Термическая обработка металлов

Термическая обработка металлов — это процесс, который изменяет внутреннюю микроструктуру или химический состав поверхности изделия для улучшения его характеристик и качества. Эти изменения обычно не видны невооружённым глазом. При этом форма и общий химический состав детали остаются неизменными.

Сталь является самым популярным материалом в машиностроении благодаря своей сложной микроструктуре, которая регулируется термической обработкой. Помимо стали, такие металлы и сплавы, как алюминий, медь, магний и титан, также подвергаются термообработке для изменения их механических, физических и химических свойств.

Виды термической обработки

Общая термическая обработка включает нагревание всей детали с последующим охлаждением с определённой скоростью, что изменяет её механические свойства. Основные виды термической обработки стали: отжиг, нормализация, закалка и отпуск.

1. Отжиг
   Изделие нагревают до определённой температуры, выдерживают определённое время, а затем медленно охлаждают.
   Цель: уменьшение внутренних напряжений, улучшение обрабатываемости или подготовка к дальнейшим этапам обработки.
2. Нормализация
   Нагрев детали до нужной температуры с последующим охлаждением на воздухе. Обеспечивает более тонкую структуру, улучшая механические свойства.
3. Закалка
   Нагрев до высокой температуры с последующим быстрым охлаждением в воде, масле или специальных растворах. Увеличивает твёрдость стали, но делает её хрупкой.
4. Отпуск
   После закалки материал нагревают до температуры ниже 650°C, выдерживают и охлаждают. Это снижает хрупкость стали, сохраняя её прочность.

Этапы термической обработки

Процесс термической обработки включает три этапа: нагрев, выдержка и охлаждение.

1. Нагрев
   Нагрев проводят с использованием топлива (древесного угля, газа) или электрического нагрева, что позволяет более точно контролировать процесс. Для предотвращения окисления поверхность металла защищают атмосферой инертных газов, покрытиями или вакуумом.
2. Выдержка
   После достижения необходимой температуры изделие выдерживают, чтобы обеспечить равномерный нагрев и структурные изменения.
3. Охлаждение
   Скорость охлаждения определяется типом обработки: медленное охлаждение для отжига, более быстрое — для нормализации, и резкое охлаждение — для закалки.

Цели термической обработки

• Повышение твёрдости и прочности: Закалка и отпуск увеличивают устойчивость к износу и ударам.
• Улучшение вязкости: Отжиг и нормализация снижают хрупкость.
• Снятие внутренних напряжений: Устраняются напряжения, возникающие при обработке.
• Повышение обрабатываемости: Отжиг смягчает материал, упрощая резку и сверление.
• Устойчивость к коррозии: Закалка поверхностного слоя улучшает стойкость.
• Оптимизация структуры зерен: Нормализация улучшает механические свойства, делая материал однородным.

Термическая обработка различных сталей

1. Углеродистая сталь
   Низкоуглеродистая сталь: отжиг (700–750°C) или нормализация (870–920°C).
   Средне- и высокоуглеродистая сталь: закалка (760–820°C) и отпуск (150–650°C).
2. Легированная сталь
   Закалка (850–900°C) с последующим отпуском (300–650°C), что обеспечивает точный баланс твёрдости и вязкости.
3. Инструментальная сталь
   Проходит отжиг (700–900°C), закалку и отпуск (150–500°C) для максимальной твёрдости и снижения хрупкости.
4. Нержавеющая сталь
   Рекристаллизационный отжиг (1000–1150°C) улучшает коррозионную стойкость.
   Закалка и старение для мартенситных сталей повышают прочность.

Предостережения при термообработке

1. Перегрев: Вызывает укрупнение зерен, ухудшая механические свойства.
2. Деформация: Риск увеличивается при несоблюдении режима охлаждения.
3. Окисление и обезуглероживание: Снижают твёрдость поверхности.
4. Гидрогеновое охрупчивание: Уменьшает пластичность и прочность при нагреве в атмосфере водорода.

Для минимизации этих рисков применяют вакуумные печи, защитные покрытия и контроль температуры.

Если вы ищете надежного партнера для вашего производственного бизнеса, Redexpart готов помочь. Мы предоставляем услуги по обработке металлов и пластиков. Работаем по индивидуальным чертежам и учытываем особенности каждого клиента! Хотите сотрудничать с нами?

Связаться с нами:

💻 www.redexpart.ru

📪 Почта: sales8@redex-metalparts.ru

🏠Офис: г. Санкт-Петербург, ул. Бабушкина д. 3, БЦ «Росстро», офис 516