Процессы термообработки металлов можно условно разделить на три категории: общая термообработка, поверхностная термообработка и химическая термообработка. В зависимости от среды нагрева, температуры нагрева и метода охлаждения, каждая категория может быть разделена на несколько различных процессов термообработки. Использование различных процессов термообработки позволяет получить один и тот же металл с различной структурой и, следовательно, с различными свойствами. Сталь является наиболее широко используемым металлом в промышленности, а микроструктура стали — наиболее сложной, поэтому существует множество типов процессов термообработки стали.
Полная термообработка — это процесс термической обработки металла, при котором заготовка нагревается целиком, а затем охлаждается с соответствующей скоростью для изменения ее общих механических свойств. Полная термообработка стали обычно включает четыре основных процесса: отжиг, нормализацию, закалку и отпуск.
1. Отжиг
Отжиг — это процесс нагрева заготовки до соответствующей температуры, с применением различного времени выдержки в зависимости от материала и размера заготовки, а затем медленного охлаждения. Цель состоит в том, чтобы внутренняя структура металла достигла или приблизилась к состоянию равновесия, или чтобы снять внутренние напряжения, возникшие в предыдущем процессе. Это позволяет получить хорошие технологические и эксплуатационные характеристики, или подготовить структуру к дальнейшей закалке.
2. Нормализация
Нормализация — это процесс нагрева заготовки до подходящей температуры с последующим охлаждением на воздухе. Эффект нормализации аналогичен эффекту отжига, за исключением того, что полученная структура более мелкозернистая. Она часто используется для улучшения режущих характеристик материалов, а иногда и для удовлетворения определенных требований. Не относится к высокопрочным деталям, используемым в качестве окончательной термообработки.
3. Закалка
Закалка — это процесс нагрева и поддержания заданной формы заготовки, а затем ее быстрого охлаждения в закалочной среде, такой как вода, масло или другие растворы неорганических солей, а также в водных растворах органических веществ.
4. Закалка
После закалки сталь становится твердой, но одновременно хрупкой. Для уменьшения хрупкости стальных деталей закаленные детали выдерживают при соответствующей температуре выше комнатной и ниже 650 °C в течение длительного времени, а затем охлаждают. Этот процесс называется отпуском. Отжиг, нормализация, закалка и отпуск — это «четыре этапа» общей термообработки. Среди них закалка и отпуск тесно связаны, часто используются вместе и являются незаменимыми.
В рамках проекта «Четыре огня» были разработаны различные процессы термической обработки с разными температурами нагрева и методами охлаждения. Для достижения определенной прочности и ударной вязкости процесс, сочетающий закалку и высокотемпературный отпуск, называется закалкой и отпуском. После закалки некоторых сплавов до образования пересыщенного твердого раствора их выдерживают при комнатной температуре или немного более высокой температуре в течение более длительного периода времени для улучшения твердости, прочности или электромагнитных свойств сплава. Этот процесс термической обработки называется старением.
Метод эффективного и тесного сочетания обработки давлением, деформации и термообработки для получения высокой прочности и ударной вязкости заготовки называется деформационной термообработкой; термообработка, проводимая в атмосфере отрицательного давления или вакууме, называется вакуумной термообработкой, которая не только предотвращает окисление или обезуглероживание заготовки, но и сохраняет ее гладкой и чистой, улучшая ее характеристики. Также возможна химическая термообработка с использованием проникающего агента.
В настоящее время, с развитием лазерных и плазменных технологий, эти две технологии используются для нанесения слоя износостойкого, коррозионностойкого или термостойкого покрытия на поверхность обычных стальных заготовок с целью изменения поверхностных свойств исходной заготовки. Эта новая технология называется модификацией поверхности.
Дата публикации: 31 марта 2024 г.
