Термическая обработка черных металлов
Термическая обработка означает воздействие на металлы, которое изменяет их строение и свойства.
При механической обработке в металлах и сплавах возникают внутренние напряжения. Например, при обработке стали давлением, с повышением степени деформации внутреннее строение ее кристаллической решетки изменяется и кристаллы принимают неестественное напряженное состояние. Этот процесс продолжается до тех пор, пока все кристаллы не вытянутся в виде волокон в направлении действия силы давления. Происходит это при холодной обработке металла. В результате изменяются его различные свойства – твердость и прочность повышаются, а удлинением понижаются. Если продолжать обработку, могут произойти трещины, разрывы. Чтобы вернуть стали первоначальные свойства, необходимо вывести структуры из напряженного состояния и придать им вновь устойчивое положение, иными словами, нужна рекристаллизация. Для этого необходима тепловая или термическая обработка металла.
При термической (тепловой) обработке необходимо нагревание металла до определенной температуры, выдержка при этой температуре и затем охлаждение с нужной скоростью. Различают несколько видов термической обработки: отжиг, нормализацию, закалку, отпуск, химико-термическую обработку.
Отжигом называется вид термической обработки, при котором изделия нагревают до определенной температуры, выдерживают определенное время при этой температуре и затем медленно охлаждают, достигая устойчивой равновесной структуры стали.
Основное назначение отжига – получение равновесной структуры, поэтому при отжиге, как правило, детали охлаждают медленно. К примеру, углеродистые стали – со скоростью примерно 200°С, а легированных – 30-100°С/ч.
Отжиг улучшает обрабатываемость, повышает пластичность, уменьшает остаточные напряжения и т.д. Производят его в электрических печах. Обрабатываемый металл нагревают при температурах 650 – 720°С 2 – 3 часа, а затем охлаждают вместе с печью.
В случае нагрева изделия в кузнечном горне, самой хорошей средой охлаждения является сухая, просеянная зола, которую подогревают в горне и закапывают в нее охлаждаемое изделие. Для этой цели используют еще нагретый чистый песок.
В производстве художественных изделий отжиг применяют при ковке, штамповке, дифовке, чеканке.
Во время отжига нужно следить, чтобы не произошло пережога, который вызывает окисление и оплавление границ зерен, резкое падение крепости и пластичности. Иногда изделие совершенно рассыпается.
Структура металла при пережоге не поддается исправлению, изделие подлежит переплавке.
Нормализацией называется вид термической обработки, применяемой в основном для стальных изделий. Изделия нагревают и затем охлаждают на спокойном воздухе.
В зависимости от количества углерода, содержащегося в стали, нормализация вызывает различные измения ее свойств.
Для малоуглеродистых сталей нормализация заменяет отжиг, так как при этом структура получается почти такой же, как и после отжига, однако процесс протекает быстрее и поэтому он более экономичен.
Нормализацию производят для повышения механических свойств стали, а также для улучшения обрабатываемости резанием.
Для высокоуглеродистых, легированных сталей нормализация является по существу закалкой.
Закалкой называют вид термической обработки, при которой изделию придают высокую твердость, упругость и прочность. Однако при закалке с повышением твердости сталь становится более хрупкой. Процесс закалки заключается в нагреве изделия до высокой температуры (740 – 850°С), выдержке и быстром охлаждении до 400 – 450°С с разной скоростью в разных средах – масле, воде, соляных и иных растворах. Как правило, скорость охлаждения должна быть не меньше 150°С в секунду, т.е. охлаждение должно произойти за очень короткий интервал времени – 2 – 3 секунды. Охлаждение ниже 300°С может произойти при любой температуре, так как полученная при закалке структура достаточно устойчива и скорость дальнейшего охлаждения на нее не оказывает влияния.
В зависимости от цвета накала изменяется и приближенная температура стали. Так, при темно-коричневом цвете накала температура стали находится в пределах от 530 до 580°С, при коричнево-красном цвете – 580 – 650 градусов, при темно-вишневом – 650 – 730°С, при светло-красном – 830 – 980 градусов, при оранжевом – 900 – 1050°С, желтый цвет накала возникает при 1050 – 1150°С, светло-желтый – 1150 – 1250°С, ослепительно белый цвет накала возникает при 1250 – 1300°С.
Отпуском называется вид термической обработки, который осуществляют после закалки. Он смягчает действие закалки, повышает вязкость, уменьшает хрупкость и твердость изделия.
Охлаждение может осуществляться на воздухе или в воде. Различают низкий, средний и высокий отпуск.
При низком отпуске закаленное изделие нагревают до 150 – 200°С, что снижает остаточное напряжение и хрупкость, оставляя прежней твердость. Применяется при изготовлении инструментов из углеродистой и легированной стали.
При среднем отпуске закаленное изделие нагревают до 350 – 450°С, что повышает пластичность и упругость, понижает твердость и внутренние напряжения. Используется для опуска пружин, рессор, ударного инструмента.
При высоком отпуске закаленное изделие нагревают до 450 – 650°С.
Для изделий из стали, чувствительной к скорости охлаждения, при изготовлении деталей из улучшенных конструкционных сталей, инструмента из быстрорежущей стали применяют ускоренное охлаждение в воде или масле.
При многократном опуске изделие два-четыре раза нагревают и охлаждают. Этот прием применяют при изготовлении инструмента из быстрорежущей стали.
Для определения температуры при отпуске инструментов пользуются цветами побежалости. Если очищенное от окалины стальное изделие нагреть, то, начиная с температуры 220°С, на нем образуются пленки окислов железа, которые придают изделию различные цвета от светло-желтого до серого.
При светло-желтом цвете побежалости температура изделия нагрева составляет 220°С, при желтом – 230°С, при темно-желтом – 240°С, при коричневом – 255°С, при коричнево-красном – 265°С, при фиолетовом – 285°С, при темно-синем – 300°С, при светло-синем – 325°С, при сером – 330°С.
Данный текст является ознакомительным фрагментом.
Продолжение на ЛитРес
Отжиг, нормализация, закалка и отпуск
Отжиг, нормализация, закалка и отпуск Термическая обработка означает воздействие на металлы, которое изменяет их строение и свойства.При механической обработке в металлах и сплавах возникают внутренние напряжения. Например, при обработке стали давлением, с повышением
Чёрные и цветные металлы
Металлы подвергают механической и термической обработке. Механическая обработка. Основные способы механической обработки черных металлов — прокатка и ковка.
При прокатке металл помещают между вращающимися валками, вследствие чего уменьшается площадь поперечного сечения исходной заготовки, а в ряде случаев изменяется и ее профиль.
Большинство металлов можно прокатывать на прокатных станах как в холодном, так и в горячем состоянии. В холодном состоянии обычно прокатывают листы и полосы; в горячем — более сложные профили (уголки, швеллеры и т. д.). Проволоку получают путем холодной протяжки её через калиброванные отверстия.
Черный прокат —это материалы из качественной (легированной) углеродистой горяче- или холоднокатаной стали, используемые в строительстве. Все виды черного проката делятся на листовой, сортовой и фасонный (профильный).
К листовому прокату относятся тонколистовая, толстолистовая и кровельная сталь.
К сортовому прокату относятся полосовая (), круглая () и квадратная () сталь. Сортовой прокат используют при изготовлении стальных конструкций, арматуры для железобетона и для других целей. Сортамент углеродистой и легированной горячекатаной стали круглого сечения (диаметр & мм): 5, 5,5; ,6,5; 7; 8; 9; 10 и т. д. до 90. Сталь диаметром до 10 мм включительно поставляют в мотках, а свыше1 10, лш—-в прутках. Подлине прутки изготовляют от 6 до 12 ж
К фасонному прокату относятся сталь угловая равнобокая (рис. 1, г), неравнобокая (рис. 1, д), швеллеры (рис. 1, е), рельсы и другие виды профилей.
Сортамент стали1 угловой равнобокой (размеры, мм): 20Х20Х ХЗ—4; 32X32x3—4; 40X40x3—4 и т. д.
Сортамент стальных швеллеров (высота профиля в мм): 50; 65; ; 80; 100; 120; 140; 160; 180; 200 и т. д
К о в к а представляет собой процесс деформации раскаленного, металла под действием повторяющихся, ударов молота. Ковка может быть свободной,; когда металл при ударе молота имеет возможность растекаться во все стороны, и на, штампах, когда металл, растекаясь под ударами молота, заполняет формы штампов. Штамповка позволяет получить изделия очень точных размеров.
В условиях, строительства пользуются преимущественно свободной ковкой Для изготовления различных деталей (болтов, скоб, анкеров), рубкой и резкой металла. Клепка также относится к операциям ковки.
Термическая обработка. Термическая обработка, черных, металлов — это процесс тепловой обработки стали и различных деталей из нее; в результате которого изменяются их механические и физические свойства. При термической обработке в металле могут происходить структурные превращения во всем объеме или только в поверхностных слоях обрабатываемых деталей.
Изменение структуры и свойств металлов происходит в результате теплового воздействия, заключающегося в нагреве металла до определенной температуры, некоторой выдержке при данной температуре и, охлаждении с заданной скоростью. Основными видами термической обработки металлов являются: отжиг, нормализация, закалка и отпуск.
Отжиг заключается в нагреве стальных изделий, последующей их выдержке при температуре нагрева в течение заданного времени и медленном охлаждении. Продолжительность данных операций зависит от величины отжигаемых изделий и марки стали.
Отжиг стали применяют для устранения хрупкости и повышения вязкости, металла после волочения или вальцевания; снятия внутренних напряжений в металле (например, после ковки) и снижения его способности к образованию трещин при последующей обработке.
Нормализация заключается в нагреве заготовки или детали до высокой температуры, соответствующей выдержке и последующем быстром охлаждении на воздухе. Процесс охлаждения выполняется быстрее, чем при отжиге, но медленнее, чем при закалке.
Нормализация стали необходима для улучшения механических свойств металла, снятия внутренних напряжений, улучшения структуры металла перед последующей качественной закалкой.
Закалка заключается в том, что стальную деталь быстро на
гревают до определенной температуры, и затем быстро охлаждают.
Сталь получается твердой, но сравнительно хрупкой. Закалку де
талей рекомендуется выполнять при содержании в стали углерода
Для -закалки деталь помещают в печь. Температура нагрева при закалке, зависит от марки стали. Для закалки конструкционных сталей некоторых марок необходимы следующие температуры:
Марка стали Температура закалки, ° С
Сталь 05кп и 35 . 860
Сталь 40 и 45 . 840
Сталь 50 и 55 . 820
Разогретую до требуемой температуры деталь помещают в холодную воду, машинное или веретенное масло. Воду используют для резкой закалки, а масло —для более мягкой. Выбор закалочной среды зависит от размеров и формы детали, марки стали, требуемой твердости и температуры охлаждающей жидкости.
Отпуск закаленной детали необходим для предупреждения ее хрупкости, повышения, вязкости и прочности. Процесс отпуска состоит в нагреве закаленной детали до заданной температуры и последующем ее охлаждении. При отпуске руководствуются следующим: детали из конструкционной стали нагревают до 550—-680° С, а из инструментальной — до 200—350° С. Температуру отпуска углеродистых сталей нередко определяют по цветам побежалости
Что такое термическая обработка металлов? Методы и преимущества
Термическая обработка - это процесс нагрева и охлаждения металлов с использованием определенных заранее выбранных методов для получения желаемых свойств. Как черные, так и цветные металлы проходят термическую обработку перед их применением.
Со временем было разработано множество различных методов. Даже сегодня металлурги постоянно работают над улучшением результатов и рентабельности этих процессов.
Для этого они разрабатывают новые графики или циклы для производства различных сортов. Каждый график относится к разной скорости нагрева, выдержки и охлаждения металла.
При тщательном соблюдении этих методов можно производить металлы различных стандартов с удивительно конкретными физическими и химическими свойствами.
Польза
Причины проведения термообработки могут быть разными. Некоторые процедуры делают металл мягким, а другие повышают твердость . Они также могут влиять на электрическую и теплопроводность этих материалов.
Некоторые методы термообработки снимают напряжения, возникшие в более ранних процессах холодной обработки. Другие придают металлам желаемые химические свойства. Выбор идеального метода зависит от типа металла и требуемых свойств.
В некоторых случаях металлическая деталь может пройти несколько процедур термической обработки. Например, некоторые суперсплавы, используемые в авиастроении, могут пройти до шести различных этапов термообработки, чтобы оптимизировать их для применения.
Этапы процесса термообработки
Проще говоря, термическая обработка - это процесс нагрева металла, выдержки его при этой температуре и последующего охлаждения. В процессе обработки металлическая деталь претерпевает изменения своих механических свойств. Это связано с тем, что высокая температура изменяет микроструктуру металла, которая играет важную роль в механических свойствах материала.
Конечный результат зависит от множества различных факторов. К ним относятся время нагрева, время выдержки металлической детали при определенной температуре, скорость охлаждения, окружающие условия и т. д. Параметры зависят от метода термообработки, типа металла и размера детали.
В ходе этих процессов свойства металла изменятся. Среди этих свойств - электрическое сопротивление, магнетизм, твердость, вязкость, пластичность, хрупкость и коррозионная стойкость.
Нагрев
Детали реактивного двигателя, направляемые в печь
Как мы уже обсуждали, микроструктура сплавов будет изменяться в процессе термообработки. Нагрев осуществляется в соответствии с заданным термическим профилем.
При нагревании сплав может находиться в одном из трех различных состояний. Это может быть механическая смесь, твердый раствор или их комбинация.
Механическая смесь аналогична бетонной смеси, в которой цемент связывает песок и гравий. Песок и гравий все еще видны как отдельные частицы. В случае металлических сплавов механическая смесь удерживается основным металлом.
С другой стороны, в твердом растворе все компоненты смешиваются гомогенно. Это означает, что их невозможно идентифицировать индивидуально даже под микроскопом.
Каждое состояние приносит с собой разные качества. По фазовой диаграмме возможно изменение состояния путем нагрева. Однако охлаждение определяет конечный результат. Сплав может оказаться в одном из трех состояний, в зависимости только от метода.
Выдержка
Во время выдержки металл выдерживается при достигнутой температуре. Продолжительность зависит от требований.
Например, поверхностное упрочнение требует только структурных изменений поверхности металла, чтобы повысить твердость поверхности. В то же время для других методов требуются единые свойства. В этом случае период выдержки больше.
Время выдержки также зависит от типа материала и размера детали. Более крупным деталям требуется больше времени, когда целью являются однородные свойства. Это происходит из-за того, что сердцевине большой части требуется больше времени, чтобы достичь необходимой температуры.
Охлаждение
После завершения этапа выдержки металл необходимо охладить в установленном порядке. На этом этапе тоже происходят структурные изменения. Твердый раствор при охлаждении может оставаться неизменным, полностью или частично превращаться в механическую смесь, в зависимости от различных факторов.
Скорость охлаждения регулируется различными средами, такими как солевой раствор, вода, масло или воздух. Вышеупомянутая последовательность охлаждающих сред находится в порядке убывания эффективной скорости охлаждения. Солевой раствор быстрее всего поглощает тепло, а воздух - медленнее всего.
Также возможно использование печи в процессе охлаждения. Контролируемая среда обеспечивает высокую точность, когда необходимо медленное охлаждение.
Фазовые диаграммы
У каждого металлического сплава своя фазовая диаграмма. Как уже было сказано ранее, термическая обработка проводится по этим схемам. Они показывают структурные изменения, происходящие при разных температурах и различном химическом составе.
Давайте возьмем фазовую диаграмму железо-углерод в качестве примера, так как она наиболее известна и широко преподается в университетах.
Фазовая диаграмма железо-углерод является важным инструментом при изучении поведения различных углеродистых сталей при термообработке. Ось x показывает содержание углерода в сплаве, а ось y - температуру.
Обратите внимание, что 2,14% углерода - это предел, при котором сталь становится чугуном.
На диаграмме показаны различные области, где металл существует в различных микросостояниях, таких как аустенит, цементит, перлит. Эти области обозначены границами A1, A2, A3 и Acm. На этих границах происходят фазовые изменения, когда через них проходит температура или значение содержания углерода.
A1: Верхняя граница фазы цементит/феррит.
A2: предел, при котором железо теряет свой магнетизм. Температура, при которой металл теряет свой магнетизм, также называется температурой Кюри.
A3: Граница раздела, отделяющая фазу аустенит + феррит от фазы γ (гамма) аустенита.
Acm: Граница раздела, отделяющая аустенит γ от аустенита + цементита.
Фазовая диаграмма является важным инструментом, позволяющим определить, будет ли термообработка полезной или нет. Каждая структура привносит определенные качества в конечный продукт, и выбор термообработки делается на основе этого.
Распространенные методы термической обработки
Существует довольно много методов термической обработки. Каждый из них обладает определенными качествами.
К наиболее распространенным методам термообработки относятся:
- Отжиг;
- Нормализация;
- Закаливание;
- Старение;
- Снятие напряжения;
- Темперирование;
- Цементация.
Отжиг
При отжиге металл нагревается выше верхней критической температуры, а затем охлаждается с медленной скоростью.
Отжиг проводится для размягчения металла. Это делает металл более пригодным для холодной обработки и формовки. Он также повышает обрабатываемость, пластичность и вязкость металла.
Отжиг также полезен для снятия напряжений в детали, вызванных предшествующими процессами холодной обработки. Присутствующие пластические деформации устраняются во время рекристаллизации, когда температура металла пересекает верхнюю критическую температуру.
Металлы могут подвергаться множеству методов отжига, таких как рекристаллизационный отжиг, полный отжиг, частичный отжиг и окончательный отжиг.
Нормализация
Нормализация - это процесс термообработки, используемый для снятия внутренних напряжений, вызванных такими процессами, как сварка, литье или закалка.
В этом процессе металл нагревается до температуры, которая на 40° C выше его верхней критической температуры.
Эта температура выше, чем при закалке или отжиге. После выдержки при этой температуре в течение определенного периода времени его охлаждают на воздухе. Нормализация создает однородный размер зерна и состав по всей детали.
Нормализованная сталь тверже и прочнее отожженной стали. Фактически, в нормализованном виде сталь прочнее, чем в любом другом состоянии. Вот почему детали, которые требуют ударной вязкости или должны выдерживать большие внешние нагрузки, почти всегда будут нормализованы.
Закалка
Самый распространенный процесс термообработки - закалка - используется для увеличения твердости металла. В некоторых случаях затвердеть может только поверхность.
Заготовку закаляют, нагревая ее до заданной температуры, а затем быстро охлаждают, погружая в охлаждающую среду. Можно использовать масло, солевой раствор или воду. Полученная деталь будет иметь повышенную твердость и прочность, но одновременно возрастет и хрупкость.
Цементное упрочнение - это тип процесса упрочнения, при котором упрочняется только внешний слой заготовки. Используемый процесс такой же, но поскольку тонкий внешний слой подвергается процессу, полученная в результате заготовка имеет твердый внешний слой, но более мягкую сердцевину.
Это обычное дело для валов. Твердый внешний слой защищает его от износа материала . В противном случае при установке подшипника на вал он может повредить поверхность и сместить некоторые частицы, которые ускорят процесс износа. Закаленная поверхность обеспечивает защиту от этого, а сердечник по-прежнему обладает необходимыми свойствами, чтобы выдерживать усталостные напряжения.
Другие типы процессов закалки включают индукционную закалку, дифференциальную закалку и закалку пламенем. Однако закалка пламенем может привести к образованию зоны термического влияния, которая возникает после охлаждения детали.
Старение
График старения алюминия 6061
Старение или дисперсионное твердение - это метод термообработки, который в основном используется для повышения предела текучести ковких металлов. В ходе процесса образуются равномерно диспергированные частицы в структуре зерна металла, которые вызывают изменения в свойствах.
Осадочное твердение обычно происходит после еще одного процесса термообработки, при котором достигается более высокая температура. Однако старение только повышает температуру до среднего уровня и снова быстро снижает ее.
Некоторые материалы могут стареть естественным образом (при комнатной температуре), в то время как другие стареют только искусственно, то есть при повышенных температурах. Для естественно стареющих материалов может быть удобно хранить их при более низких температурах.
Снятие напряжения
Снятие напряжения особенно часто используется для деталей котлов, баллонов с воздухом, аккумуляторов и т. д. При этом методе нагревают металл до температуры чуть ниже его нижней критической границы. Процесс охлаждения медленный и, следовательно, равномерный.
Это делается для снятия напряжений, которые возникли в деталях из-за более ранних процессов, таких как формовка, механическая обработка, прокатка или правка.
Отпуск
Отпуск - это процесс уменьшения избыточной твердости и, следовательно, хрупкости, возникающей в процессе закалки. Также снимаются внутренние напряжения. Прохождение этого процесса может сделать металл пригодным для многих применений, в которых требуются такие свойства.
Температура обычно намного ниже температуры затвердевания. Чем выше используемая температура, тем мягче становится конечная заготовка. Скорость охлаждения не влияет на структуру металла во время отпуска, и обычно металл охлаждается на неподвижном воздухе.
Цементация стали
В этом процессе термообработки металл нагревается в присутствии другого материала, который выделяет углерод при разложении.
Освободившийся углерод поглощается поверхностью металла. Содержание углерода на поверхности увеличивается, что делает ее более твердой, чем внутреннее ядро.
Какие металлы подходят для термической обработки?
Хотя черные металлы составляют большинство термообработанных материалов, сплавы меди, магния, алюминия, никеля, латуни и титана также могут подвергаться термообработке.
Около 80% термически обрабатываемых металлов - это разные марки стали. Черные металлы, которые можно подвергать термической обработке, включают чугун, нержавеющую сталь и различные марки инструментальной стали.
Такие процессы, как закалка, отжиг, нормализация, снятие напряжений, цементирование, азотирование и отпуск, обычно выполняются на черных металлах.
Медь и медные сплавы подвергаются таким методам термической обработки, как отжиг, старение и закалка.
Алюминий подходит для таких методов термообработки, как отжиг, термообработка на твердый раствор, естественное и искусственное старение. Термическая обработка алюминия - это точный процесс. Объем процесса должен быть установлен, и его следует тщательно контролировать на каждом этапе для достижения желаемых характеристик.
Очевидно, не все материалы подходят для термической обработки. Точно так же не обязательно использовать каждый метод для отдельного материала. Поэтому каждый материал нужно изучать отдельно, чтобы добиться желаемого результата. Использование фазовых диаграмм и доступной информации о влиянии вышеупомянутых методов является отправной точкой.
Если вам понравилась статья, то ставьте лайк, делитесь ею со своими друзьями и оставляйте комментарии!
Термическая обработка металлов
Обработка глизалью
Обработка глизалью Глизаль (глейз, лазурь, полупрозрачная краска) используется для создания фактуры на потолке, стенах, мебели и стекле. К достоинствам данного покрытия относятся простота нанесения, большой цветовой спектр и отсутствие неприятного запаха. При желании
Химико-термическая обработка черных металлов
Химико-термическая обработка черных металлов Химико-термической обработкой называется процесс изменения химического состава, микроструктуры и свойств поверхностных слоев деталей.Изменение химического состава поверхностных слоев достигается в результате их
Обработка поверхностей
Обработка поверхностей Обычно целью обработки поверхности является защита от различных повреждений, коррозии, возгорания (например, в случае таких материалов, как древесина), неблагоприятных воздействий окружающей среды, биозащита, а также создание определенного
Строение и свойства металлов
Строение и свойства металлов В твердых телах, к которым относятся и металлы, атомы по-разному располагаются в пространстве:– беспорядочно, т. е. для каждого атома нет строго определенного места относительно других атомов. Такое строение типично для аморфных веществ,
Свариваемость металлов
Свариваемость металлов Свариваемость – это свойство или сочетание свойств металлов образовывать при установленной технологии сварки соединение, которое отвечает всем требованиям, обусловленным конструкцией и эксплуатацией изделия, т. е. она представляет собой
Обработка пола
Обработка пола Видимая часть любого пола в техническом и функциональном отношении отнюдь не является самой главной. Гораздо более важным, с точки зрения профессионала, считается так называемый черновой пол, от свойств которого напрямую зависят и будущий уровень
Обработка кирпича
Обработка кирпича Размеры обычного (стандартного) кирпича составляют 250x120x60 мм. Самая большая плоскость (250х120 мм) называется постель. Боковая плоскость (250x65 мм) — ложок. Торцевая (120x60) — тычок.Для кладки печей используется полнотелый красный (керамический) кирпич. Он
Чудесные свойства солей металлов
Чудесные свойства солей металлов Нередко изделия расписывают растворами солей тяжелых металлов по сырой, необожженной глине. Поскольку растворы солей бесцветны, к ним добавляют анилиновый краситель, чернила и т. п. Во время обжига краски выгорают, и проявляется цвет
Термическая обработка металлов
Термическая обработка металлов Отжиг, нормализация, закалка и отпуск Термическая обработка означает воздействие на металлы, которое изменяет их строение и свойства.При механической обработке в металлах и сплавах возникают внутренние напряжения. Например, при
Химико-термическая обработка черных металлов
Химико-термической обработкой называется процесс изменения химического состава, микроструктуры и свойств поверхностных слоев деталей.
Изменение химического состава поверхностных слоев достигается в результате их взаимодействия с окружающей средой, твердой, жидкой или газообразной, в которой осуществляется нагрев.
В результате изменения химического состава поверхностного слоя меняются также его фазовый состав и микроструктура.
Основные параметры химико-термической обработки – температура нагрева и продолжительность выдержки.
Химико-термическая обработка стали заключается в одновременном воздействии на ее поверхность различных химических реагентов и высокой температуры. В этом случае поверхностные слои изделий насыщаются углеродом, азотом и другими элементами.
Насыщение необходимо для увеличения твердости поверхности слоя с сохранением вязкой сердцевины изделия, повышения устойчивости ее против коррозии, приобретения новых декоративных свойств, жаростойкости и др.
Основными видами химико-термической являются цементация, азотирование, цианирование, диффузное хромирование, алитирование.
Цементацией называется химико-термическая обработка, при которой поверхность стальных деталей насыщается углеродом.
Цементация применяется, когда изделие должно иметь твердую поверхность при вязкой сердцевине.
Основана цементация на свойстве железа поглощать углерод при высокой температуре.
Изделия, подвергнутые цементации, приобретают повышенную твердость, износоустойчивость, прочность.
Проводят цементацию в смесях газов (газовая), в ванне из расплавленных солей (жидкая), и в электролите (электролизная).
Цементации подвергают малоуглеродистые стали (0,2 процента углерода), а также легированные стали с содержанием никеля, хрома и других веществ.
Азотированием называется химико-термическая обработка, при которой поверхностный слой детали насыщается азотом. При этом увеличиваются не только твердость и износостойкость, но повышается и коррозионная стойкость.
Азотирование углеродистых сталей применяется главным образом для повышения коррозийной стойкости и проводится в среде аммиака NH3, а также в расплаве солей на основе карбамида и цианита при температуре 500–600°C.
Цианированием называется химико-термическая обработка стальных изделий. Она заключается в одновременном поверхностном насыщении металла углеродом и азотом с целью повышения поверхностной твердости, износостойкости и усталостной прочности.
Процесс обработки может протекать в твердых, жидких и газовых средах.
В зависимости от условий нагрева цианирование подразделяется на высокотемпературное, среднетемпературное и низкотемпературное.
Высокотемпературное цианирование ведется при температуре 920 – 960°С, при этом поверхностный слой насыщается углеродом (до 0,8 – 1,1 процента) и азотом (0,2 – 0,3 процента). В качестве цианирующей среды при жидкостном цианировании применяют ванны с цианидом натрия или калия и с цианидом кальция.
При газовом цианировании применяют смесь, состоящую из 75 – 80 процентов науглероженного газа и 20 – 30 процентов аммиака.
Среднетемпературное цианирование осуществляется при температуре 780 – 850°С в жидких или газообразных средах. Низкотемпературное цианирование применяется для повышения режущих свойств инструментов, изготовленных из высоколегированных марок стали. Процесс протекает при температуре 550 – 560°С в жидких и газовых средах или твердых смесях, содержащих углерод и азот. Совместное действие углерода и азота при цианировании ускоряет процесс одновременного насыщенная стали углеродом и азотом по сравнению с цементацией.
Алитирование является процессом диффузного насыщения поверхности стальных и чугунных изделий алюминием на глубину 20 мкм–1.2 мм.
Алитирование производят в твердой, газовой и жидкой средах. Алитирование производят с целью улучшения жаростойкости стали. Наибольшее применение в промышленности нашли способы насыщения в порошкообразных смесях и ваннах с расплавленным алюминием. В расплавленном алюминии процесс протекает при температуре 600 – 750°С, глубина слоя – 0,08 – 0,25 мм, продолжительность процесса – 50 – 60 минут.
Основными видами термической обработки чугуна являются: низкотемпературный отжиг, низкотемпературный графитизирующий отжиг, высокотемпературный графитизирующий отжиг, номализация и отпуск.
Низкотемпературный отжиг заключается в медленном нагреве отливок до температуры 550 – 600°С с выдержкой 10 – 12 часов и последующим медленным охлаждением вместе с печью. Одной из целей низкотемпературного отжига чугуна является снятие внутренних напряжений в отливках.
Низкотемпературный графитизирующий отжиг протекает при температуре 680 – 750°С с выдержкой и замедленным охлаждением до 280°С. Этот вид отжига улучшает обрабатываемость отливок, снижает твердость металла.
Для получения ковкого чугуна применяется высокотемпературный отжиг.
Кроме этого высокотемпературный отжиг применяется для снятия отбела в отливках из серого и высокопрочного чугуна. Процесс протекает в две стадии.
В первой стадии белый или отбеленный чугун нагревают при температуре 1050°С, серый – в интервале 850 – 950°С.
Вторая стадия представляет собой медленное охлаждение до температуры ниже критической точки или длительная выдержка при этой же температуре.
Нормализацией называется термическая обработка чугуна, которая заключается в его нагреве до температуры 750 – 950°С, выдержке и последующем охлаждении на воздухе. Этот вид термической обработки повышает прочность серого чугуна.
Закалка предназначается для увеличения прочности, твердости и износостойкости. Температура закалки серого чугуна в масле 830 – 870°С, в воде – 800 – 820°С.
Отпуск – вид термической обработки чугуна, осуществляемый после закалки. Он представляет собой нагрев до температуры 400 – 600 градусов с последующим охлаждением в воде или на воздухе. Применяется отпуск для уменьшения твердости, снятия внутренних напряжений, увеличения прочности и пластичности.
Изделия из чугуна требующие большой коррозийной стойкости, подвергаются диффузному хромированию, азотированию, силицированию.
Подготовка черных полов
Подготовка черных полов Вопрос. Как подготовить черный пол перед укладкой чистого пола?Эту работу следует выполнять аккуратно, так как от качества черного пола зависит и качество нового покрытия.Чтобы подготовить черный пол из глухого бетона под укладку чистого пола,
Обработка материалов
Обработка материалов Разметка Разметка – операция по перенесению формы и размеров изделия с чертежа или рисунка на его поверхность. Различают плоскостную (контуры рисунка лежат в одной плоскости), пространственную (линии наносят в нескольких плоскостях или на
Читайте также: