Термическая обработка металлов
В процессах сплавов и обработки металлов их свойства не остаются постоянными, а изменяются и время от времени очень существенно. Эти трансформации приводят к увеличению либо уменьшению твердости металла либо к трансформации вторых особенностей.
Намеренное изменение особенностей металлов производится термической обработкой.
Термической обработкой сплавов и металлов именуют изменение их особенностей методом нагревания, охлаждения и выдержки. Изменение внутреннего строения металлов ведет к трансформации их механических особенностей: твердости, прочности, пластичности, вязкости.
Не все металлы в однообразной степени поддаются термической обработке. Кое-какие из них практически не изменяют собственные свойства при термической обработке, другие изменяют их мало, третьи — очень существенно. Самый чувствительна к термической обработке сталь.
Низкоуглеродистые стали, которые содержат менее 0,3% углерода, слабо изменяют собственные свойства, среднеуглеродистые — уже заметно, а инструментальные — сильно.
Обширно используют следующие виды термической обработки стали: отжиг, нормализацию, отпуск и закалку.
Отжигом именуется процесс нагревания металлического изделия до температуры 750—860° (критическая точка), а после этого весьма медленного. его охлаждения в течение нескольких часов, довольно часто вместе с нагревательной печью. При отжиге устраняются внутренние напряжения в металле, появившиеся ранее от неравномерного остывания, и значительно уменьшается твердость.
Отжиг не редкость нужным и вследствие того что в процессах литья, ковки и прокатки охлаждение металлических изделий происходит неравномерно по толщине металла, они получаются у поверхности более жёсткими и еле поддаются обработке резанием.
Нормализация отличается от отжига лишь тем, что металлическое изделие остывает на воздухе, причем существенно стремительнее, чем при отжиге. Нагрев изделий производится до тех же температур, что и при отжиге.
При нормализации сталь получает мелкозернистую и однородную структуру, но ее твёрдость и прочность получаются немного выше, чем при отжиге. Нормализации подвергаются, к примеру, малоуглеродистые мягкие стали (конструкционные).
Если сравнивать с отжигом нормализация более экономичная операция, поскольку не требует охлаждения печи.
Закалкой именуется процесс нагревания металлических изделий до температуры 750—790° (либо немного выше), выдержки при данной температуре, в течение которой происходит перестройка структуры металла, и стремительного охлаждения. Призакалке быстро возрастает твердость стали, ее прочность, но понижается вязкость.
Многие важные подробности автомобилей, изготовляемые из стали, подвергают закалке, к примеру коленчатые валы, шарикоподшипники и практически все инструменты.
Температура нагрева стали для закалки зависит от ее состава.
Нагревание изделий для закалки создают в камерных газовых либо электрических печах либо в соляных печах-ваннах. Электрические печи (муфельные) эргономичны тем, что нагрев в них производится равномерно и металл не соприкасается с потоком газов, образующихся при сгорании горючего.
Помимо этого, в них легко регулировать температуру нагрева. самые совершенными являются электрические печи-ванны, где в качестве материала, нагревающего подробности, помогают расплавленные соли (поваренная соль, хлористый калий, сода и другие), находящиеся в огнеупорном тигле.
Подробности в таковой ванне весьма скоро нагреваются, совсем не соприкасаются с воздухом и легко смогут быть нагреты только частично.
Выдержка подробностей при температуре нагрева длится от нескольких мин. до получаса, в зависимости от толщины подробности. Чем массивнее подробность, тем большее время нужно.для выравнивания температуры по всей толщине металла.
По окончании времени выдержки подробность опускают в охлаждающую среду: воду, масло либо растворы солей в воде. Важное значение в ходе закалки имеет быстрота охлаждения.
Чем больше необходимость повысить твердость подробности, тем стремительнее необходимо создавать ее охлаждение. Громаднейшую быстроту дает 10-процентный раствор поваренной соли в воде, пара меньшую — вода и малую — машинное масло.
Чтобы не было неравномерной закалки и коробления рекомендуется погружать подробности в охлаждающую жидкость скоро и по окончании погружения перемещать их в ней.
Рис. 1. Промежуток температур нагрева сталей для закалки.
В случае если по назначению подробности нужно сделать жёсткой лишь ее поверхность, то прибегают к методу поверхностной закалки. В этом случае скоро нагревают до нужной температуры лишь узкий, поверхностный слой и закаливают его, а сердцевина подробности остается вязкой и мягкой.
Таковой нагрев возможно сделать посредством газовой горелки, развивающей большую температуру, либо токами высокой частоты. Последний метод позволяет без проблем регулировать равномерность и глубину прогрева и отличается высокой производительностью.
Отпуск. Для уменьшения хрупкости закаленную сталь подвергают отпуску. Отпуск содержится в повторном нагреве, но уже до более низких температур, чем при закалке, с последующим охлаждением.
Различают низкий отпуск — нагрев до температуры 200— 330°, средний — до 500° и большой — до 700°. Чаще всего используют низкий отпуск.
Низкий отпуск создают’в масляных и соляных ваннах, а довольно часто и на воздухе. В последнем случае температуру отпуска легко осуществлять контроль по появлению цветов побежалости.
Так именуется похожая на радугу гамма цветов, появляющаяся на зачищенной до блеска поверхности куска стали при нагревании. Каждому цвету соответствует собственная температура.
Более высокая температура соответствует и более глубокому отпуску.
По прилагаемой таблице цветов побежалости возможно найти температуру нагрева.
Нагретую до нужной температуры отпуска подробность охлаждают в воде и тем самым прекращают отпуск на требуемой ступени.
