Для чего нужна термообработка металлов? Термообработка металлов

Для чего нужна термообработка металлов?

ООО "КомплектСнаб" обеспечивает:

- Оперативную проработку заявок

- Выпуск продукции высокого качества в согласованные сроки

- Оперативную корректировку номенклатуры и количества поставляемого оборудования с учетом требования Заказчика

Чаще всего термообработка металлов нужна для изменения их физических свойств. Из-за сложных химических процессов в результате термообработки полностью или частично меняется структура металлического изделия. Благодаря такому воздействию, металл лучше обрабатывается, а его эксплуатационные свойства улучшаются.

Обрабатывают как заготовки и полуфабрикаты, так и готовые детали.

Как правило, в ходе термообработки металл сначала нагревается до определенной температуры, выдерживается в таком состоянии какое-то время, в затем остужается. От того, как долго металл будет нагрет и как быстро он будет остужаться, напрямую зависят его будущие физические свойства.

Один из видов термообработки — отпуск. Он уменьшает хрупкость, снимает внутреннее напряжение металла и повышает его вязкость. В зависимости от того, как сильно раскаляется деталь, отпуск разделяют на низкий, средний и высокий. Низкий отпуск (до 250 градусов) чаще всего применяется при обработке режущих инструментов, которые в результате теряют хрупкость и сохраняет твердость. Средний (300-500 градусов) отпуск предает детали «пружинистость», а высокий (до 600 градусов) — полностью снимает внутреннее напряжение металла.

Отжиг облегчает последующую обработку стали. Заготовку нагревают, а потом медленно охлаждают при комнатной температуре.

Закалка — еще один вид термической обработки деталей. Она придает твердость и износостойкость. Металл нагревают, выдерживают какое-то время, а затем быстро охлаждают. Для охлаждения обычно используют масло или воду. Если форма закаленной детали сложная, то ее сначала охлаждают в воде, а потом — в масле.

Иногда сочетают сразу несколько видов термообработки (например, сначала закаляют, а потом делают отпуск).

Термообработка металла — один из старейших способов улучшения изделий, проверенный веками и применяемый до сих пор.

komplectsnab.ru

Способы и виды термической обработки стали

​

Термическая обработка стали проводится с целью придания материала определенного набора свойств путем изменения его внутренней структуры на молекулярном уровне. Метод подразумевает нагрев или охлаждение металла до определенного температурного уровня с его последующим возвращением к нормальному состоянию. Иногда применяется многофазная термообработка, которая позволяет производить наиболее закаленные марки сталей.

Процедура протекает в специальных печах или холодильных установках, которые дают возможность четко контролировать температуру на каждом этапе технологического процесса. Это очень важное условия успешной закалки, так как несоблюдение технологии может наоборот придать металлу негативные свойства. Режимы термообработки стали зависят от структурного состава материала. Все они были установлены опытным путем в результате многократных испытаний, поэтому современные способы закалки при соблюдении всех условий позволяют получать материалы высокого качества с большим запасом прочности. Термообработка сталей должна подготовить их к эксплуатации в агрессивной среде под воздействием разрушающих факторов.

Выделяют следующие виды термообработки сталей: закалка, отпуск, отжиг, нормализация, воздействие холодом и химико-термическая обработка. 

Закалка стали

Закалка подразумевает прогрев металла до установленной температуры и поддержание достигнутого уровня в течение определенного периода времени. Временной интервал определяется скоростью превращения внутренней структуры сплава устойчивое вещество. После этого сталь быстро охлаждают в воде или масле, так как постепенное остывание может привести к нарушению достигнутой структуры кристаллической решетки.

Закалка придает материалу твердости, но снижает его ударную вязкость, что делает сталь более хрупкой. Такой обработке подвергают детали, которые предназначены для эксплуатации под воздействием статической нагрузки без влияния динамических колебаний. Отпуску подвергаются некоторые детали после закалки. Его суть состоит в повторном нагревании металла до температуры ниже, чем температура закалки. Это позволит снова нарушить достигнутые межмолекулярные связи и приведет к их перестроению.

После нагрева металл вытаскивают из печи и дают остыть естественным путем без применения охладителей. Такая процедура несколько снижает твердость, но при этом повышает ударную вязкость и ковкость. Так что после закалки с последующим отпуском сталь будет тверже и пластичнее, чем необработанный сплав. Отжиг проводится по схеме нагрева металла с последующим медленным остыванием прямо в печи без использования специальных средств. Это убирает неоднородность распределения элементов в сплаве и позволяет создать устойчивое соединение железа с углеродом на межмолекулярном уровне.

Отжиг

После отжига значительно уменьшается твердость стали, но возрастает ее пластичность и ковкость. Такой обработке подвергается материал, предназначенный для последующей штамповки или раскатки. Нормализация технологически повторяет процесс отжига, только после нагрева сплав остывает не непосредственно в печи, а на открытом воздухе. Это позволяет добиться хороших показателей ковкости и пластичности без существенного снижения твердости.

Воздействие холодом

Воздействие холодом необходимо для завершения превращения аустенита в мартенсит. Он придает металлу дополнительную упругость и препятствует образованию рваных трещин при воздействии избыточного давления на деталь. Такой материал хорошо подходит для эксплуатации под влиянием высоких динамических нагрузок. Необходимой твердости ему обычно добавляют с помощью соответствующих присадок.

Химико-термическая обработка

Химико-термическая обработка подразумевает насыщение верхних слоев стали каким-либо элементом под воздействием высокой температуры. Различают несколько видов данной процедуры. Цементация означает пропуск через сталь углерода при температуре 950 градусов по Цельсию. Это придает поверхности дополнительной твердости, не затрагивая при этом внутренние слои материала.

Азотирование позволяет насытить верхний слой стали азотом для повышения его коррозийной стойкости, прочности и предела устойчивости. Проводится процедура путем нагревания сплава до 700 градусов в аммиачной среде. Хромирование позволит придать поверхности материала повышенную устойчивость к пресной и соленой воде и некоторым видам кислотных и оксидных сред. Это позволяет подготовить сталь к эксплуатации в неблагоприятных условиях. Цианирование совмещает в себе одновременное насыщение верхних слоев стали углеродом и азотом. Это позволяет одним махом увеличить твердость материала и защитить его от воздействия коррозии.

Термообработка разных видов стали

Термообработка легированной стали должна производиться с медленным прогревом до необходимой температуры, а затем с медленным остыванием заготовки. В результате добавления легирующих присадок стали данной марки имеют низкую теплопроводность, поэтому резкое изменение температуры может привести к короблению или образованию трещин. Также очень важно, чтобы нагревание происходило равномерно по всей площади детали.

Термообработка нержавеющей стали тоже содержит свои нюансы.После отжига ее необходимо оставить в печи до полного остывания, а затем провести процедуру отпуска, чтобы получить материал оптимального качества. Резкое изменение температур также нежелательно, так как может негативно отразиться на эксплуатационных свойствах.

Термообработка аустенитных сталей проводится в печах при равномерном нагреве заготовки до температуры 1000-1150 градусов по Цельсию. После этого следует быстрое охлаждение в жидкости, что позволяет получить материал с устойчивой ферритной внутренней структурой. Эти стали применяются для изготовления конструкционных материалов, поэтому должны получить повышенную прочность при закалке.

Термообработка быстрорежущей стали является трудоемким процессом. Она относится к классу высоколегированных сплавов, поэтому не переносит резких перепадов температур. Закалка данного материала производится на высокоточном оборудовании, позволяющем четко регулировать каждую фазу технологического процесса. Эта марка используется для производства инструментов для резки, которые даже при нагреве до 600 градусов не теряют своей первоначальной твердости.

Термообработка углеродистой стали сводится к получению устойчивой связи между атомами железа и углерода в кристаллической решетке. Метод зависит от необходимости получения конкретного вещества по завершению процесса.

promplace.ru

Термическая обработка металлов

Термическая обработка металлов – переработка металлического материала при помощи теплового воздействия. Термический способ работы с металлами используют для того, чтобы добиться приобретения материалом определенных технологических свойств и технических характеристик.

Виды и способы термической обработки металлов

Виды термической обработки металлов делятся на три категории: термомеханическая обработка, химически термическая, термический способ работы с металлическими сплавами. Все разновидности термической обработки отличаются друг от друга индивидуальными особенностями осуществления рабочего процесса. Каждая из категорий обработки имеет свой, определенный технологическими нормами, температурный режим воздействия на используемое сырье, выдержкой при обретении установленной степени накаливания и временным периодом охлаждения металлических заготовок.

Термическая обработка металлов и металлических сплавов в своем принципе подразумевает структурные изменения в составе обрабатываемого сырья методом сильного накаливания, последующего отстаивания и охлаждения сырьевой массы. Химико термическую обработку металлов отличает от простого термического воздействия на структуру материала добавление в поверхности металлических сплавов компонентов, которые оказывают положительное влияние на такие технические свойства материала, как его твердость, устойчивость к изнашиванию, сопротивление коррозийному уничтожению. Химический процесс термообработки требует к себе более высокого температурного режима и значительно большего периода выдержки материала.

Химико-термический способ работы с металлом, в свою очередь разделяют на цементацию (подразумевает увеличение углеродного состава стали), азотирование (металл перенасыщают азотными частицами), цианирование (параллельное увеличение углеродного и азотного состава в сплавах), легирование поверхностей. Легирование металлов, также делится на силицированное воздействие, алитированное изменение и покрытие хромом.

Термомеханический способ работы с металлической массой – один из самых молодых методов обработки стали. Такая обработка дает возможность увеличить уровень механических качеств. Процесс состоит операций, которые сочетают пластический способ деформирования материала с термическим воздействием на него.

Необходимое оборудование для термической обработки металлов

Оборудование для термической обработки металлов состоит из накаливальных приспособлений и контрольных устройств, что позволяют регулировать температурный режим в процессе осуществления рабочих операций с металлами. Также, используются измерительные приборы для фиксирования результата термического воздействия на сплав. Контрольные приспособления в комплексе термобрабатывающих устройств называют термоэлектрическими пирометрами. Такие измерительные механизмы состоят термических пар и специального гальванометра, на котором установлена градусная шкала Цельсия. Конечный результат воздействия на металл проверяется напильниковой пробой, и испытывают вязкие свойства ударным способом.

Печи для термической обработки металлов, на металлообрабатывающих предприятиях, используют пламенного типа и с электрическим принципом смены температурного режима. Для печей пламенного типа применяется в качестве топливного ресурса жидкие, твердые, газообразные горючие средства. Электрические печные установки для работы со стальными сплавами делят на два вида: печи сопротивления и приспособления, работающие на индукционном способе нагревания. Индукционное нагревание образуется под воздействием высокочастотного тока.

Печи для термической обработки металлов могут работать в беспрерывном режиме и с прерывающимся функциональным циклом. Топливная масса заполняет устройство через специальный кран, а нагретая воздушная масса запускается через воздуховодную камеру. Металлическое сырье разогревается в рабочей зоне приспособления. Образовавшиеся при этом накаленные газовые компоненты убираются при помощи рекуператора, который выполняет функцию постоянного подогрева воздушной массы. В случае периодической эксплуатации камерного приспособления для нагревания стали, в рабочем секторе устройство температурный режим поддерживается на едином уровне.

К термическому способу обработки, чаще всего, прибегают при работе со сталью. Но также, для улучшения технических характеристик и технологических свойств, в отдельных случаях, такой способ могут использовать в работе с  чугунными изделиями и конструкциями, выполненными из цветных металлов. Для охлаждения уже прошедших обработку изделий используют специальные емкости, которые наполняют жидкостной массой (расплавленные свинцовые компоненты, масляные средства, водные наполнители).

promplace.ru

Термическая обработка металла. Термическая обработка металлов и сплавов. Виды термической обработки металлов. Виды термообработки.

Свойства сплава зависят от его структуры. Основным способом, позволяющим изменять структуру, а, следовательно, и свойства является термическая обработка (см. все статьи с меткой термическая обработка). Основы термической обработки разработал Д.К.Чернов. В дальнейшем они развивались в работах Бочвара А.А., Курдюмова Г.В., Гуляева А.П.

Диаграмма железо-углерод. Диаграмма состояния железо-углерод. Диаграмма железо-цементит. Диаграмма состояния железо-цементит.

Термическая обработка представляет собой совокупность операций нагрева (см. Технология нагрева и нагревательное оборудование), выдержки и охлаждения, выполняемых в определенной последовательности при определенных режимах, с целью изменения внутреннего строения сплава и получения нужных свойств (представляется в виде графика в осях температура – время, см. рисунок).

Графики различных видов термообработки

1, 1a — отжиг; 2, 2а — закалка; 3 — отпуск; 4 — нормализация

Различают следующие виды термической обработки:

1. Отжиг первого (I) рода – возможен для любых металлов и сплавов. Его проведение не обусловлено фазовыми превращениями в твердом состоянии.

Отжиг стали. Отжиг первого рода. Диффузионный отжиг. Отжиг рекристаллизационный. Отжиг для снятия напряжений.

Нагрев, при отжиге первого рода, повышая подвижность атомов, частично или полностью устраняет химическую неоднородность, уменьшает внутреннее напряжения. Основное значение имеет температура нагрева и время выдержки. Характерным является медленное охлаждение.

Разновидностями отжига первого рода являются:

2. Отжиг второго (II) рода – отжиг металлов и сплавов, испытывающих фазовые превращения в твердом состоянии при нагреве и охлаждении. Проводится для сплавов, в которых имеются полиморфные или эвтектоидные превращения, а также переменная растворимость компонентов в твердом состоянии.

Отжиг стали. Отжиг второго рода. Полный отжиг. Неполный отжиг. Полный и неполный отжиг. Изотермический отжиг.

Проводят отжиг второго рода с целью получения более равновесной структуры и подготовки ее к дальнейшей обработке. В результате отжига измельчается зерно, повышаются пластичность и вязкость, снижаются прочность и твердость, улучшается обрабатываемость резанием.

Характеризуется нагревом до температур выше критических и очень медленным охлаждением, как правило, вместе с печью (рисунок, позиции 1 и 1а).

3. Закалка – проводится для сплавов, испытывающих фазовые превращения в твердом состоянии при нагреве и охлаждении, с целью повышение твердости и прочности путем образования неравновесных структур (сорбит, троостит, мартенсит).

Закалка стали. Закалка металла. Виды закалки. Температура закалки. Закаливаемость. Прокаливаемость. Критический диаметр.

Характеризуется нагревом до температур выше критических и высокими скоростями охлаждения (рисунок, позиции 2 и 2а).

4. Отпуск – проводится с целью снятия внутренних напряжений, снижения твердости и увеличения пластичности и вязкости закаленных сталей (см. Закалка сталей).

Отпуск стали. Температура отпуска стали. Режимы отпуска стали. Отпускная хрупкость. Улучшение термическая обработка.

Характеризуется нагревом до температуры ниже критической А1 (рисунок, позиция 3). Скорость охлаждения роли не играет. Происходят превращения, уменьшающие степень неравновесности структуры закаленной стали.

Также термическую обработку подразделяют на предварительную и окончательную.

Предварительная – применяется для подготовки структуры и свойств материала для последующих технологических операций (для обработки давлением, улучшения обрабатываемости резанием).

Окончательная – формирует свойство готового изделия.

www.mtomd.info

Термообработка металла

Журнал "Моделист-конструктор", №5 за 1994 г., с.24     А. Виноградов     ТЕРМООБРАБОТКА МЕТАЛЛА     Моделистам постоянно приходится сталкиваться с необходимостью повысить прочность и твёрдость металла или инструмента, а иногда, наоборот, сделать металл более мягким, легче поддающимся обработке. Этого можно достичь термическим воздействием, заключающимся в нагреве материала до определённой температуры с последующим быстрым или медленным охлаждением.     Нагревание деталей, конечно, удобнее всего производить в электрических муфельных печах; но можно использовать и паяльные лампы, бензиновые и газовые горелки и даже конфорки домашних газовых плит - для нагрева мелких деталей.     Важнейшим условием правильной термообработки сталей является подбор необходимого температурного режима в зависимости от марки стали. Но ввиду того, что в свободной продаже имеется ограниченное число марок стали, приходится в основном использовать либо вторичное сырьё, либо изготавливать одни инструменты из других.     Маркировки углеродистой стали обыкновенного качества обозначаются двумя буквами и цифрой (Ст.1 - Ст.7). Цифра в данном случае показывает примерное содержание углерода в сотых долях процента.     В марках углеродистых качественных сталей - конструкционных (сталь 30; сталь 45) и автоматных сталях (А12; А30) цифры также показывают примерное содержание углерода в сотых долях процента. Наиболее широкоприменяемые стали - инструментальные (У7; У8; У8А; У10А…) - цифра в их маркировке означает содержание углерода в десятых долях процента; буква А в конце марки показывает, что в этих сталях пониженное содержание вредных примесей.     Легированные стали маркируются буквами и цифрами. Буквы обозначают наличие в стали одного или целой группы легирующих компонентов: В - вольфрам; Г - марганец; К - кобальт; М - молибден; Н - никель; С - кремний; Ф - ванадий; Х - хром; Ю - алюминий. Например, сталь марки 65Х13 имеет в своём составе 0,065% углерода и 0,013% хрома.     Наиболее ходовые марки сталей для изготовления инструмента приведены в таблице 1. Таблица 1. Инструмент Марка стали Зубила, отвёртки, топоры, клейма для сталиПуансоны, матрицы, пробойники, стамескиКерны, деревообрабатывающий инструментМолотки, кувалды, гладилки, плотницкий инструментМетчикиНадфилиНапильникиНожовочные полотна станочныеНожовочные полотна ручныеНожовки по деревуНожи фуговальных станковПилы циркулярныеПилы лесопильных рамПлашкиПолотна лучковых пилПилы поперечныеПилы продольныеРезцы для твёрдых металловРезцы токарные и строгальныеСвёрла спиральные по деревуСвёрла по металлуФрезы У7АУ8; У8АУ10; У10АУ7У11; Р9; 9ХСУ10 - У12У10 - У13; ШХ6Р9; Р18; ШХ15У8 - У12У8ГА9Х5ВФ85ХФ85ХВ9ХСУ8ГА; 85ХФУ8ГА; У1085ХУ13; У13АУ10; У10А9ХС; 9Х5ВФР9; Р18Р9; Р18      Термическая обработка стали разделяется на закаливание, отпуск и отжиг.     Закаливание стали применяется для повышения её твёрдости. Мягкие малоуглеродистые стали (Ст.25) и "железо" (Ст.10; Ст.20) не калятся; углеродистые (сталь 45; сталь 50) и инструментальные (У8; У9; У10; У10А и другие) увеличивают свою твёрдость при закалке в три-четыре раза.      Процесс закаливания состоит в нагревании стали до температуры калки (для каждой марки своя) и в быстром охлаждении в масле или воде. Температурные режимы закалки приведены в таблице 2. Таблица 2. Марка ЗакалкаC° ОтпускC° ОтжигC° Охлаждающая средадля закалки Охлаждающая средадля отпуска У7; У7АУ8; У8АУ10; У10АУ11; У11АУ12; У12АУ13; У13АУ8ГАР9Р18ШХ6ШХ9ШХ159ХС9Х5ВФ50ХГА60С260С2ХА65С2ВА85ХВ 80080079078078078080012501300810830845860950840870870850830 170170180180180180180580580200280400170270315325315330250 780770770750750750770860860780780780730800810840840820790 водаводаводаводаводаводаводамасломасломасломасломасломасломасловодаводаводаводавода вода, масловода, масловода, масловода, масловода, масловода, масловода, масловоздух в печивоздух в печивоздухвоздухвоздухвоздухвоздухвоздухвоздухвоздухвоздухвоздух      В домашних условиях, при отсутствии приборов температуру нагрева приближённо можно определить по цвету. Для ориентации цвета каления стальных изделий в неосвещённой солнцем комнате приведены по порядку их появления в зависимости от температуры (в °С):                                         тёмно-коричневый (заметен в темноте)       530-580                                         коричнево-красный                                        580-650                                         тёмно-красный (вишнёвый)                          650-730                                         вишнёво-красный (багровый)                       730-770                                         вишнёво-алый                                                 770-800                                         светло-вишнёво-алый                                    800-830                                         ярко-красный                                                   830-870                                         красный                                                            870-900                                         оранжевый                                                       900-1050                                         тёмно-жёлтый                                                 1050-1150                                         светло-жёлтый                                                1150-1250                                         жёлто-белый                                                   1250-1300                                         ослепительно белый                                       св. 1300.     В закалённом состоянии сталь обладает большой твёрдостью, но вместе с тем и хрупкостью. Чтобы придать ей вязкость, производится отпуск стали после закалки. Для этого её нагревают до температуры 220-300°С и медленно охлаждают в воздухе. Твёрдость стали при этом несколько уменьшается, структура её изменяется, и она становится более вязкой. Меняя температуру отпуска, можно получить разные механические свойства. При нагреве стали на воздухе её поверхность окрашивается в различные цвета, называемые цветами побежалости. Каждый цвет побежалости соответствует вполне определённой температуре и может служить указателем для определения степени нагрева при отпуске стали. Термические режимы и соответствующие им цвета побежалости приведены в таблице 3. Таблица 3. Инструмент Температураотпуска, C° Цвет побежалости Свёрла перовые, плашки, матрицы и пуансоны, фрезыРезцы, метчики, полотна ножовок, лобзики, центрыКусачки, стамески, ножницы по металлу, зубилаМолотки слесарные и медницкиеМатрицы и пуансоны вытяжныеРолики для накатокПерки столярные, железки рубаночные, отвёртки, обжимкиДолота столярные, ножи, призмы разметочные, державки резцовКлючи гаечные, пассатижи, круглогубцы, плоскогубцыПолотна пил по дереву 200225240255265275285295310325 светло-соломенныйсветло-жёлтыйсоломенно-жёлтыйкоричнево-жёлтыйкрасно-коричневыйпурпурно-красныйфиолетовыйярко-синийсветло-синийсерый     Отпуск выполняется следующим образом: стальную деталь зачищают в каком-нибудь месте до блеска, помещают в огонь и следят за появлением цветов побежалости. Отпуск закалённой детали должен быть проведён в течение 24 часов после её закалки.     Отжиг стали служит для выполнения задачи обратной закалки в случаях, когда закалённую деталь требуется обработать режущим инструментом, согнуть или разрезать. Отжиг стали заключается в нагревании её до температуры 800-900°С с последующим медленным охлаждением. После отжига сталь легко поддаётся обработке. *    *    *     Подписная научно-популярная серия "Сделай сам" (издательство "Знание"), №1 за 1990 г., с. 88, 89.     Отжиг цветных металлов. При обработке цветных металлов (чеканка, выколотка и др.) иногда приходится снимать напряжения, возникшие при обработке. Для этого необходимо отжечь заготовку. Отжиг цветных металлов проводят при следующих температурах: Металл Температураотжига, C° Охлаждающая среда     Медь    Латунь Л96    Латунь Л90-Л62    Мельхиор    Нейзильбер    Серебро    Алюминий    Дюралюминий 500 - 600540 - 600600 - 700650 - 700700 - 750650 - 700300 - 350360 - 380 ВодаНа открытом воздухеНа открытом воздухеВодаВодаВодаНа открытом воздухеОхлаждение в печи На главную

bubomix.narod.ru

• 
  Кран мостовой устройство
• 
  Контактно транзисторная система зажигания
• 
  Мостовой кран устройство
• 
  Кшм двигателя
• 
  Форд транзит размеры
• 
  У водителя автомобиля наибольшую нагрузку испытывают
• 
  Грузоподъемность грузового лифта
• 
  Карбюратор к126н
• 
  Самосвал маз 5516
• 
  Жидкость и для дизельного топлива
• 
  Дизель 10д100