Что такое термообработка металла


Термическая обработка металла. Все что нужно знать о процессе...

После воздействия на сталь давлением (ковка, прессование, прокат, выдавливание) необходимо придать материалу дополнительные физико-механические свойства: жесткость и определенную твердость. Для этого в металлургии и производстве применяется воздействие температурами.

В данной статье рассмотрим все этапы и особенности процесса по порядку.

Параметры твердости и ее показатели

Твердость — один из интереснейших показателей для оценки свойств материала и металлических конструкций и деталей. На основе твердости можно вычислить прочность, параметры обрабатываемости, а также устойчивость к износу.

Последний показатель наиболее важен, поскольку он отвечает за срок службы и безопасность изделия из металла или сплава. В металлургической промышленности зарекомендовали себя несколько видов испытаний изделий на твердость:

  1. Твердость по Роквеллу. Это вариант быстрого, автоматизированного метода тестирования. При этом используется специфический инструмент конической или сферической формы, изготовленный из ультрапрочных материалов, в частности алмаз или твердый сплав. Данный инструмент производит давление на образец испытуемой детали. Сначала применяется испытательное количество силы для воздействия на образец, а затем прикладывается еще и дополнительная на необходимый промежуток времени. После этого дополнительное воздействие убирается и расчет твердости происходит по глубине проникновения и численных показателей N и S.
  2. Твердость по Бриннеллю. Данный метод применяется в самых разных конструкциях, для металла от низкой до средней степени твердости. В данном случае инструментом избирается закаленный шарик из стали. Конечная величина зависит от прикладываемой силы, диаметра шарика, а также диаметра полученного отпечатка.
  3. Твердость по Виккерсу. Способ примени вне зависимости от твердости металла. Распространяется на конструкции, прошедшие химическую и термическую закалки. Инструментом для проверки считается алмазная пирамида, у которой угол при вершине равен 136°
  4. Твердость по Кнупу. Этот способ очень схож с методом Виккерса, но полученный отпечаток имеет форму удлиненного ромба. Для расчета необходимы показатели прилагаемой силы, параметры большой диагонали ромба.
  5. Твёрдость по отпечатку шариком. В данном случае метод больше подходит не для металла, а для изделий из твердой резины. В качестве инструмента используется закаленный шарик из стали с диаметров 0.5 см. Испытуемый образец не должен иметь толщину меньше диаметра шарика.
  6. По Мартенсу. Так оценивается пластическая и упругая деформация при помощи проникновения инструмента в виде пирамиды в испытуемый образец.
  7. Склероскоп. Этот способ помогает установить твердость громоздкий и крупных конструкций из металла.

Вне зависимости от способа установления показателей прочности, после правильной квалифицированной термической обработки металл становится прочнее.

См.также: Обработка металла давлением

Суть процесса

Термическая обработка — это воздействие на металл температурой с целью получения материала с иными характеристиками. Термообработка применяется для получения следующих результатов:

  • придать изделию необходимый уровень твердости в каком-либо отдельном узле или по всей поверхности металла;
  • придать наилучшую микроструктуру сплаву или стали;
  • корректировка химического состава в частицах микроструктуры различных сплавов.

При обработке высокими температурами легко добиться однородности материала. Это помогает в последующем при механической обработке узлов и механизмов. Также снижается риск получить на производстве бракованную деталь из данного материала.

Также при помощи термической обработки можно повысить возможность деформации заготовки, чтобы из приготовленного материала было проще сделать готовый узел или необходимую деталь.

Важно знать: Виды резки металла 

Виды термической обработки металла

Существует 3 основных вида термической обработки металла:

  • отжиг;
  • закалка;
  • отпуск.

Также имеется еще и термохимическая обработка, которая относится к комбинированным методам придания материалу свойств повышенной твердости и износостойкости.

Отжиг

Суть отжига — металл нагревают до определенной температуры, держат необходимый промежуток времени, после чего медленно охлаждают до обычной комнатной температуры.

Чаще всего отжиг производится для решения следующих задач:

  • увеличение механических показателей материала;
  • приведения материала к однородному состоянию;
  • улучшение пластичности;
  • повышение уровня сопротивляемости;
  • уменьшение внутреннего сопротивления материала для последующей ковки.

Отжиг — процесс, разделяющийся на несколько видов, в зависимости от нюансов проведения процедуры:

  • диффузионный;
  • полный или неполный;
  • сфероидизация;
  • изотермический;
  • нормализация.

Методов отжига больше, но это основные и наиболее часто используемые.

Также процедура полного отжига подразумевает улучшения свойств материала для обработки и избавления от внутреннего сопротивления. Полный отжиг применяется для обработки:

  • стали с минимальным количеством карбона;
  • доэвтектоидного сплава.

При полном варианте процесса изделие доводят критической температуры ( точка А3) и после необходимого периода времени охлаждают до комнатных показателей. Так как конкретные параметры температуры зависят от вида используемых материалов. В следствии чего, время передержки также напрямую зависит от вида сплава, подвергающегося данному технологическому процессу.

При неполном отжиге конечная цель иная — по возможности создать более мягкий и пластичный материал. В этом случаи температура нагрева может достигать 770 градусов. Охлаждение делится на 2 этапа: сначала в печи, а затем уже на открытом воздухе.

Изотермическая разновидность отжига используется для высокохромистых сталей. При этом методе значительно экономится время производства, поскольку в одном из этапов охлаждения используется ускоренный процесс. Нет нужды ждать пока сталь остынет вместе с печью.

Закалка металла

При закалке происходит нагрев изделия до критических показателей. В следствии чего последующее охлаждение производится не постепенно и естественно, а резко и принудительно. При этом для снижения температуры применяются такие вещества как: сжатый воздух, водяной туман, а также жидкая полимерная закалочная среда. помимо прочности металл получает меньшие параметры вязкости и эластичности.

Способы закалки:

  1. Использование одной среды — простой метод, который, однако, имеет ограничения по материалу использования. Происходит быстрое охлаждение и возникает неравномерность температур. Нельзя так обрабатывать металл с большим содержанием углерода, поскольку такой материал может разрушиться от агрессивного воздействия.
  2. Многоступенчатая закалка — сначала металл термически обрабатывают, а после достижения необходимой температуры его укладывают в соляную ванну. Температура уравнивается и только потом материал охлаждают с использованием масла, воздуха или тумана.
  3. Светлая закалка. При таком методе, сначала материал выдерживают в соляной ванне с добавлением хлористого натрия. Потом его же охлаждают в ванне с едким натрием и едким калием.
  4. Самоотпуск. При таком способе деталь вытаскивается из системы охлаждения еще до того момента, как температура упадет. В центре заготовки или детали в это время еще сохранится высокий показатель температуры. После того, как закончен отпуск детали, ее охлаждают полностью с помощью погружения в специальную среду.
  5. Изотермическое закаливание. Аналог ступенчатой закалки с более долгим временем передержки в соляной ванне.

При таких методах металл приобретает иные свойства, поскольку резкое охлаждение влияют на внутреннее напряжение изделия. Но как показывает практика, при неправильном выборе среды для охлаждения можно испортить исходный материал. Важно, что именно используют для охлаждения. При применении воды качество металла сразу снижается. Поэтому лучше использовать масло.

Если материал или заготовка неравномерны по толщине, то в первую очередь охлаждают более толстую часть заготовки.

Длинные детали опускают в охлаждающую среду строго вертикально.

При нарушениях технологического процесса, при закалке могут возникнуть различные дефекты:

  • крупнозернистая структура материала;
  • повышенные параметры хрупкости;
  • заготовку или деталь может при закалке покоробить;
  • возникают трещины.

Исправить мелкие дефекты можно при помощи отжига, повторной закалки с использованием другой закалочной среды и соблюдением всех технологических деталей.

Отпуск

Отпуск — еще один вид воздействия высоких температур на исходный материал. Делится по показателям нагрева на низкий и высокий.

При низком варианте отпуска заготовку нагревают до 120-200°С. Применяется для последующего производства наиболее точных деталей и инструментов. После нагрева заготовку некоторое время держат при нужных показателях, а затем охлаждают естественным путем на воздухе.

Сталь при такой обработке не только сохраняет свою первичную твердость, но и становится прочнее за счет разрушения некоторых остаточных веществ.

Иногда измерительные инструменты и наиболее точные механизмы обрабатывают при помощи низкого отпуска при температуре не выше 160°С. Этот процесс специалисты называют еще искусственным старением.

При процессе высокого отпуска температурные параметры гораздо выше 350-600°С. Охлаждение также происходит на воздухе. Особую эффективность данный метод показывает при обработке углеродистой стали.

Температурные рамки отпуска часто зависят от деталей, которые производятся. Например, при выпуске пружин и прочих деталей с переменными нагрузками используют отпуск при температуре 350-450°С.

Процедура отпуска проводится в специальных печах шахтного типа, как в воздушной, так и в масляной среде.

Химико-термическая обработка

Это комбинированный метод, который позволяет придать металлу необходимые свойства прочности, твердости, эластичности и вязкости.

Процесс термо-химической обработки включает три ступени:

  1. Диссоциация.
  2. Адсорбация.
  3. Диффузия.

При этом размер диффузионного слоя напрямую зависит от температуры и времени выдержки металла при определенной температуре.

Среды, в которых проводится насыщение разделяют на газовые, жидкие и твердые. Поскольку газовый вариант среды нагревается в разы быстрее, его использует чаще, как наиболее удобный.

Имеется несколько видов химико-термической обработки:

  1. Диффузная металлизация — сталь поверхностно насыщают металлами. Проводить данный процесс можно в любой из сред. В итоге получается тонкий диффузный слой. Температура проведения процесса — 900-1200°С. Детали получаются исключительно жаропрочными. В свою очередь в зависимости от используемых веществ металлизацию подразделяют на хромирование, борирование, алитирование.
  2. Науглероживание. Это процедура по насыщению поверхности основного металла углеродом. Повышает параметры твердости и износостойкости на поверхности металла.
  3. Азотирование. Процедура насыщения азотом. Производится при высоких температурах в аммиаке.
  4. Цианирование. Обработка стали двумя веществами — азотом и углеродом. Применяется на обработку стали с низким стартовым количеством углерода. Проводится в газовой или жидкой среде.

Заключение 

Это основные методы химико-термической обработки. Они помогают предотвратить раннюю коррозию металла, улучшают его параметры прочности при малом изменении гибкости.

Термическая обработка металлов — один из основных процессов современной металлургической промышленности и различного вида производств. В зависимости от выбранного вида производится различное воздействие температурами, чтобы добиться эффектов прочности и твердости металла.

Также термообработка позволяет избежать дополнительного брака в готовых деталях. Основа всех термических процессов — воздействие температурой с остыванием, резким или естественным.

Термическая обработка металлов - свидетельство об отпуске Технические заметки

Auto Navigation
  • Конструкторский сертификат - Coláiste Pobail Bheanntraí
    • Макет экзаменационной работы
    • Домашнее задание на пятый год
    • Завершение домашнего задания Cert.
    • Модель автомобиля с дистанционным управлением (пятница, 6 марта 2020 г.)
    • Техническая графика
  • Диаграмма равновесия (тепловая).
    • Диаграмма теплового равновесия
  • Термическая обработка металлов

    • Определение общих терминов термической обработки
    • Процессы закалки
    • Температурные зоны термообработки
    • Типы пирометров
  • Диаграмма углерода железа
  • Обработка
    • Образование стружки
    • Сверление
    • Шлифовка
    • Фрезерование
    • Токарная обработка
  • Испытание материалов
    • Испытание на твердость
    • Испытание на ударную вязкость
    • Неразрушающий контроль
    • Испытание на растяжение
  • Механизмы
    • Сцепление
    • Шаговый двигатель
    • Универсальный шарнир
  • Полимерная технология
    • Выдувное формование
    • Каландрирование
    • Компрессионное формование
    • Определение общепринятых терминов для полимеров
    • Экструзия
  • 900 20
.

Что такое термическая обработка?

Процесс изменения физических, химических и механических свойств металла путем применения контролируемого нагрева и охлаждения известен как термическая обработка. Это процедура, которая применяется для улучшения или восстановления технологичности продукта. Термическая обработка чаще всего применяется в металлургии, производстве, горячей штамповке и сварке.

Worker

Термическая обработка может применяться как к сырью, так и к самому металлу, или к готовой продукции.Методология включает нагрев материалов до высоких температур для увеличения внутреннего напряжения. Затем происходит охлаждение при очень низкой температуре, процесс, который также известен как закалка. Это укрепляет структуру внутренней решетки. Он также придает зернам изящество с повышенной прочностью на разрыв.

Термическая обработка обычно проводится для размягчения, затвердевания и существенного изменения продукта.Размягчение снижает твердость материала, одновременно улучшая пластичность и сопротивление. Он повышает прочность, а также улучшает размер зерна. Это более широко известно как отжиг или нормализация. Обычно его проводят для восстановления пластичности и снятия напряжения металла в материале. Более поздние методы включают отпуск и закалку, которые делают материалы более жесткими и быстро охлаждают.

Закалка в основном проводится для стали для повышения ее износостойкости и эффективности.Для проведения процесса закалки требуется достаточное содержание углерода и сплава. Когда он присутствует в достаточном количестве, сталь сразу закаляется. Однако при недостаточном содержании углерода можно использовать метод обогащения углеродом, который увеличивает содержание углерода в компонентах углеродистой стали.

Выборочная закалка - это разновидность процесса закалки, при которой разные участки подвергаются разным температурам.Это также известно как дифференциальное упрочнение. В основном он применяется для изготовления таких инструментов, как мечи, ножи и щипцы. Модификация материала - это метод термической обработки, который изменяет поведенческие свойства материала. В основном применяется на стали, он используется для увеличения срока службы и старения, а также прочности и надежности.

Термическая обработка чаще всего применяется к крупным деталям из углеродистой стали.Сталь хорошо поддается термообработке благодаря своей исключительной управляемости и повышает коммерческую эффективность после применения термообработки. Это делает термическую обработку стали широко популярным процессом в металлургической промышленности. Помимо стали, алюминий - еще один металл, широко применяемый в термической обработке. В отличие от стали, термообработка алюминия проводится в специально разработанных печах в строго контролируемых тепловых условиях.

.

МЕТОДОВ ТЕПЛООБРАБОТКИ СТАЛИ -

Закалка - это термическая обработка, при которой металл при высокой температуре быстро охлаждается путем погружения в воду или масло. Закалка делает сталь более твердой и хрупкой, с мелкозернистой структурой.

Закалка - это термическая обработка стали и некоторых сплавов. Закаленная сталь после закалки от высокой температуры слишком твердая и хрупкая для многих применений, а также является хрупкой. Отпуск, то есть повторный нагрев до промежуточной температуры и медленное охлаждение, снижает эту твердость и хрупкость.Температура отпуска зависит от состава стали, но часто составляет от 100 до 650 C. Более высокие температуры обычно дают более мягкий и прочный продукт. Цвет оксидной пленки, образующейся на поверхности нагретого металла, часто служит индикатором его температуры.

Отжиг - это термическая обработка, при которой материал при высокой температуре медленно охлаждается. После охлаждения металл снова становится ковким и пластичным (может многократно сгибаться без образования трещин).

Все эти методы термической обработки стали используются для получения сталей с определенными механическими свойствами для определенных нужд.

Словарь:

для погружения

применить

средний

оксидная пленка

отжиг,

растрескивание

Общее понимание:

1. Что можно сделать, чтобы получить более твердую сталь?

2.Что делает сталь более мягкой и прочной?

3. Что делает сталь более ковкой и пластичной?

4. Что может служить индикатором температуры металла при его нагреве?

5. В каком температурном диапазоне используется отпуск?

6. Для чего используются методы термической обработки стали?

Упражнение 1.6. Перевести на английский следующие слова и словосочетания:

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

ИЗВЕСТНЫЕ ЛЮДИ НАУКИ

Менделеев Дмитрий Иванович

Дмитрий Иванович Менделеев - известный русский химик. Он наиболее известен своими разработками периодической таблицы свойств химических элементов. В этой таблице показано, что свойства элементов периодически меняются, если они расположены в соответствии с атомным весом.

Менделеев родился в 1834 году в Тобольске, Сибирь. Он изучал химию в Петербургском университете, а в 1859 году был направлен учиться в Гейдельбергский университет. Менделеев вернулся в Санкт-Петербург и стал профессором химии в Техническом институте в 1863 году. Он стал профессором общей химии в Санкт-Петербургском университете в 1866 году. Менделеев был известным учителем, и, поскольку не было хорошего учебника по химии в то время он написал двухтомные «Основы химии», которые стали классическим учебником по химии.

В этой книге Менделеев попытался классифицировать элементы по их химическим свойствам. В 1869 году он опубликовал свою первую версию своей периодической таблицы элементов. В 1871 году он опубликовал улучшенную версию таблицы Менделеева, в которой он оставил пробелы для элементов, которые в то время не были известны. Его таблица и теории были подтверждены позже, когда были открыты три предсказанных элемента: галлий, германий и скандий.



Менделеев исследовал химическую теорию раствора.Он обнаружил, что наилучшее соотношение спирта и воды в водке составляет 40%. Он также исследовал тепловое расширение жидкостей и природу нефти.

В 1893 году он стал директором Бюро мер и весов в Санкт-Петербурге и занимал эту должность до своей смерти в 1907 году.

БЛОК 2

.

Смотрите также