс термической (или химико-термической) обработки стали состоит из трех последовательных этапов

• нагрев до требуемой температуры с определенной скоростью;
• выдержки при этой температуре в течении требуемого времени;
• охлаждения с заданной скоростью.

Измерение этих факторов определяет различные свойства стали.

К химико-термической обработке относятся

• азотирование;
• цианирование;
• сульфидирование;
• сульфоцианирование;
• алитирование;
• хромирование;
• силицирование;
• цинкование;
• борирование.

К процессам термической обработки относятся

• отжиг
• нормализация
• закалка
• отпуск
• старение
• обработка холодом

Отжиг применяется преимущественно для отливок, проката и поковок из углеродистой и легированной стали (например: стали марок 40 Х, 45Х, 40XC, 40XH) с целью понижения твердости или уменьшения внутренних напряжений в отливках, поковках и сварных изделиях, подготовки структуры к последующей термообработке и улучшения структуры неоднородности.

Например: для улучшения обрабатываемости резанием и получения повышенной чистоты поверхности при зубодолблении, фрезеровании и протягивании шлицев у деталей, изготовленных из стали 40ХНМА, применяется изотермический отжиг при 760 ºС с быстрым охлаждением до 635 ºС, при этой температуре в течении 4-6 часов и дальнейшим охлаждении на воздухе (изотермический отжиг).

Нормализация отличается от полного отжига характером охлаждения, которое после выдержки деталей при температуре процесса производится на воздухе. При этом получатся сталь несколько более высокой твердостью и мелкозернистой структурой, чем при отжиге. Нормализация используется для исправления структуры сварного шва, выравнивания структурной неоднородности получения мелкозернистой структуры.

Закалка стали — процесс термической обработки, обуславливающий получение структур аустенита, мартенсита, троостита. Закалка применяется для отливок, поковок, штамповок и механически обработанных деталей с целью повышения твердости, прочности, износостойкости, коррозионной стойкости.

Закалка состоит из нагрева стали до температуры выше или в интервале превращений, выдержки при этой температуре и последующего охлаждения обычно с большой скоростью (в водных растворах солей NaOH, NaCl в воде, масле, в расплавленных солях, на воздухе)

Механические свойства закаленной стали марки 40 в зависимости от типа закалочной среды и температуры отпуска

Поверхностной закалке подвергают гильзы цилиндров, поршневые пальцы двигателей внутреннего сгорания, зубья шестерен, валики, пальцы трака и другие детали.

Отпуск — процесс термообработки предварительно закаленной стали, обуславливающей получение более равновесных структур. Отпуск применяется после закалки (нормализации) стальных отливок, поковок, проката, и механически обработанных деталей, при этом повышаются вязкие свойства, уменьшаются внутренние напряжения и хрупкости.

Старение — процесс термообработки, предназначенный для ускорения завершения превращений в стали и стабилизации размеров изделий. Старение заключается в нагреве закаленных изделий до 150-180 ºС и выдержке при этой температуре в течении 5-25 часов.

Старение применяется для инструментов и точных деталей (игла распылителя, плунжер, втулка и другие)

Температура закалки и отпуска, а также получаемые твердости для стали марок 40XH и 40X