Ассоциация EAM
Ассоциация эффективного управления производственными активами

7.6. Основы термообработки

Термообработка металлов и их сплавов — процесс целесообразно выбранных операций нагрева и охлаждения, в результате которого повышаются механические свойства, изменяются физические свойства, а следовательно, увеличивается срок эксплуатации деталей.

Основными видами термообработки являются: отжиг, нормализация, закалка и отпуск.

Отжиг. При отжиге сталь приобретает ряд свойств: понижение твердости, улучшение обрабатываемости резанием, повышение вязкости металла, снижение внутренних напряжений в заготовках, улучшение структуры металла. Сталь нагревают до определенной температуры, выдерживают при этой температуре, а затем медленно охлаждают до нормальной температуры (обычно вместе с печью или в горячем песке).

Нормализация. Цель нормализации — получение мелкозернистой однородной структуры металла, улучшение обрабатываемости резанием, устранение наклепа после предварительной обработки резанием, подготовка структуры к последующей закалке. При нормализации сталь нагреваютдо температуры отжига и затем охлаждают на воздухе. Легированные стали не подвергаются нормализации.

Наклеп — поверхностное упрочнение металла при пластической деформации в холодном состоянии. Наклеп повышает прочность, уменьшает пластичность. Проводится путем обкатки или дробеструйной обработки.

Закалка — повышение прочности и твердости стали. Сталь (с содержанием углерода более чем 0,3 %) нагревают до температуры закалки (порядка 900 °С), выдерживают при данной температуре, а затем быстро охлаждают в воде, масле, в масляной эмульсии, в водяных растворах солей или в других закалочных жидкостях. Убывание охлаждающей способности закалочных смесей происходит по мере убывания плотности смеси — водные растворы солей и щелочей, вода, масло, сжатый воздух.

Поверхностная закалка применяется для получения высокой твердости поверхностного слоя. Закалку ведут с применением поверхностного нагрева — пламенем горелки, токами высокой частоты. При закалке токами высокой частоты глубина закаленного слоя зависит от частоты тока.

Закаливаемость — способность стали к повышению твердости при закалке. Прокаливаемость — способность стали воспринимать закалку на определенную глубину. Заусенцы, острые кромки, заковы, забоины приводят при закалке к образованию трещин.

Отпуск заключается в нагреве стали до температуры отпуска и последующем охлаждении в воздухе, в воде или в масле. Отпуском достигается снижение внутренних напряжений, уменьшение хрупкости закаленной стали, повышение вязкости, улучшение обрабатываемости резанием. Различают высокий, средний и низкий отпуск.

Высокий отпуск предполагает нагрев закалённой детали до температуры 300…650°С, сильно уменьшает твердость и внутренние напряжения. Применяется для деталей, работающих на изгиб, кручение, удар и испытывающих знакопеременные нагрузки.

Средний отпуск сопровождается нагревом стали до температуры 300-350 °С, уменьшает твердость и сильно уменьшает внутренние напряжения. Применяется для рессор и пружин.

При низком отпуске нагрев проводят до температуры 150-180°С. Низкий отпуск не изменяет твердости, но уменьшает внутренние напряжения. Применяется для режущего инструмента, цементованных деталей.

Обработка холодом проводится при температурах 0…–100 °С для превращения остаточного аустенита в мартенсит. При этом повышается твердость закаленных на мартенсит изделий и стабилизируются их размеры. Последнее важно для калибров.

Цвета побежалости — результат появления тонкой пленки окислов металла при нагреве, имеющей различный цвет в зависимости от толщины пленки.

Виды брака, возникающие при термообработке: трещины внутренние и внешние, обезуглераживание, коробление.

Химико-термическая обработка стали заключается в нагревании стальных изделий вместе с веществами, способными изменить химический состав и механические свойства (износостойкость, твердость) в поверхностном слое изделия. Основными видами химико-термической обработки являются цементация, азотирование, цианирование и алитирование.

Цементация — насыщение поверхностного слоя углеродом при температуре 870-980°С и последующее медленное охлаждение. Назначение — получение деталей с высокой твердостью и износостойкостью поверхностного слоя и пластичной сердцевиной. Процесс цементации проводится в течение нескольких часов. После цементации проводится термическая обработка — закалка и низкий отпуск. Цементации могут подвергаться низкоуглеродистые стали с содержанием углерода 0,1-0,25 %С.

Азотирование — насыщение поверхностного слоя азотом — обеспечивает особо высокую твёрдость и износостойкость поверхностного слоя при вязкой сердцевине. При азотировании проводят закалку детали в масле с последующим высоким отпуском, после чего детали загружают в печь, через которую при температуре 480-650 °С пропускают аммиак. Азотирование продолжается 3-90 часов. Для азотирования применяются хромо-молибдено-алюминиевые стали (38ХМЮА, 35ХЮА).

Цианирование заключается в насыщении поверхности малоуглеродистой стали углеродом (и частично азотом) путем погружения деталей в ванну с расплавленной цианистой солью. Твердость поверхностного слоя после цианирования и закалки повышается до HRC 67. Применяют для режущего инструмента.

Алитирование — насыщение поверхности стальных деталей алюминием. При алитировании детали нагревают до 900-1050 °С и выдерживают 5-15 часов в смеси алюминия (48 %), окиси алюминия (48 %) и нашатыря (2 %). Насыщенная алюминием поверхность стали имеет высокую жаростойкость.

Борирование — насыщение поверхностных слоев стальных изделий бором для повышения твердости и износостойкости в результате образования очень твердых боридов железа.

< 7.5. Сопротивление материалов Содержание 7.7. Обработка поверхности >

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован.

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.

Аналогичные записи
  • 7.7. Обработка поверхности Обозначение шероховатости поверхности (смотри таблицу 7.3, таблицу 7.4): – знак I применяется для поверхности, вид обработки которой конструктором не устанавливается; – знак II применяется для поверхности, которая должна быть обработана удалением слоя материала, например, точением, фрезерованием, сверлением, шлифованием, полированием, травлением и т.п.; – знак III применяется для поверхности, образуемой без удаления слоя материала, например, литьём, [...]
  • 7.5. Сопротивление материалов Модуль Юнга (модуль упругости первого рода) Е, МПа, Н/мм2 — постоянная упругости в законе Гука в пределах, когда деформация пропорциональна напряжению. Модуль Юнга численно равен напряжению, увеличивающему длину образца в два раза: для стали, Ест = (2,0-2,2)×105 МПа; для чугуна, Еч = 1,2×105 МПа; для меди, Ем = 1,0×105 МПа; для алюминия, Еал = 0,6×105 МПа; [...]
  • 7.4. Мерительный инструмент Механическое оборудование: техническое обслуживание и ремонт / В.И. Бобровицкий, В.А. Сидоров. – Донецк: Юго-Восток, 2011. – 238 с. Мерительный инструмент В зависимости от назначения в процессе производства средства измерения и контроля линейных и угловых величин подразделяются на [...]
  • 7.3. Обозначения и свойства сталей, бронз, баббитов Механическое оборудование: техническое обслуживание и ремонт / В.И. Бобровицкий, В.А. Сидоров. – Донецк: Юго-Восток, 2011. – 238 [...]
  • 7.2. Фундаменты Механическое оборудование: техническое обслуживание и ремонт / В.И. Бобровицкий, В.А. Сидоров. – Донецк: Юго-Восток, 2011. – 238 [...]

Поддержите нас

Подписка

Рубрики