Что такое термическая обработка?
Термическая обработка — это процесс, при котором к материалу прикладывают тепло, а затем охлаждают для улучшения его характеристик, долговечности и свойств.
Термообработку можно использовать для размягчения металла и улучшения формуемости. Его можно использовать для упрочнения деталей, для повышения их прочности. Термическая обработка может быть определена как любой используемый процесс, который изменяет физические свойства материала (например, металла) путем его нагревания или охлаждения, а заказать услуги по термообработке металлов вы сможете по ссылке https://fenixcnc.ru/uslugi/termicheskaya-obrabotka.html , они так же оказывают услуги по термообработке сплавов.
Как работает термообработка
В этом разделе будут обсуждаться теория и функции термообработки.
Теория термической обработки
Каждый процесс термической обработки включает в себя нагрев и охлаждение металлов, но в этом процессе есть три основных отличия: температура нагрева, скорость охлаждения и типы закалки, которые используются для достижения требуемых свойств.
Чтобы подвергнуть металл процессу термообработки, необходимо соответствующее оборудование, чтобы можно было полностью контролировать факторы, связанные с нагревом, охлаждением и закалкой. Размер, тип и смесь газа для нагревательной камеры должны быть правильными для контроля температуры. Закалочные среды также должны подходить для правильного охлаждения металла.
Этапы термической обработки металла
Ниже перечислены три основных этапа термообработки:
- Медленный нагрев металла для обеспечения поддержания металлом постоянной температуры.
- Замачивание или выдержка металла при определенной температуре в течение оговоренного периода времени.
- Охлаждение металла в условиях комнатной температуры.
Стадия нагрева
На этапе нагрева первой важной задачей является обеспечение равномерного нагрева металла. Равномерный нагрев достигается за счет медленного нагрева. Если металл нагревается неравномерно, только одна часть металла может расширяться быстрее, чем другая. Это приводит к тому, что часть металла деформируется или трескается. Скорость нагрева необходимо выбирать, исходя из следующих факторов:
- Теплопроводность металла. Металлы с высокой теплопроводностью нагреваются быстрее, чем металлы с низкой теплопроводностью.
- Состояние металла. Закаленные или нагруженные инструменты и детали следует нагревать медленнее, чем инструменты и детали, которые ранее не подвергались закалке или напряжению.
- Размер и сечение металла. Более крупные детали или детали с поперечным сечением, которые даже не нужно нагревать с меньшей скоростью, чем мелкие детали, чтобы внутренняя температура была близка к температуре поверхности. В противном случае возникнет риск чрезмерного коробления или растрескивания.
Стадия замачивания
Этот этап служит для поддержания металла при соответствующей температуре до тех пор, пока не сформируется желаемая внутренняя структура. Период выдержки – это время, в течение которого металл выдерживается при соответствующей температуре. Для определения правильного отрезка времени необходим химический анализ и масса металла. Для неравномерных поперечных сечений период выдержки можно определить по наибольшему сечению.
Как правило, температура металла не должна снижаться от комнатной температуры до температуры выдержки за один шаг. Вместо этого металл необходимо медленно нагревать до температуры чуть ниже температуры, при которой происходит изменение структуры, а затем выдерживать ее до тех пор, пока температура не станет одинаковой по всему металлу.
После этапа предварительного нагрева температура должна быть более быстро нагрета до конечной температуры, которая необходима. Детали, имеющие более сложную конструкцию, могут потребовать слоев предварительного нагрева, чтобы предотвратить деформацию.
Стадия охлаждения
На этом этапе металл необходимо охладить до комнатной температуры. Существует несколько способов охлаждения металла в зависимости от его типа. Металлу может понадобиться охлаждающая среда, жидкость, газ или их комбинация. Скорость охлаждения зависит от самого металла и охлаждающей среды. Из этого следует, что выбор, сделанный при охлаждении, является важным фактором, влияющим на желаемые свойства металла.
Закалка – это быстрое охлаждение металла на воздухе, в воде, масле, рассоле или других средах. Большинство закаленных металлов быстро охлаждаются при закалке, это причина ассоциации закалки с закалкой, но не всегда верно, что закалка является результатом закалки или иного быстрого охлаждения. Например, для отжига меди используют закалку в воде, а для закалки других металлов используют медленное охлаждение.
Не каждый металл следует закаливать, потому что закалка может привести к растрескиванию или деформации некоторых металлов. В общем, вода или рассол могут быстро охладить металл, в то время как масляные смеси лучше подходят для более медленного охлаждения. Общие рекомендации заключаются в том, что воду можно использовать для закалки углеродистых сталей, масло для закалки легированных сталей и воду для закалки цветных металлов. Однако, как и при любой обработке, выбранная скорость охлаждения и охлаждающая среда должны соответствовать металлу.
Цель термической обработки
Термическая обработка служит различным целям, в том числе:
- Для улучшения механических свойств материала, включая твердость, прочность на растяжение, ударопрочность, пластичность и устойчивость к коррозии.
- Для улучшения обрабатываемости и снижения хрупкости.
- Для снятия внутренних напряжений металла, возникающих при горячей или холодной обработке давлением.
- Чтобы изменить размер зерна или уточнить его.
- Для увеличения магнитных и электрических свойств.
- Для повышения коррозионной стойкости, а также износостойкости.
- Для повышения твердости поверхности материала.
- Для повышения предела усталости деталей среднего и малого размера, таких как шестерни, поршневые пальцы, валы и т. д.
- Чтобы придать закаленной поверхности чистый, яркий и приятный вид.
- Для получения прочного сердечника путем поверхностного упрочнения.
- Термическая обработка улучшает упрочняющие свойства стали, что позволяет ей резать другие металлы.
- Способствовать однородности структуры.
