Виды термической обработки
Термическая обработка – это совокупность операций нагрева, охлаждения и выдержки твердых металлических сплавов, осуществляемых с целью получения их необходимых свойств благодаря изменению внутренней структуры и строения.
Тепловая обработка может применяться в качестве конечной операции технологического процесса, которая обеспечивает заданный уровень свойств изделия или в качестве промежуточной операции для улучшения обрабатываемости давлением.
Продолжительность термической обработки состоит из времени нагрева до необходимой температуры и времени выдержки при данной температуре. Время нагрева зависит от таких факторов, как размер детали/изделия, типа печи и способа укладки изделий в печи. Время выдержки зависит от скорости протекания фазовых превращений. Процесс нагрева может сопровождаться взаимодействием поверхности металла и газовой среды, что может стать причиной обезуглероживания поверхности и образования окалины. Обезуглероживание является причиной снижения прочности и твердости детали. При охлаждении и нагреве стали происходят фазовые превращения, характеризующиеся критическими температурными точками. К основным видам термической обработки относятся:
- Отжиг. Данный вид делится на отжиг первого и второго рода. Отжиг первого рода (снятие напряжения, гомогенизация и т.п.) не связан с превращениями в твердом состоянии (они являются побочными эффектами). Целью такого отжига является получение равновесной структуры. Отжиг второго рода связан с превращениями в твердом состоянии, к которым относятся нормализация, неполный отжиг, пантентирование и т. п.
- Закалка. Суть данного процесса заключается в нагреве и выдержке с последующим охлаждением с большой скоростью. Цель закалки - получение неравновесной структуры.
- Отпуск. Данный вид обработки используется для снятия внутренних напряжений и придания материалу необходимой совокупности эксплуатационных и механических свойств.
- Старение или дисперсионное твердение. Данный вид обработки, как правило, проводится после закалки и заключается в нагреве на более низкую температуру для получения частиц упрочняющей фазы. В некоторых случаях проводится ступенчатое старение при нескольких температурах для выделения нескольких видов частиц.
- Криогенная обработка. Данный вид термической обработки представляет собой обработку металлической продукции при сверхнизких, криогенных температурах - ниже 153 градусов по Цельсию.
Гомогенизация – это технологический процесс, осуществляемый в двух- или многофазной системе, в результате которого становится меньше степень неоднородности распределения химических веществ, а также фаз по объему гетерофазной системы.
Выбор и обоснование способа термической обработки детали инструментов
Термическая обработка является одним из самых важных технологических процессов при изготовлении инструментов и деталей, потому что в результате ее формируются свойства и структура изделия, обеспечивающие необходимые долговечность, надежность и работоспособность. Весь процесс выбора и обоснования способа термической обработки можно разделить на следующие основные этапы:
- Составление схемы изготовления детали.
- Определение видов предварительной (в случае необходимости) и окончательной термической обработки в процессе изготовления изделия.
- Разработка режимов термической обработки.
- Определение видов контроля термически обработанной детали.
Предварительной термической обработке подвергаются такие заготовки, как прокат, отливки т.п. К предварительной обработке относятся нормализация и отжиг. Они проводятся в том случае, если существует необходимость смягчения стали, которая в дальнейшем подвергается резанию, а также для снятия напряжений. В большинстве случае предварительная термическая обработка одинарна. Окончательная термообработка проводится после основной механической (фрезерование, сверление, точение и т.п.). После нее проводятся только доводочные операции - полирование, шлифование и т. п. К основным видам окончательной обработки относятся отпуск и закалка. Например, если деталь требует высокой твердости только поверхностного слоя, то она подвергается закалке, в некоторых случаях химико-термической обработке.
Люба термообработка состоит из нагрева, выдержки и охлаждения детали. В данном случае расчетными составляющими являются температура нагрева, время выдержки и способ или время охлаждения. Температура нагрева выбирается на основе диаграммы состояния железо-углерод или согласно справочной литературе. Время выдержки должно быть выбрано в зависимости от выбранного ранее вида обработки и толщины детали. Способ или время охлаждения также зависит от вида термообработки.
Для контроля качества детали, после термической обработки обязательной подвергается контролю качества, который заключается в следующем. На чертеже детали указываются свойства, которыми она должна обладать после обработки. В большинстве случаев осуществляется контроль твердости (метод Бринеля иди Роквелла), структуры, геометрии.
