Термическая обработка стали

Понятие «Термическая обработка»
Термической обработкой называется совокупность операций нагрева, выдержки и охлаждения твердых металлических сплавов с целью получения заданных свойств за счет изменения внутреннего строения и структуры.

Понятие «Термическая обработка»
Сущность термической обработки сталей – это изменение размера зерна внутренней структуры стали.

Виды термической обработки
Разупрочняющая – для придания заготовке необходимых технологических свойств (например, обрабатываемость резанием выше, если прочность и твердость металла низкие).
Упрочняющая – для получения необходимых эксплуатационных свойств.

Понятие о термической обработке
Условия, при которых осуществляется термическая обработка, называются режимом.
К параметрам режима относятся:
температура и время нагрева,
скорости нагрева и охлаждения,
время выдержки после нагрева.

Понятие о термической обработке
Нагрев бывает прямым, ступенчатым, постепенным.
Вид нагрева выбирают в зависимости от массы детали, марки сплава, вида термической обработки.
Режимы нагрева определяется диаграммой состояния «железо - цементит»; а скорость охлаждения – диаграммой изотермического превращения аустенина.

Понятие о термической обработке
Время нагрева зависит от факторов:
От способа нагрева (пламенная или электрическая печь, токи высокой частоты, металлическая или масляная ванна);
От массы одновременного нагреваемого металла и расположения деталей в печи;
От физических свойств: теплопроводности, теплоемкости и температуропроводности.

Понятие о термической обработке
Скорость нагрева зависит:
от химического состава сплава,
его структуры,
конфигурации деталей,
от интервала температур, в котором ведется нагрев.

Понятие о термической обработке
Режимы нагрева :
медленный нагрев деталей вместе с печью;
нагрев деталей в печи с постоянной температурой, поддерживаемой на заданном уровне;
нагрев детали в печи изменяющий температуру, значительно превышающую ту, которая необходима для нагрева деталей;
нагрев деталей с подогревом в другой печи.

Виды термической обработки стали
1. Отжиг I – рода:
гомогенизация;
рекристаллизация;
изотермический;
снятие внутренних и остаточных напряжений;
II – рода:
полный;
неполный;

Виды термической обработки стали
2. Закалка;
3. Отпуск:
низкий;
средний;
высокий.
4. Нормализация
5. Химико-термическая обработка.

Отжиг
Отжигом стали называется вид термической обработки, заключающийся в ее нагреве до определенной температуры, выдержке при этой температуре и медленном охлаждении.
Цели отжига — снижение твердости и улучшение обрабатываемости стали, изменение формы и величины зерна, выравнивание химического состава, снятие внутренних напряжений.

Отжиг
Гомогенизация - отжиг диффузионный, восстанавливает неоднородную ликвацию отливок.
Режимы обработки:
нагревание до температуры – от 1000°С, но не выше 1150°С;
выдержка – 8-15 часов;
охлаждение:
печь – до 8 часов, снижение температуры до 800°С;
воздух.

Отжиг
Рекристаллизация - низкий отжиг, используется после обработки пластическим деформированием, которое вызывает упрочнение за счет изменения формы зерна (наклеп).
Режимы обработки:
нагревание до температуры – выше точки кристаллизации на 100°С-200°С;
выдерживание — ½ — 2 часа;
остывание – медленное.

Отжиг
Изотермическому отжигу подвергаются легированные стали, для того чтобы произошел распад аустенита. Режимы термообработки:
нагревание до температуры – на 20°С — 30°С выше точки
выдерживание;
остывание:
быстрое – не ниже 630°С;
медленное – при положительных температурах.

Отжиг
Снятие внутренних и остаточных напряжений отжигом используется после сварочных работ, литья, механической обработки. С наложением рабочих нагрузок детали подвергаются разрушению.
Режимы обработки:
нагревание до температуры – 727°С;
выдерживание – до 20 часов при температуре 600°С — 700°С;
остывание — медленное.

Отжиг
Отжиг полный позволяет получить внутреннюю структуру с мелким зерном, в составе которой феррит с перлитом.
Режимы обработки:
температура нагрева – на 30°С-50°С выше точки ;
выдержка;
охлаждение до 500°С:
сталь углеродистая – снижение температуры за час не более 150°С;
сталь легированная – снижение температуры за час не более 50°С.

Отжиг
При неполном отжиге пластинчатый или грубый перлит преобразуется в ферритно-цементитную зернистую структуру.
Режимы обработки:
нагревание до температуры – выше точки или , выше 700°С на 40°С — 50°С;
выдерживание – порядка 20 часов;
охлаждение — медленное.

Закалка
Применяют для:
Повышения:
твердости;
прочности;
износоустойчивости;
предела упругости;
Снижения:
пластичности;
модуля сдвига;
предела на сжатие.

Закалка
Суть закалки – это максимально быстрое охлаждение прогретой насквозь детали в различных средах.
Среды :
вода;
соляные растворы на основе воды;
техническое масло;
инертные газы.

Закалка
Способность стали закаливаться на мартенсит называется закаливаемостью. Она характеризуется значением твердости, приобретаемой сталью после закалки и зависит от содержания углерода.
Прокаливаемостью называется глубина проникновения закаленной зоны.

Отпуск
Отпуск используется для уменьшения силы внутренних напряжений, которые появляются во время закалки.
Цель отпуска — получение более равновесной по сравнению с мартенситом структуры, снятие внутренних напряжений, повышение вязкости и пластичности.

Отпуск
Для низкого отпуска характерна внутренняя структура мартенсита, которая, не снижая твердости повышает вязкость. Данной термообработке подвергаются измерительный и режущий инструмент.
Режимы обработки:
Нагревание до температуры – от 150°С, но не выше 250°С;
выдерживание — полтора часа;
остывание – воздух, масло.

Отпуск
Для среднего отпуска преобразование мартенсита в тростит. Твердость снижается до 400 НВ. Вязкость возрастает.
Режимы обработки:
нагревание до температуры – от 340°С, но не выше 500°С;
охлаждение – воздух.

Нормализация
Нормализация формирует структуру с мелким зерном.
Режимы обработки:
происходит нагрев до температуры – на 30°С-50°С выше точки ;
выдерживание в данном температурном коридоре;
охлаждение – на открытом воздухе.

График видов термообработки