Основы термич. обраб. (ТО)

7. Основы термич. обраб. (ТО)

Термич. обработкой назыв. процесс обраб. металлов и сплавов путем теплового воздействия с целью изменен. структуры и свойств в необходимом направлен. ТО может быть предварит. и окончательн.

Предварит. ТО - примен. для полуфабрикатов (прокат, слитки) и заготовок для улучшен. структуры, снижен. твердости, улучшен. обрабатываемости.

Окончат. ТО подвергают разнообразные детали и инструмент для получен. необходим. свойств.

Для того, чтобы изменить свойства в результ. термич. обраб. необходимы фазовые и структурные превращен. при нагреве и охлаждении.

Превращен. характериз. определен. критич. температ., кот. показыв. диаграмм. железо-углерод. (р.18)

При нагреве и охлажд. в сталях возм. следующ. превращен.:

1) превр. феррито-цементит. смеси (перлита) в аустенит при нагреве выше 727◦С

2) распад аустенита на фер. - цемент. смесь (перлит) при охлажд. ниже 727◦С

3) превр. аустенита в мартенсит при быстром охлажд. (закалка стали)

4) превр. мартенсита в фер. - цемент. смесь при отпуске закален. стали

5) в случае высоколегир. хромоникелев. сталей при нагреве имеет место обратное мартенситн. превращен. (т.е. мартенсита в аустенит).

Большое практич. значен. при термич. обраб. имеет скорость охлажден. аустенита.

Если скорость охлажден. небольшая, то образ. фер. - цемент. смесь (перлит), если скорость охлажд. увеличить, то образ. структуры, кот. получили название сорбит и тростит.

Перлит, сорбит и тростит отлич. друг от друга толщиной феррит. и цементитн. пластин. Напр. В тростите - пластинки феррита и цемент. настолько тонкие, что их можно рассмотр. только под электронным микроскоп.

Мартенсит образуется при очень быстром охлажд. аустенита.

Основн. видами терм. обраб. явл.:

1) отжиг,

2) нормализация,

3) закалка,

4) химико-термич. Обраб. (ХТО)

Они отлич. друг от друга темпер. нагрева, длит. выдержки и скоростью охлажден.

Отжиг - процесс термич. обраб. при кот. металл нагревают выше или ниже критич. темпер. (727-911◦С). Выдерживают при этих темпер. и медленно охлажд. (как правило вместе с печью). Отжиг проводят для снятия напряжен., получен. равновесн. структуры и для выравнивания по хим. составу.

Имеют место след. разновидн. отжига:

диффузионный (t 1200◦С)

полный

неполный

сфероидезирующий

рекристаллизационный

изотермический

светлый.

Некот. разнов. предст. на рис. 19

1. Диффуз. отж. (гомогенизация) примен. для уменьшен. химич. неоднородности в слитках и отливках. Нагрев до 1100-1200◦С, выдержка зависит от металла, подвергают в основном легиров. стали. Из-за длит. выдержки при высок. темпер. имеет место укрупнен. зерен, поэтому после диффуз. отжига применяю полный (р. 19, позиция 2) и неполный (позиц.3). Полный примен. для доэвтектоидн. сталей, он приводит к снятию напряжен., повыш. пластичности и улучшает обрабатываемость. Неполн. отжиг примен. к эвтектоидн. и заэвтектоидн. сталям.

2. Сфероидезирующ. отжиг примен. для инструментальн. и шарико - подшипн. стали. Он явл. разновидн. неполн. отжига и служит для получения зернистого перлита, в кот. цементит имеет округлую форму (сфероидальную) для этого примен. маятников. отжиг. (позиц.6).

3. Изотермичю отж., проводят с целью экономии времени при этом образов. структуры происход. при постоянн. температ., а не при медленном охлажден.

4. Рекристаллиз. отжиг (темпер.650-700◦С). Подверг. изделия после холодн. пластич. деформац.

5. Высокий отпуск (темп.550-600◦С) подверг. стали мартенситного класса средне и высокоуглеродист. с целью умягчения.

6. Светлый отжиг проводят по тем же режимим, что полн. и неполн. отжиг. При этом использ. печи с защитной атмосферой с вакуумом.

Нормализация - металл нагревают выше 727-911◦С, выдержив. и охлажд. на воздухе. Нормализ. отлич. от полного отжига только большой скоростью охлажден.

Закалка. Нагрев до t выше критич., выдержка при этих t и послед-ее быстрое охлаждение. Упрочняющая термич. обр. наз. закалкой. При ней из аустенита образ. мартенсит, увеличивается твердость, прочность, уменьшается пластичность. T нагр. под закалку доэфтектоидных сталей на 30-50C выше 911C. Для эвтект. и заэвтект. на 30-50C выше 727C.

Скорость нагрева и время выдержки зав. от хим. состава, массы и конфигурации изделий. Скорость охлаждения важн. параметр при закалке, т.к именно от нее зависит образование окончательной структуры и возникновений внутренних напряжений. В качестве охлаждения среды при закалке используют воду, водные растворы солей, масел, и т.д. Они имеют разную охлаждающую способность: вода охлаждает быстрей чем масло в 6 раз, в интервале температур 550-650C. Вода применяется для обычных углеродистых сталей, масло - для легированных.

В настоящее время разрабатывается ряд водных растворов полимеров, занимающих среднее положение между водой и маслом. Закалку осуществляют различными способами: