Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Виды термической обработки сплавов

14.11.2018

Термическая обработка — технологический процесс обработки заготовок и изделий путем теплового воздействия, приводящий к изменению строения (фазового состава, структуры) материала и его свойств. Термическая обработка состоит из следующих этапов: нагрева в специальных нагревательных печах или устройствах; выдержки; охлаждения в печи, на воздухе или в специальных жидких средах (рис. 12.1).

Термическую обработку подразделяют на собственно термическую обработку (объемную термообработку), термомеханическую обработку (TMO) и химико-термическую обработку (XTO).

Во время термической обработки оказывают тепловое воздействие на материал. Термической обработке подвергают практически все материальные объекты машиностроительного производства: слитки, заготовки на различных технологических этапах изготовления изделий. Если какой-либо из технологических этапов (литье, сварку, обработки давлением, резанием) можно включать или не включать в маршрут изготовления деталей, то термическую обработку используют при производстве в основном всех деталей: в этом состоит особенность и важность данного технологического этапа.

При термомеханической (вернее — термодеформационной) обработке сочетают одновременно тепловое и деформационное воздействия. В промышленности термомеханическую обработку применяют в качестве промежуточной для заготовок и как окончательную (совместно с отпуском) — для деталей относительно простой формы (рессоры, штанги).

В процессе химико-термической обработки тепловое воздействие на весь объем материала сочетают с изменением химического состава приповерхностных слоев. Такой обработке подвергают заготовки деталей специального назначения, например, работающие в условиях износа, циклических контактных нагрузок.

В свою очередь, обработку приповерхностных слоев подразделяют на XTO с насыщением поверхности сплавов такими элементами, как углерод, азот, бор, и на термическую и парогазовую обработки, при которых на поверхность сплавов наносят покрытие из металлических и неметаллических (неорганических и органических) веществ.

В зависимости от порядка проведения термической обработки в общем цикле изготовления изделий ее подразделяют на промежуточную (межоперационную) и окончательную.

Цель применения видов промежуточной термической обработки заключается в устранении негативных изменений структуры и химического состава, возникающих на различных этапах изготовления деталей: при литье, горячей и холодной деформации, механической обработке резанием, сварке. Виды окончательной термообработки используют для обеспечения необходимого комплекса свойств детали, чего достигают в результате изменения строения материалов при термической обработке.

Технологические параметры термической обработки как одной из операций в цикле изготовления изделий включают:

• скорость нагрева (Vн, °С/ч) или время нагрева (тн, ч);

• температуру нагрева (tн, °С);

• время выдержки (тв, ч);

• среду нагрева;

• скорость охлаждения (Vохл, °С/ч).

Из всех технологических параметров основными являются температура и скорость охлаждения. По ним различают виды термообработки. Выбор остальных параметров проводят на общих принципах для всех видов термообработки.

Средой, в которой осуществляют нагрев, чаще всего является воздух. В особых случаях применяют защитные среды — вакуум или инертные газы, предохраняющие поверхность сплавов от окисления, наводораживания (насыщения водородом из атмосферы воздуха), обезуглероживания (выгорания углерода из сталей) и других процессов взаимодействия поверхности материала с газами атмосферы. Существуют группы заготовок, которые нагревают в расплавах солей.

Температура термообработки каждого сплава соотносится с температурой фазовых превращений с учетом конкретного химического состава сплава. В то же время скорость охлаждения имеет четкую количественную характеристику для всех сплавов, так как она зависит только от свойств охлаждающей среды и условий охлаждения. Скорость охлаждения в разных средах увеличивается в следующем ряду:

Охлаждение на воздухе —> охлаждение в масле —> охлаждение в воде.


Охлаждение в полимерных средах занимает промежуточное положение между закалкой в масле и воде.

К основным видам объемной термообработки относят следующие пять технологических операций: отжиг, нормализацию (для сталей), закалку, отпуск, старение, которые различаются как температурой, так и скоростью охлаждения (рис. 12.2).

Скорость охлаждения при каждом виде термической обработки предопределяет соответствие (или несоответствие) фазового состояния сплава, полученного при комнатной температуре, равновесной фазовой диаграмме.

При отжиге охлаждение заготовок обычно осуществляют в печи с небольшой скоростью — 20...30 °С/ч. Фазовое состояние в результате отжига получается близким к равновесию.

Отжиг для большинства сплавов применяют в основном как межоперационную обработку. Для углеродистых сталей и титановых сплавов отжиг может служить окончательной термообработкой. Отжиг, при котором не происходит фазовых превращений, называется отжигом I рода. Если при отжиге протекают фазовые превращения, то его называют отжигом II рода. Отжиг I рода является универсальным: его можно применять ко всем сплавам, а также к гранулированным и порошковым материалам. Такой отжиг подразделяют на следующие виды:

• гомогенизационный;

• рекристаллизационный;

• отжиг для снятия напряжений.

Для повышения уровня прочности ответственных деталей используют упрочняющую термическую обработку (термическое упрочнение), которую обычно проводят последовательно в два этапа: закалка + старение или закалка + отпуск. Такое сочетание двойных операций термообработки приводит к упрочнению сплавов.

Упрочняющая термообработка является окончательным этапом получения изделия, на котором достигают требуемого уровня механических и других свойств.
Имя:*
E-Mail:
Комментарий: