Виды термической обработки стали

Изменить физико-химические свойства стали можно одним путем – нагреть стальную заготовку, а затем ее охладить. Структура материала изменится сразу. Этот процесс называется термообработка. Существует несколько используемых сегодня технологий, которые формируют виды термической обработки стали.

Металлообработка — профильное направление нашей компании. Обращайтесь к нашим специалистам!

Особенности термической обработки

термическая обработка стали фото

В процессе термообработки меняется структура металла. Но изменения происходят по-разному, и это зависит от скорости охлаждения. Но надо отметить, что химический состав стали не изменяется. И это важный момент.

Для чего она нужна

Сама же сущность этой операции – изменение зерен металла, между которыми могут находиться разные примеси, снижающие качественные характеристики. Сталь после термической обработки становится материалом с требуемыми техническими показателями. К примеру, легко поддается другим видам обработки.

Очень важно соблюдать температурный режим процесса, выдерживать точное время и скорость нагрева и охлаждения. Эти три позиции – важные составляющие термообработки.

При нагреве происходят структурные изменения. При охлаждении весь процесс начинает идти в обратную сторону.

Термическая обработка углеродистых сталей проводится при температурах, близких к критическим точкам. То есть происходят три процесса:

  • кристаллизация металла;
  • переход железа из гаммы в альфа состояние;
  • переход зерен в пластины.

Виды термообработки стали

Режимы термической обработки стали определяются четырьмя параметрами процесса:

  • скорость нагрева;
  • температура нагрева;
  • выдерживание заготовки при требуемой температуре;
  • интенсивность охлаждения.

У разных видов термообработки разные режимы.

Отжиг

отжиг стали фото

С помощью этой операции металл становится структурированным. Внутренние напряжения отсутствуют полностью. Сам процесс производят по следующей технологии:

  • заготовка нагревается до температуры чуть выше критической точки;
  • выдержка проводится при поддержке постоянной температуры;
  • охлаждение с печкой.

Термическая обработка стали отжиг – это несколько режимов, которые называются по-разному:

  • полный;
  • неполный;
  • изотермический;
  • гомогенизация, он же диффузионный;
  • рекристаллизация, он же низкий отжиг.

Закалка

закалка стали фото

Термическая закалка стали – это придание металлу таких повышенных характеристик как твердость, прочность, износостойкость. При этом увеличивается и предел упругости. Но сильно снижается пластичность. А также предел на сжатие и модуль сдвига.

Основное отличие этого процесса от остальных видов химико-термической обработки стали – быстрое охлаждение. Для этого используется вода или ее солевые растворы, инертные газы или техническое масло.

Отпуск

Эта операция используется для того, чтобы снизить внутри детали внутреннее напряжение. Оно обычно возникает в процессе закалки. То есть после закалки материал становится твердым, но хрупким.

Существует три разновидности отпуска:

  1. Низкий, при котором твердость не снижается. Зато увеличивает вязкость. Нагрев 150-250С. Выдерживание – 1,5 часа. Охлаждение – масло или воздух.
  2. Средний. Твердость снижается, вязкость растет. Нагрев 350-500С. Охлаждение – воздух.
  3. Высокий. Нагрев до 650С. Охлаждение на воздухе.

Нормализация

Этот процесс термической обработки стали формирует мелкие зерна в структуре металла. При этом снижается твердость. Такая характеристика необходима для стальных заготовок, которые предназначены для дальнейшего проката горячим способом.

После нормализации повышаются такие характеристики как:

  • вязкость;
  • прочность;
  • производительность дальнейших видоизменений;
  • сопротивляемость излому.

Сам процесс проводится по следующим режимам:

  • нагрев выше критической точки на 30-50С;
  • выдерживание при этой температуре;
  • охлаждение на воздухе.

Термомеханическая обработка

Термомеханическая обработка стали фото

Это совокупность термообработки и пластической деформации заготовки. К примеру, ковка горячая штамповка или прокат. Существует два режима: высоко- и низкотемпературный.

Первый – это когда пластически измененный металл подвергают закалке. Скорость снижения температуры настолько высокая, что структура материала не успевает рекристаллизоваться. А значит, упрочненная в процессе пластической деформации структура заготовки не изменяется.

Второй – процесс, который проводится точно также. Только при низкой температуре – не более 600С. Именно при таком температурном режиме удается создать упрочненную структуру за счет отсутствия рекристаллизации. После чего также проводится закалка.

Криогенная

Криогенная обработка металла фото

Новейшая технология, с помощью которой повышается износостойкость деталей, работающих на износ. Для этого используется температура до минус 272С.

Термическая обработка стали этого типа состоит из трех фаз:

  • охлаждение до требуемой температуры;
  • выдерживание деталей в течение определенного времени;
  • нагрев до комнатной температуры с определенной скоростью.

Назначение термической обработки стали – улучшить технические и эксплуатационные характеристики деталей. На основе последних подбирается режим. А именно скорости нагрева и охлаждения, время выдерживания при максимальных температурах. Комбинация режимов дает возможность улучшить свойства металла в большей степени.