Термическая обработка стали

Термической обработкой металла называют процесс, при котором с определенной периодичностью металл нагревают и охлаждают до нужной температуры для достижения необходимых свойств. Такой метод обработки применяется как в черных, так и в цветных металлах.

Со временем появляются все новые и новые методы термической обработки металлов, благодаря чему стало проще достигать необходимых свойств и качеств материала.

Для чего нужна термическая обработка металла

Польза применения термической обработки металла неоспорима. В зависимости от поставленной задачи, с помощью такой обработки можно сделать металл как более мягким, так и более прочным.

Нельзя также обойти стороной и тот факт, что термообработка влияет ко всему прочему на электропроводимость и теплопроводимость металлов, поэтому спектр ее применения весьма широк. К примеру, некоторые металлы обрабатывают термически после более ранней холодной обработки для снятия напряжения, другим же такая процедура придает определенные химические свойства.

В авиастроении определенная деталь может проходить до шести этапов термической обработки, и только после этого она достигнет идеального значения и будет пригодна к применению. И не удивительно, ведь ответственность за исправность той или иной детали в авиастроении крайне высока.

Как происходит процесс термообработки

Termoobrabotka-razlichny'x-metallov

Если описывать процесс термической обработки металл простыми словами, то это – нагревание металла до определенной температуры, выдержка его при этой температуре какое-то время, затем охлаждение.

На конечные свойства металла зависят несколько факторов, такие как температура нагрева, время выдержки, скорость охлаждения, а также окружающие сам процесс условия. В результате получаем металл с разными характеристиками теплопроводности, вязкости, прочности, магнетизма, стойкости к коррозии. Во время процесса обработки меняется сама микроструктура металла, что и влияет напрямую на его свойства.

Первый этап

Первый этап термической обработки, который мы рассмотрим – нагрев. Как уже ранее говорилось, в процессе термообработки структура металла притерпевает определенных изменений. Во время процесса нагрева сплав металла может находится как в механической смеси, так и в твердом растворе, а также в том и другом одновременно.

Механическую смесь можно сравнить с всеми нами известным цементом, который выполняет роль связующего звена между песком и гравием. Они служат в цементе как отдельные частицы, в механической металлической смеси эту роль отыгрывает основной металл. Твердый металлический раствор отличается тем, что металлы в нем смешаны гомогенно, и даже при всем желании отличить их друг от друга не удастся даже под микроскопом.

Каждое из состояний обладает своими качествами, однако за конечный результат отвечает все-таки процесс охлаждения.

Второй этап

Второй этап – выдержка. Это процесс, при котором разогретый металл выдерживается при указанной температуре определенной количество времени.

Это время зависит от того, какие цели ставятся перед получением конечного продукта. Например, если требуется просто повысить прочность металла, достаточно будет внести изменения в структуру только на поверхности, и для этого достаточно будет нагреть его до определенной температуры на небольшой срок.

Для достижения других свойств выдержку придется осуществлять несколько дольше. К тому же время выдержки также зависит и от размера или толщины самой детали. Логично предположить, что сердцевине детали понадобится гораздо больше времени на разогрев до определенной температуры, чем ее поверхности, от этого и время выдержки соответственно больше.

Третий этап

Третий этап – охлаждение. Его применяют в строго определенном порядке сразу же после процесса выдержки.

При охлаждении в структуре металла также происходят изменения, однако внешне меняться он будет не обязательно. К примеру твердый раствор может не изменится вовсе, либо же стать частично механическим при определенных условиях.

Для достижения нужного свойства металла его охлаждают в разной среде. Это может быть как соляной раствор, так и масленый, воздух или специальная печь. Если стоит задача как можно скорее остудить металл, тогда применяют солевой раствор, который по благодаря свойствам быстрее всех поглощает тепло. Если же нужен более длительный процесс, тогда подойдет и обычный воздух, который поглощает тепло намного медленнее.

А для получения хорошей точности лучше всего использовать специальную печь, которая разогревает металл до нужной температуры, выдерживает его, и потом постепенно охлаждает с завидной точностью до градуса. Процесс хороший, но весьма затратный.

Методы термической обработки металлов

Существует несколько методов термической обработки металлов.

Первый метод – отжиг

Pervy'j-e'tap---otzhig

При нем металл разогревается выше значения критической температуры, некоторое время выдерживается в таком состоянии и потом медленно охлаждается. Такой способ применяют для размягчения металла.

После обработки таким методом он становится более пригодным к обработке, улучшается его пластичность и вязкость. К тому же он отлично подходит для снятия напряжения после холодной обработки.

Второй метод – нормализация

Vtoroj-e'tap---normalizaciya

При нем снимается внутреннее напряжение с металла, вызванное, к примеру, сваркой или литьем. При применении этого метода металл нагревается на 40 градусов выше своей критической температуры, выдерживают определенное время и охлаждают при помощи воздуха.

Такой процесс придает равномерную структуру зерна по всей поверхности детали. Такой металл считается самым прочным, чем после любого другого метода термической обработки.

Третий метод – закалка

Tretij-e'tap-zakalka

Третий, и самый популярный метод обработки металла – это его закалка. Она нацелена на увеличения показателя прочности металла. При этом методе деталь сначала разогревают до определенной температуры, а затем быстро остужают, погрузив ее в охлаждающую среду. Лучше всего делать это при помощи солевого раствора.

Такая деталь будет иметь улучшенные показатели прочности и твердости, однако есть и свой недостаток – она станет более хрупкой.

Существуют еще методы старения, отпуска, цементации и снятия напряжения, однако они используются далеко не так часто, как вышеперечисленные.

Не для всех металлов подходят все виды термической обработки, поэтому каждый из них изучается отдельно. Большую часть (примерно 80%) от металлов, которые подвергаются термической обработке – черные, однако некоторые сплавы также пригодны к определенному виду термической обработки.

Оставьте комментарий