Термічна обробка відноситься до процесу термічної обробки металу, під час якого матеріали нагрівають, зберігають у теплі та охолоджують у твердому стані для отримання бажаної структури та властивостей.
1. Теплова обробка
1. Нормалізація: нагрійте сталь або сталеві частини до відповідної температури вище критичної точки AC3 або ACM, витримайте протягом певного періоду часу, а потім охолодіть на повітрі, щоб отримати перлітоподібну структуру.
2. Відпал: нагрійте заевтектоїдну сталеву заготовку до 20-40 градусів вище AC3, тримайте її в теплі протягом деякого часу, а потім повільно охолодіть її в печі (або закопайте в пісок або вапно) до температури нижче 500 градусів і охолодіть його на повітрі. .
3. Термічна обробка розчину: нагрійте сплав до високотемпературної однофазної зони та підтримуйте його при постійній температурі, щоб надлишок фази міг повністю розчинитися у твердому розчині, а потім швидко охолодіть для отримання перенасиченого твердого розчину. процес термічної обробки.
4. Старіння: після того, як сплав піддається термічній обробці або холодній пластичній деформації, його властивості змінюються з часом, коли його поміщають при кімнатній температурі або трохи вище кімнатної.
5. Обробка розчином: повністю розчинити різні фази в сплаві, зміцнити твердий розчин, підвищити міцність і стійкість до корозії, усунути стрес і пом'якшити, щоб продовжити обробку і формування.
6. Обробка старінням: нагрівайте та зберігайте тепло при температурі, при якій фаза зміцнення осідає, так що фаза зміцнення осідає, твердіє та підвищує міцність.
7. Гартування: процес термічної обробки, під час якого сталь аустенітизована та охолоджується з відповідною швидкістю охолодження, так що заготовка зазнає мартенситу та інших нестабільних структурних перетворень у всьому поперечному перерізі або в певному діапазоні.
8. Відпуск: нагрійте загартовану заготовку до відповідної температури нижче критичної точки AC1 протягом певного періоду часу, а потім охолодіть її за допомогою методу, який відповідає вимогам для отримання необхідної структури та продуктивності.
9. Карбонітрування сталі: карбонітрування – це процес одночасного просочування вуглецю та азоту на поверхню сталі. Традиційно карбонітрування також називають ціануванням, і широко використовуються середньотемпературне газове карбонітрування та низькотемпературне газове карбонітрування (тобто газове м'яке азотування). Основна мета середньотемпературного газового азотування — підвищення твердості, зносостійкості та втомної міцності сталі. Низькотемпературне газове карбонітрування - це в основному азотування, і його головною метою є підвищення зносостійкості та стійкості до задирів сталі.
10. Загартування та відпуск: як правило, термічна обробка, яка поєднує загартування та високотемпературний відпуск, називається загартуванням та відпуском. Обробка загартуванням і відпуском широко використовується в різних важливих конструкційних частинах, особливо в тих шатунах, болтах, шестернях і валах, які працюють під змінними навантаженнями. Після обробки загартуванням і відпуском отримують відпущену структуру сорбіту, і її механічні властивості кращі, ніж нормалізована структура сорбіту з такою ж твердістю. Його твердість залежить від високотемпературної температури відпустки та пов’язана зі стабільністю відпуску сталі та розміром поперечного перерізу заготовки, як правило, між HB200-350.
11. Пайка твердим припоєм: процес термічної обробки, під час якого дві заготовки нагрівають, розплавляють і з’єднують разом за допомогою припою.
2. Характеристики процесу
Термічна обробка металу є одним із важливих процесів у машинобудуванні. У порівнянні з іншими методами обробки, термічна обробка зазвичай не змінює форму та загальний хімічний склад заготовки, але змінює мікроструктуру всередині заготовки або змінює хімічний склад поверхні заготовки. , щоб надати або покращити продуктивність заготовки. Він характеризується покращенням внутрішньої якості заготовки, яка зазвичай не помітна неозброєним оком. Для того, щоб металеві заготовки мали необхідні механічні, фізичні та хімічні властивості, окрім розумного вибору матеріалів і різноманітних процесів формування, часто необхідні процеси термічної обробки. Сталь є найбільш широко використовуваним матеріалом у машинобудуванні. Мікроструктура сталі складна, і її можна контролювати термічною обробкою. Тому термічна обробка сталі є основним змістом термічної обробки металу. Крім того, алюміній, мідь, магній, титан тощо та їхні сплави також можуть змінювати свої механічні, фізичні та хімічні властивості через термічну обробку для отримання різних характеристик.
3. Процес
Процес термічної обробки зазвичай включає нагрівання, ізоляцію, три процеси охолодження, іноді лише два процеси нагрівання та охолодження. Ці процеси взаємопов'язані і не можуть бути перервані.
Нагрівання є одним з важливих процесів термічної обробки. Засобів нагрівання металу термічної обробки багато, є першими, щоб прийняти деревне вугілля та вугілля як термічне джерело, а потім використовувати рідке та geseous паливо. Застосування електроенергії дозволяє легко контролювати опалення без забруднення навколишнього середовища. Ці джерела тепла можна використовувати як для прямого нагрівання, так і для непрямого нагрівання через розплавлену сіль або метал або навіть плаваючі частинки.
При нагріванні металу заготовка потрапляє на повітря, при цьому часто відбувається окислення і зневуглецювання (тобто зменшується вміст вуглецю на поверхні сталевої деталі), що дуже негативно позначається на властивостях поверхні. частин після термообробки. Таким чином, метали зазвичай слід нагрівати в контрольованій атмосфері або захисній атмосфері, розплавленої солі та вакуумі, а також можна захистити методами покриття або упаковки.
Температура нагріву є одним з важливих технологічних параметрів процесу термічної обробки, вибирає і контролює температуру нагріву, а також є предметом, який гарантує якість термічної обробки. Температура нагрівання різна для обробленого металевого матеріалу та мети термічної обробки, але, як правило, для отримання високотемпературної мікроструктури все потрібно нагрівати до температури, яка перевищує температуру перетворення. Крім того, перетворення займає певний проміжок часу, тому, коли поверхня металевої заготовки досягає необхідної температури нагріву, її потрібно підтримувати при цій температурі протягом певного періоду часу, щоб внутрішня та зовнішня температури стали узгодженими та завершили процес. перетворення мікроструктури. Цей період часу називається часом витримки. При застосуванні нагрівання з високою щільністю енергії та поверхневого тепла швидкість нагрівання є надзвичайно швидкою, і, як правило, просто немає часу замочування, а час замочування термохімічної обробки часто довший.
Охолодження також є обов'язковим етапом процесу термічної обробки. Метод охолодження відрізняється через різні процеси, головним чином для контролю швидкості охолодження. Загальна швидкість охолодження відпалу є найповільнішою, швидкість нормалізації охолодження дуже висока, а швидкість охолодження гарту є вищою. Однак існують різні вимоги через різні типи сталі. Наприклад, порожню тверду сталь можна загартувати з тією ж швидкістю охолодження, що й нормалізовану.
4. Класифікація процесів
Процеси термічної обробки металу можна умовно розділити на три категорії: загальна термічна обробка, термічна обробка поверхні та хімічна термічна обробка. Відповідно до різниці середовища нагрівання, температури нагрівання та методу охолодження, кожен великий клас можна знову розділити на кілька різних процесів термічної обробки. Той самий метал використовує різні процеси термічної обробки для отримання різних структур і, отже, різних властивостей. Сталь є найбільш широко використовуваним металом у промисловості, і мікроструктура сталі також є найскладнішою, тому існують різні процеси термічної обробки сталі.
Загальна термічна обробка — це процес термічної обробки металу, який нагріває заготовку в цілому, а потім охолоджує її з відповідною швидкістю для отримання необхідної металографічної структури для зміни її загальних механічних властивостей. Загальна термічна обробка сталі зазвичай складається з чотирьох основних процесів: відпалу, нормалізації, загартування та відпустки.
Процес означає:
Відпал — це нагрівання заготовки до відповідної температури, вибір часу витримки відповідно до матеріалу та розміру заготовки, а потім повільне її охолодження. Організуйтесь.
Нормалізація полягає в нагріванні заготовки до відповідної температури з подальшим охолодженням на повітрі. Ефект нормалізації подібний ефекту відпалу, але отримана структура більш тонка. Він часто використовується для покращення продуктивності різання матеріалів, а іноді він використовується для деяких деталей з низькими вимогами. в якості кінцевої термічної обробки.
Загартування полягає у швидкому охолодженні заготовки в загартовуючих середовищах, таких як вода, олія або інші неорганічні солі та органічні водні розчини після нагрівання та збереження тепла. Після загартування сталева деталь стає твердою, але при цьому стає крихкою. Щоб вчасно усунути крихкість, його, як правило, потрібно вчасно загартувати.
Щоб зменшити крихкість сталевих деталей, загартовані сталеві деталі витримують тривалий час при відповідній температурі, вищій за кімнатну, але нижчій за 650 градусів C, а потім охолоджують. Цей процес називається гартуванням. Відпал, нормалізація, загартування та відпуск — це «чотири вогні» загальної термообробки. Серед них загартування та відпуск тісно пов'язані, і вони часто використовуються разом, і обидва незамінні. «Чотири вогні» розвинули різні процеси термічної обробки з різними температурами нагрівання та методами охолодження. Щоб отримати певну міцність і в'язкість, процес поєднання загартування та високотемпературного відпуску називається загартуванням і відпуском. Після загартування деяких сплавів з утворенням перенасиченого твердого розчину їх витримують при кімнатній температурі або при трохи вищій температурі протягом більш тривалого періоду часу, щоб покращити твердість, міцність або електричні властивості сплаву. Такий процес термічної обробки називається обробкою старінням.
Метод ефективного та тісного поєднання деформації обробки тиском і термічної обробки, щоб заготовка могла отримати хорошу міцність і в'язкість, називається термообробкою деформації; Термічна обробка в атмосфері негативного тиску або вакуумі називається вакуумною термічною обробкою, яка може не тільки зробити заготовку не окисленою та обезуглероженою, поверхня заготовки залишається гладкою після обробки, продуктивність заготовки покращується, а інфільтраційний агент також можна використовувати для хімічної термічної обробки.
Термічна обробка поверхні — це процес термічної обробки металу, який нагріває лише поверхню заготовки для зміни механічних властивостей поверхні. Щоб нагрівати лише поверхню заготовки, не пропускаючи занадто багато тепла всередину заготовки, використовуване джерело тепла повинно мати високу щільність енергії, тобто надавати велику кількість теплової енергії заготовці на одиницю площі. , так що поверхня або частина заготовки можуть бути короткочасними або миттєвими. до високої температури. Основними способами термічної обробки поверхні є термообробка полум'ям і індукційним нагріванням. Зазвичай використовуваними джерелами тепла є полум'я, таке як оксиацетилен або оксипропан, індукований струм, лазер і електронний промінь.
Хіміко-термічна обробка — це процес термічної обробки металу, який змінює хімічний склад, структуру та властивості поверхні заготовки. Різниця між хімічною термічною обробкою та термічною обробкою поверхні полягає в тому, що перша змінює хімічний склад поверхні заготовки. Хіміко-термічна обробка полягає в нагріванні заготовки в середовищі (газ, рідина, тверда речовина), що містить вуглець, сольове середовище або інші легуючі елементи, і підтримці її теплою протягом тривалого часу, щоб поверхня заготовки просочувалася такими елементами, як вуглець, азот, бор і хром. Після інфільтрації елементів іноді потрібні інші процеси термічної обробки, такі як загартування та відпуск. Основними методами хіміко-термічної обробки є науглерожування, азотування і металізація.
Термічна обробка є одним із важливих процесів у процесі виробництва механічних деталей, інструментів і форм. Загалом, це може забезпечити та покращити різні властивості заготовки, такі як зносостійкість та стійкість до корозії. Це також може покращити структуру та напружений стан заготовки, щоб полегшити різноманітну холодну та гарячу обробку.