Термообработка
Обработка металлов в процессе нагрева, выдержки и охлаждения, в результате чего достигается изменение структуры обрабатываемого металла или сплава, называется термической или тепловой обработкой. В процессе проведения термообработки химическая формула вещества остается неизменной, однако его свойства существенно меняются.
Термическую обработку в зависимости от производимого ею действия на металл подразделяют на разупрочняющую и упрочняющую. Первый вид термообработки позволяет придать заготовке необходимые технологические свойства, в частности – облегчить механическую обработку резанием за счет уменьшения твердости и прочности металла. Упрочняющая обработка температурным воздействием дает возможность повысить эксплуатационные характеристики материала.
Существенную роль в термообработке играют такие параметры, как:
температура нагрева;
продолжительность термического воздействия;
скорость, с которой производится термообработка;
длительность выдержки по окончании нагрева.
Для того, чтобы обеспечить наилучшее качество изделия, нагрев металла нужно производить таким образом, чтобы не происходила деформации, не возникали разрывы и трещины. Однако при этом необходимо рассчитать параметры процесса так, чтобы нагревательное оборудование, то есть печи выдавали максимальную продуктивность.
Операция нагрева может подразделяться на такие виды: прямое нагревание, ступенчатое и постепенное. Выбор вида нагрева обусловливается весом детали, маркой сплава, разновидностью термической обработки. Режим нагрева определяется диаграммой состояния. На время нагрева также оказывают свое действие несколько факторов: вес нагреваемого изделия, физические свойства металла, способ нагрева (ТВЧ, электро – или плазменная печь). К физическим свойствам, имеющим существенное значение, относятся такие характеристики как теплопроводность и теплоемкость.
Скорость, с которой производится нагрев изделия, должна выбираться в зависимости от структуры и химического состава сплава, формы заготовки и температурного интервала. От выдержки после нагрева требуется, чтобы она обеспечивала сплошное прогревание заготовок, способствовала структурным и фазовым превращениям. Если продолжительность выдержки неправильно рассчитана, то есть слишком большая, происходит рост зерна, обезуглероживание стали, появление окалины. Поэтому длительность выдержки должна быть как можно короче. Зависимость температуры нагрева от выдержки – обратнопропорциональна, то есть чем ниже температура нагрева, тем дольше выдержка и наоборот.
Регулирование скорости охлаждения при термообработке происходит за счет охлаждающей среды. К примеру, заготовка охлаждается вместе с печью со скоростью порядка 20-зо градусов в час, а в воде – свыше 300 градусов в час. На воздухе же охлаждение детали происходит со скоростью чуть большей, чем вместе с печью.
Процесс термической обработки подразделяется на непосредственно термическую, химико-термическую и термомеханическую. Под термомеханической обработкой подразумевают операции нагрева, охлаждения и пластической деформации в результате воздействия высокотемпературной и низкотемпературной обработки. Химико-термическая обработка происходит с применением газообразных, жидких или твердых химически активных сред. Этот вид обработки используется тогда, когда нужно обогатить поверхностные слои изделия какими-либо насыщающими элементами, которые также носят название компонентов насыщения.