Термична обработка на стомана: описание, видове

Характеристики на топлинната обработка

За да се получат желаните свойства на металната част, тя се подлага на топлинна обработка. По време на този процес има структурна промяна в материала.

Металните продукти, използвани във фермата, трябва да бъдат устойчиви на външни влияния. За да се постигне това, металът трябва да бъде подсилен от действието на висока температура. Това обработване променя формата на кристалната решетка, намалява вътрешния стрес и подобрява нейните свойства.

Видове топлинна обработка на стоманата

Топлинната обработка на стоманата се свежда до три етапа: отопление, накисване и бързо охлаждане. Има няколко типа този процес, но основните етапи от тях остават същите.

Има такива видове топлинна обработка:

• Технически (темпериране, темпериране, криогенно третиране, стареене).
• Термомеханични, които използват не само висока температура, но и физическо въздействие върху метала.
• Химико-термичната включва термичната обработка на метала с последващо излагане на повърхността на азот, хром или въглерод.

каляване

Това е производственият процес на загряване на метала до определена температура, а след това бавно охлаждане, което се случва естествено. В резултат на тази процедура се елиминира хетерогенността на метала, вътрешното напрежение се намалява и твърдостта на сплавта се намалява, което значително улеснява неговата обработка. Има два вида отгряване: първият и вторият вид.

При закаляване от първия вид фазовото състояние на сплавта се променя незначително. Има сортове:

• Хомогенизиран - температурата е 1100-1200 ° C, металът остарява от 7-14 часа при такива условия.
• Прекристализация - температура на термообработка 100-200 ° C, тази процедура се използва за никелова стомана.

По време на отгряване на втория вид настъпва фазова промяна в метала. Процесът има няколко типа:

• Пълно охлаждане - металът се нагрява с 25-40 ° C над критичната стойност за този материал и се охлажда със специална скорост.
• Непълна - сплавта се загрява до критичната точка и се охлажда за дълго време.
• Дифузията - отгряване се извършва при температура от 1100-1200 ° С.
• Изотермична - метална загряване настъпва едновременно с пълна отгряване но охлаждане под критичната температура, охлаждане на открито.
• Нормализирано - пълно отгряване на метала с охлаждане във въздуха.

закалка

Това е процесът на манипулиране на метала за постигане на мартензитна трансформация, която осигурява повишена якост и намалена пластичност на продукта. По време на охлаждането сплавта се нагрява до критична стойност, тъй като по време на отгряване, но процесът на охлаждане е много по-бърз и за това се използва вана с течност. Има няколко типа ковани:

• Втвърдяване в една течност, за малки части, използвайте масло, а за големи части - вода.
• Периодично втвърдяване - намаление на температурата се среща в два етапа: бързо охлаждане до температура от 300 ° С, като се използва вода, и след това продуктът се поставя в масло или на открито.
• Постепенно - когато металът достигне желаната температура, той се охлажда в стопени соли, а след това на открито.
• Изотермичният - подобен на стъпаловиден, се различава по време на експозицията.
• Втвърдяване със самоизключване, сплавта не е напълно охладена, оставяйки топла кръпка в средата. В резултат металът получава повишена якост и висок вискозитет. Тази комбинация е чудесна за ударни инструменти.

Неправилно направено втвърдяване може да доведе до появата на такива дефекти:

• декарбонизация;
• пукнатини;
• повреда или каишки.

Основната причина за каишката и пукнатините е неравномерната промяна в размера на частта по време на охлаждане или нагряване. Те могат да възникнат и при рязко увеличаване на силата на определени места. Най-добрият начин да избегнете тези проблеми е бавното охлаждане на метала до стойността на мартензитната трансформация.

Връзката и изкривяването се появяват, когато изкривените части са неравномерно охладени. Тези дефекти са доста малки и могат да бъдат коригирани чрез смилане. Предварителното охлаждане на частите и тяхното постепенно и равномерно отопление ще ви помогне да избегнете повреда.

Декарбурирането на метала възниква в резултат на изгарянето на въглерода при продължително нагряване. Интензитетът на процеса зависи от температурата на нагряване, колкото по-висока е, толкова по-бърз е процесът. За корекция частта се нагрява в неутрална среда (муфелна пещ).

Окалинът на повърхността на метала води до изгаряне и деформация на продукта. Това намалява скоростта на нагряване и прави машината по-трудна. Окалин се отстранява химически или механично. За да се избегнат тези проблеми, е необходимо използването на специална паста (100 г водно стъкло, 25 г графит, 75 гр огнеупорна глина, 14 грама на боракс, 100 г вода, 30 г карборунд). Съставът се нанася върху продуктите и се оставя да изсъхне напълно и след това се нагрява както обикновено.

празник

Той омекотява ефекта от втвърдяване, облекчава стреса, намалява крехкостта, увеличава вискозитета. Освобождаването се извършва чрез нагряване на частта, закалена до критичната температура. В зависимост от стойността на температурата могат да се получат състоянията на гъбата, мартензита, сорбитола. Те се различават от подобни състояния при втвърдяване чрез свойства и структура, което е по-точна. Това увеличава еластичността и якостта на сплавта. Металът с точкова структура има по-висока якост на въздействие.

В зависимост от температурата разграничават тези видове отпуски: ниски, средни, високи.

За да определите точната температура, използвайте цветова диаграма. Филмът от железни оксиди дава на метала различни цветове. Изглежда, че ако продуктът се изстърже и се нагрява до 210 ° C, с нарастването на температурата дебелината на филма се увеличава.

При ниско темпериране (температура до 300 ° C), мартензитът остава в сплавта, което променя структурата на материала. Освен това се освобождава железен карбид. Това увеличава вискозитета на стоманата и намалява нейната твърдост. При ниско темпериране металът се охлажда в солена и маслена баня.

Високото освобождаване значително подобрява механичните свойства на стоманата, увеличава вискозитета, издържливостта, якостта. Той се използва широко за изработване на пружини, пръти за двигатели, ковашки уши, оси за автомобили. За фино-зърнестата легирана стомана, темперирането се извършва веднага след нормализиране.

За да се подобри обработваемостта на метала, нормализирането му се извършва при висока температура (970 ° C), което увеличава неговата твърдост. За да намалите този параметър, направете си висока почивка.

Криогенно лечение

Промените в структурата на метала могат да бъдат постигнати не само при високи температури, но и при ниски температури. Обработката на сплав при температура под 0 ° C се използва широко в различни отрасли. Процесът протича при температура 195 ° С.

Предимствата на криогенната обработка:

• Намалява количеството аустенит, което осигурява стабилност на размерите на частите.
• Не се изисква последващо освобождаване, което съкращава производствения цикъл.
• След тази обработка частите са по-подходящи за шлифоване и полиране.

Химико-термична обработка

Химико-термичната обработка включва не само излагане на висока температура, но и химическа. Резултатът от тази процедура е повишената якост и износоустойчивост на метала, както и огнеустойчивост и киселинна устойчивост.

Има такива видове обработка:

• Циментация.
• Азотиране.
• Карбонитриране.
• Boriding.

Циментацията на стоманата е процес на допълнително метално третиране с въглерод преди охлаждане и темпериране. След процедурата, издръжливостта на продукта се увеличава по време на усукване и огъване.

Преди началото на карбуризирането, повърхността се почиства старателно, след което се покрива със специални съединения. Процедурата се извършва след пълно изсъхване на повърхността.

Има няколко типа карбуризация: течна, твърда, газ. Първият тип използва специална баня-печка, в която са покрити 75% сода, 10% силициев карбид, 15% натриев хлорид. След това продуктът се потапя в контейнер. Процесът отнема 2 часа при 850 ° С.

Удобно е да се извършва твърд карбуринг в домашен цех. За него използвайте специална паста на основата на калцинирана сода, сажди, натриев оксалова киселина и вода. Полученият състав се нанася върху повърхността и сместа се оставя да изсъхне. След това продуктът се поставя в пещта за 2 часа при температура 900 ° С.

При газово карбуризиране се използват смеси от газове, съдържащи метан. Процедурата се извършва в специална камера при температура 900 ° С.

Нитрирането на стоманата е процес на насищане на металната повърхност с азот чрез нагряване до 650 ° С в амонячна атмосфера. След обработката сплавта увеличава своята твърдост и също така придобива устойчивост на корозия. Нитрирането, за разлика от циментацията, ви позволява да поддържате висока якост при високи температури. И също така продуктите не се запушват, когато се охлаждат. Нитрирането на метал се използва широко в промишлеността, за да придаде устойчивост на износване на продукта, да увеличи твърдостта и да предпази от корозия.

Нитро-циментацията на стоманата се състои в повърхностна обработка с въглерод и азот при висока температура с по-нататъшно охлаждане и темпериране. Процедурата може да се проведе при температура 850 ° С в газообразна среда. Нитрокарването се използва за инструментални стомани.

Когато се намокря стоманата, слоят борон се нанася върху повърхността на метала. Процедурата протича при температура 910 ° С. Това третиране се използва за увеличаване на издръжливостта на инструментите за пробиване и пробиване.

Термомеханична обработка

Когато използвате този метод висока температура и пластична деформация. Има такива видове термомеханична обработка:

• Висока температура.
• Ниска температура.
• Предварителен.

При високотемпературна обработка металната деформация се получава след нагряване. Сплавта се загрява над температурата на рекристализация. След това се извършва втвърдяване с темпериране.

Високотемпературна метална обработка

• Увеличава вискозитета.
• Отстранява крехкостта.

Тази обработка е подложена на структурна, инструментална, въглеродна, пролетна, легирана стомана.

В случай на нискотемпературно третиране, предварителната форма след охлаждане се държи при температура под стойността на прекристализация и над мартензитната трансформация. На този етап се извършва пластична деформация. Тази обработка не осигурява стабилност на метала по време на темпериране и за неговото изпълнение се изисква мощно оборудване.

За извършване на термомеханична обработка трябва да се използват специални устройства за натиск, нагряване и охлаждане на детайла.

Топлинна обработка на цветни сплави

Цветните метали се различават помежду си, поради което за тях използват свои видове топлинна обработка. За да се изравни химичният състав на медта, той се подлага на рекристализиращо свързване. Месингът се обработва при ниска температура (200 ° C). Бронзът се темперира при 550 ° С. Магнезият се охлажда, темперира се и остарява, алуминият се подлага на подобно третиране.

В черна и цветна металургия, широко се използват различни видове топлинна обработка на метали. Те се използват за получаване на желаните свойства на сплавите, както и за спестяване на разходи. За всяка процедура и метала се избират нейните температурни стойности.