Специфическая термообработка металлов проводится с целью изменения кристаллической решетки (структуры) металла под влиянием переменных температурных параметров. Таким образом, добиваются создания требуемых изделий.
В большинстве случаев обработка выполняется доведением температуры окружающей среды до критического значения, при котором начинаются структурные изменения в задействованных заготовках.
Основные этапы термической обработки сталей
Алгоритм температурной культивации металлов включает три основных этапа:
- Повышение температуры тела;
- Выдерживание металла в заданном температурном диапазоне определенный период времени;
- Снижение температуры изделия с рекомендованной скоростью, необходимой по регламенту производства.
В зависимости от преследуемой цели, а именно какие свойства изделия из стали должны приобрести или утратить, используют термообработку металлов с различными показателями:
- наибольшей температуры нагревания;
- времени выдерживания;
- скоростью снижения температуры.
Разновидности термической обработки крупногабаритных деталей
- Отжиг. Процесс постепенного повышения температуры металла до заданного уровня с последующим постепенным охлаждением. В зависимости от необходимой скорости охлаждения, температуры нагревания зависит классификация отжига. Проводится в печи.
- Закалка. Обработка сталей, при которой нагревание до фиксированной критической температуры, с последующим резким охлаждением. Происходит модификация кристаллической решетки внутренних и наружных слоев структуры. Подобные шаги влекут за собой создание нестабильной решетки. Для улучшения свойств металла далее проводят отпуск.
- Отпуск. Следует по выполнению закалки, для снижения или ликвидации создавшегося напряжения структуры в стали. Позволяет повысить вязкость, преодолеть хрупкость, уменьшить твёрдость металла.
- Нормализация. Этот этап идентичен отжигу, только проводится на воздухе.
Правильное нагревание материала отражается на конечном результате любого типа термообработки металлов, качестве заготовки, результатах производства.
В металлургии установлен факт нарушения строения металла при нагревании, которое влечет за собой модификацию свойств и качеств наружной прослойки.
При доступе кислорода и повышенной температуре происходит окислительный процесс железа с образованием окалины на поверхности. Толщина образования зависит от трех факторов:
- период нагревания;
- температура нагревания;
- химический состав нагреваемого сплава.
По достижению 900°С начинается процесс окисления стали, на отметке в 1000°С окисление удваивается, на 1200°С интенсивность окисления вырастает до 5 раз.
Термическая обработка сталей включает:
- термомеханический этап;
- химикотермический этап.
Химикотермическая обработка сопровождается насыщением поверхности заготовки:
- углеродом, азотом;
- алюминием, кремнием;
- хромом и др. составляющими, которые комбинируют с железом.
Эти составы более стойкие к окислению и энергоёмкие, чем сталь пресыщенная железом и углеродом.
Экспериментальным путем изменения температурного режима обработки металлов, периода воздействия высокой и низкой температуры, концентрации углерода, цветных металлов, получают разные виды аустенитной стали:
- марки ХВГ, легированной;
- нержавеющей, углеродистой;
- пружинной, инструментальной.