Термическая обработка – это совокупность операций нагрева, выдержки и охлаждения металлических сплавов с целью получения заданных свойств за счет изменения структуры сплава.
Виды действий
В зависимости от необходимых свойств металла применяют различные виды термообработки.
Отжиг
Отжиг в зависимости от назначения проводят при температурах ниже или выше критических (при которых происходят фазовые превращения) с последующим медленным охлаждением (обычно с печью).
Отжиг измельчает зерно, снимает внутренние напряжения, уменьшает структурную неоднородность. После отжига сталь обладает низкой твердостью и прочностью, при очень высокой пластичности. Его проводят после литья, ковки, прокатки.
Отжиг, как правило, является предварительной термической обработкой.
Нормализация
Нормализацию проводят при температурах выше критических, с последующим охлаждением на воздухе. Нормализация устраняет крупнозернистую структуру стали, полученную при литье, ковке, штамповке. Ускоренное охлаждение на воздухе приводит к повышению твердости и прочности на 10-15 % по сравнению с отожженной.
Закалка
Закалка заключается в нагреве стали и последующим охлаждением с высокой скоростью.
При нагреве, а затем при охлаждении происходит изменение структуры стали, а следовательно и свойств стали.
Сталь после закалки приобретает высокую твёрдость и прочность, но при этом уменьшается пластичность.
Твёрдость стали зависит от содержания углерода в стали и скорости охлаждения.
В зависимости от вида сплавов для охлаждения обычно используют воду или масло.
Закалка ТВЧ
Индукционный нагрев основан на следующем явлении. При прохождении переменного электрического тока высокой частоты по проводнику — медному индуктору, вокруг последнего образуется переменное электромагнитное поле, силовые линии которого пронизывают помещенную в индуктор деталь. В поверхностном слое детали возникают вихревые токи, вызывающие нагрев этого слоя до высокой температуры.
Плотность тока непрерывно возрастает по направлению от оси проводника к его поверхности.
Неравномерное распределение индукционных токов приводит к неравномерному нагреву деталей: поверхностные слои очень быстро нагреваются до высоких температур, а сердцевина или совсем не нагревается или нагревается незначительно, благодаря теплопроводности стали. Толщина слоя, по которому проходит ток, называется глубиной проникновения.
Существуют 2 способа нагрева деталей в процессе поверхностной индукционной закалки,применяемые в зависимости от размера, формы детали и некоторых специальных требований нагрева: одновременный и непрерывно - последовательный.
Одновременный способ применяется для закалки небольших деталей и осуществляется следующим образом. Закаливаемая деталь помещается в индуктор, высота которого должна быть равна или больше размера обрабатываемого участка детали. На заданное время включается ток, затем деталь подвергается охлаждению в спрейере, либо окунанием в воду или масло.
При непрерывно-последовательном способе закалки деталь, установленная в неподвижном индукторе, совершает сложное движение: вращается около собственной оси и движется поступательно, сверху вниз, а затем поступает в отдельное охлаждающее устройство (спрейер) или охлаждается непосредственно в нижней части индуктора, где расположены спрейерные отверстия. Таким образом, вся поверхность детали непрерывно - последовательно нагревается и охлаждается.
Непрерывно - последовательный способ закалки применяется для упрочнения валов, осей, шпилек и других длинных деталей.
Отпуск
Отпуском называется нагрев стали до температур, при которых не происходят фазовые превращения (т.е. не изменяется структура), выдержка при заданной температуре и последующее охлаждение с заданной скоростью. Обычно охлаждают на воздухе.
Отпуск является конечной операцией термообработки, проводится после закалки для уменьшения внутренних напряжений, снижения твёрдости.
Чем выше температура отпуска, тем полнее снимаются напряжения.
С повышением температуры отпуска твёрдость и прочность снижаются, а пластичность и ударная вязкость повышаются.
Криогенная обработка (обработка холодом)
Обработку холодом проводят для стабилизации размеров деталей после термической обработки, повышения твердости деталей, например, из инструментальных сталей, деталей после цементации и последующей закалки.
Химико-термическая обработка
Цементация.
Цементацией называется процесс насыщения поверхностного слоя стали углеродом. Целью цементации является получение твердой и износостойкой поверхности, что достигается обогащением поверхностного слоя углеродом до концентрации 0,8-1,0 % и последующей закалкой и низким отпуском.
Для цементации обычно применяют низкоуглеродистые стали.
Виды цементации:
- в твердом карбюризаторе,
- газовая цементация.
Обычно глубина слоя составляет 0,5…2 мм, а твердость поверхностного слоя 58…62 HRC, твердость сердцевины 20…40 HRC.
Цианированием и нитроцементацией называют совместное насыщение поверхности стали углеродом и азотом.
Основное назначение нитроцементации и цианирования – повышение твердости и износостойкости.
Для нитроцементации и цианирования обычно применяют низкоуглеродистые стали.
Цианированный слой содержит 0,6…0,7 % углерода и 0,8…1,2 % азота.
При цианировании детали нагревают до 860…900 °С в расплавленных солях.
Цианирование при невысоких температурах позволяет непосредственно после насыщения проводить закалку. Твердость цианированного слоя после закалки и низкого отпуска составляет 58…62 HRC.
Цианированный слой по сравнению с цементованным обладает более высокой износостойкостью.
При нитроцементации детали нагревают 2…10 ч при 850…860 °С в газовой среде, содержащей углерод и азот. Глубина слоя обычно 0,2…0,8 мм.
Алитирование
Алитированием называют процесс насыщения поверхности стали алюминием.
Чаще применяют алитирование в порошковых смесях. Детали упаковывают в металлические ящики, заполненные алитирующей смесью, состоящей из ферроалюминия. В результате алитирования детали приобретают высокую окалиностойкость (до 850…900°С), так как в процессе алитирования на поверхности образуется плотная пленка окиси алюминия.
Термическая обработка алюминиевых сплавов.
В зависимости от химического состава алюминиевые сплавы подвергают отжигу для повышения пластичности при дальнейшей механической обработки, устранения остаточных напряжений, вызывающих коробление деталей или закале с последующим старением для повышения прочности.
Оборудование
Для проведения термической обработки сталей и сплавов (отжига, нормализации, закалки, отпуска) используют электрические камерные и шахтные печи.
Для безокислительной обработки применяют вакуумные печи.
Для нагрева деталей при закалке используются также соляные ванны.
Закалку ТВЧ осуществляют в специальных станках с использованием преобразователя частоты.
Термообработку алюминиевых сплавов производят в шахтных печах.
Для проведения химико-термической обработки (газовой цементации и нитроцементации) используют специализированные шахтные печи.
Для цианирования в расплаве солей используют соляные ванны.
Алитирование проводят в камерных печах.
Заказать услугу
Эти и другие услуги в Челябинске оказывает компания «Турбина». Оставить заявку или получить консультацию менеджера можно следующими способами:
- Позвонить по номеру +7 (351) 775-01-85.
- Если вы не хотите тратить деньги на звонок, вы можете нажать кнопку и оставить свой номер. Вам перезвонят специалисты компании в указанное вами время.
- На сайте компании есть специальная форма обратной связи. Вы можете задать вопрос в ней, потребуется указать свой электронный адрес.
- Написать напрямую на е-мэйл sale@skb-turbina.com.
- Вас всегда ждут в офисе в рабочее время.
Компания предлагает богатый перечень услуг, приемлемые цены, выполняет работу качественно и дает гарантию на результат.