12. Технологии термической обработки стали
Промежуточная и окончательная термическая обработка
Промежуточная необходима для снижения твердости стали для ее лучшей обрабатываемости режущим инструментом или обработки металлов давлением.
Окончательная термическая обработка преследует цель придать стали такие свойства, которые требуются в условиях ее эксплуатации.
Виды термической обработки:
Отжиг – нагрев до определенной t, выдержка и дальнейшее охлаждение.
Назначение – получение одновесной стали.
Отжиг I и II рода.
I род – без фазовой перекристаллизации (снимается наклеп (сталь), понижается твердость, повыш. пластичность, ударная вязкость. Относят: диффузионный, рекристаллизационный, для снятия напряжения.
- Диффузионный отжиг примен-ся для выравнивания хим состава.
Режим t до 100 ºС, время – 8-10 часов.
- Рекристаллизационный – для устранения наклепа холоднокатаных листов и углеродистой стали.
- Для снятия напряжения – для деталей из углеродистой стали при t до 600 ºС и выдержкой 2,5 мин на 1 мм толщины сечения.
II род – с фазовой перекристаллизацией (сталь нагревают до t выше критических точек, затем следует выдержка различной продолжительности и последующее сравнительно медленное охлаждение). Бывает:
- Перекристаллизационный отжиг – полное изменение фазового состава; после такого отжига получают более однородную мелкозернистую структуру стали. Пониж. твердость, повыш. пластичность; применяется в кач-ве предварительной термообработки.
В зависимости от t нагрева отжиг бывает полным и неполным.
Закалка – нагрев выше критической t с последующим быстрым охлаждением.
Закаливаемость – способность стали принимать закалку, т.е. приобретать более высокую твердость, прочность. Зависит от содержания.
Низкоуглеродные стали (до 0,2% углерода) практически не закаливаются, следовательно, их твердость не повышается.
Способы закалки:
- в одном охладителе – для стали простой ф-мы. Нагревают до t закалки, быстро переносят в охладитель (вода, масло), при этом t быстро снижается. Недостаток: вследствие неравномерного охлаждения в сечение детали возникает большое термическое напряжение.
- в двух средах (прерывистая) – примен. к деталям больших сложных форм. В этом случае нагретую сталь сначала помещают в воду, потом в масло. Т.о. снижается термическое напряжение. Применяется для закалки инструментов из углеродистой стали.
- ступенчатая закалка – совершается нагрев до t закалки. Деталь быстро переносят в охладитель, имеющий t 30-50 ºС (ниже t критической точки) и выдерживают в течении времени, необходимого для выравнивания t по всему сечению изделия.
- изотермическая закалка – нагретую до закалочной t деталь переносят в закалочную среду с t изотермического превращения (для углеродистых сталей 250-300 ºС).
- закалка-самоотпуск – охлаждение проводится в одном охладителе, когда сердцевина имеет значительное к-во тепла. За счет него поверхность снова прогревается, и т.о. происходит отпуск.
- поверхностная закалка – для твердых поверхностных слоев изделия (повышается сопротивление истиранию, предел выносливости, улучшаются физ-мех свойства). Сущность: происходит нагрев поверхностных слоев детали с последующим быстрым охлаждением. Определяющим параметром в данном способе является глубина нагрева. Прокаливаемость играет второстепенную роль.
- закалка токарем частоты тока (ТЧТ) (ТВЧ – токи высокой частоты) – чем выше частота тока, тем тоньше закаливание.
Отпуск – нагрев закаленной стали ниже критической точки, последующая выдержка при этой t с послед. охлаждением в воздушной среде. Отпуск явл. окончательной обработкой.
Цели отпуска:
- изменение строения и св-в закаливаемой стали;
- повыш. вязкости и пластичности;
-пониж. внутренних напряжений;
t отпуска выбирают из конкретной прочности стали, т.к. с повыш. t нагрева пониж. прочность.
Виды отпуска:
- низкотемпературный (нагрев до 150-200 ºС);
- среднетемпературный (150-200 ºС, изделия получаются в хороших сочетаниях сравнительно высокой прочности, вязкости, упругости (применяется для пружин и рессор));
- высокотемпературный (нагрев до 650 ºС, для деталей машин, испытывающих при эксплуатации ударные нагрузки, т.к. повышается ударная вязкость. Данный тип также называется улучшением).