Термическая обработка металлов
Термическая обработка металлов
Термообработка металлов – это процесс термической (температурной) обработки деталей и заготовок. Целью такой технологической операции является изменение структуры материала и, как следствие, придание ему иных химических и физических свойств, необходимых производству.
Основные несущие детали и узлы различных агрегатов изготавливаются из металлов. При работе агрегатов эти узлы и детали, из которых они собраны, подвергаются серьёзным физическим нагрузкам и температурным воздействиям. Чтобы выполнить свои функции в таких условиях в течение длительного времени эксплуатации они должны обладать определенными свойствами. Одни – быть не хрупкими, мягкими, эластичными (например, различного рода медные уплотнительные кольца и прокладки). Другие – быть твердыми, износостойкими, долговечными (например, шарики и ролики подшипников). Исходя из поставленной задачи специалист-материаловед определяет вид и параметры термической обработки.
Виды термической обработки
Основные виды и цели термической обработки (при рассмотрении опустим специальные и научные термины). Их всего три:
- Отжиг
- Закалка
- Отпуск
Есть ещё термохимическая обработка изделий из металла, но её правильнее отнести к комбинированному способу (методу) обработки металлов.
Отжиг. При этом виде термообработки металл нагревается до заданной температуры. Выдерживается при этой температуре определенное время. Затем медленно, в естественных условиях остывает до температуры окружающей среды.
Что достигается отжигом:
- Исходному материалу придают задаваемые (требуемые для производства) механические и технологические свойства
- Исходный материал получает однородную структуру
- Повышается пластичность материала
- Уменьшается внутреннее сопротивление материала, что необходимо, например, для последующей ковки
Закалка.При этом виде термической обработки металл нагревается до чрезвычайно высоких температур. Затем следует его охлаждение. Но не естественное и постепенное, как при отжиге. А резкое и принудительное.
Что достигается закалкой:
- У исходного материала значительно повышаются характеристики по твердости, прочности и долговечности
- Показатели по вязкости и эластичности снижаются до минимальных значений.
При закалке одного и того же материала ему можно придать различные показатели по твердости. Исходя из требуемых требований специалист назначает различные показатели по нагреву материала и способу охлаждения. Неправильный (ошибочный) способ охлаждения при закалке приводит к тому, что задаваемые показатели не достигаются. Например, при охлаждении в воде прочностные показатели резко снижаются. Лучше охлаждать в масле. Об этом знали наши предки и пользовались им.
При охлаждении важно учитывать и форму детали. Если она неравномерна по толщине – в первую очередь охлаждают её более толстую часть. Длинные детали опускают в емкость с охлаждающей средой строго вертикально.
При нарушении технологии закалки возникают такие дефекты, как:
Во-первых, повышенные показатели по хрупкости
Во-вторых, коробление детали
В-третьих, возникновение (появление) закалочных трещин
В-четвертых, изменение самой структуры материала.
Отпуск.По показателям температуры нагрева отпуск подразделяют на низкий и высокий. При низком отпуске деталь нагревают до температуры от 120С до 200С. Выдерживают при заданной температуре. Затем деталь естественным способом охлаждается до температуры окружающей среды. При высоком способе отпуска температура нагрева деталей гораздо выше — от 350С до 600С. Охлаждение детали производится так же, как и при низком способе отпуска.
