Виды термической и химико-термической обработки стали
Процессы термической обработки стали заключаются в ее нагреве и охлаждении, что вызывает изменение внутреннего строения, а следовательно, и свойств. К основным видамтермической обработки относятся отжиг, нормализация, закалка, отпуск, патентирование и термомеханическая обработка.
Отжиг—это нагрев металла до 200—1200°С, длительная выдержка при этой температуре и медленное (иногда вместе с печью) охлаждение. В зависимости от исходного состояния стали и температуры нагрева различают полный, неполный, низкий, изотермический, сфе-роилизирующий, гомогенизационный, рекристаллизацион-ный отжиг, а также отжиг для снятия остаточных напряжений.
Полный отжиг применяется для сортового проката, поковок и фасонных отливок из стали с целью создания мелкозернистой структуры, повышения вязкости и пластичности. Температура нагрева 730—950°С.
Неполный отжиг применяется для снижения твердости сталей и улучшения их обрабатываемости ре-заньем. Он осуществляется при температурах 730—950 °С.
Изотермический отжиг (930—950 °С) используют обычно для штамповок, заготовок инструментов и других изделий небольшого размера из легированных сталей с целью улучшения обрабатываемости реза-ньем и повышения чистоты поверхности.
Низкому отжигу (650—680 °С) подвергается обычно сортовой прокат из легированной стали (для снижения твердости) или углеродистые стали, если они предназначены для обработки резаньем, холодной высадки или волочения.
Сфероидизирующий отжиг (750—820 °С) проводится для снижения твердости, повышения показателей относительного удлинения и сужения.
Гомогенизационный (диффузионный) отжиг (1100—1200 °С) применяется для слитков и крупных отливок из легированной стали с целью уменьшения ликвации, рекристаллизационный (650—760 °С) —для устранения наклепа и повышения пластичности стали, деформированной в холодном состоянии,
Отжиг для снятия остаточных напряжений (200—700 °С) применяют для уменьшения внутренних напряжений изделий, полученных литьем, сваркой, резаньем и др.
Нормализация—это нагрев стали до 850—950 °С, непродолжительная выдержка и охлаждение на воздухе. В результате измельчается зерно полученных при литье, прокатке, ковке или штамповке изделий и заготовок. Нормализация широко применяется вместо отжига и закалки.
Закалка — это нагрев стали до 227—860 °С, выдержка и быстрое охлаждение в воде, масле или другой среде. Ее применяют для повышения твердости, износостойкости и прочности инструментальных сталей, а также прочности, твердости, достаточно высокой износостойкости и пластичности конструкционных сталей. Основные параметры закалки — температура нагрева и скорость охлаждения. Последняя оказывает решающее влияние на результат закалки.
Для повышения твердости, износостойкости и предела выносливости обрабатываемого изделия при сохранении вязкой и восприимчивой к ударным нагрузкам его сердцевины осуществляют поверхностную закалку. Наиболее часто применяется поверхностная закалка с индукционным нагревом током высокой частоты. Для этого изделия помещают в переменное магнитное поле. Нагрев осуществляется вследствие теплового действия индуктируемого в изделие тока. Поверхностной индукционной закалке, как правило, подвергаются углеродистые стали с содержанием углерода от 0,4 до 0,5 %.
Чтобы уменьшить хрупкость и внутренние напряжения, вызванные закалкой, а также получить сталь с оптимальным сочетанием прочности, пластичности и ударной вязкости, ее подвергают отпуску. Этот процесс представляет собой нагрев металла до 200—680 "С, выдержку и последующее охлаждение с определенной скоростью.
Различают отпуск низкотемпературный (для режущего и мерительного инструмента »з углеродистых и низколегированных сталей), среднетемгературный (для пружин и штампов) и высокотемпературный (для среднеуглеродистых конструкционных сталей, к которым предъявляются высокие требования по пределу выносливости и ударной вязкости).
П агентирование — это процесс нагрев! стали до 870— 950 °С, охлаждения до 450—550 °С, длтельной выдерж
ки при этой температуре и дальнейшего охлаждения на воздухе или в воде. Патентирование проводится для улучшения пластичности проволоки перед последующим ее волочением.
Термомеханическая обработка представляет собой сочетание пластической деформации (прокатки, ковки, штамповки и других способов обработки давлением) и закалки. В результате одновременно повышается сопротивление пластической деформации и разрушению.
Химико-термические методы обработки стали предполагают изменение не только структуры, но и химического состава ее поверхности. Это осуществляется диффузионным насыщением поверхностного слоя соответствующими элементами, т. е. нагревом стального изделия до заданной температуры и выдерживанием его в среде этих элементов. Наиболее распространенными видами химико-термической обработки являются цементация, азоти-рование, нитроцементация, цианирование, борирование, силицирование и диффузионная металлизация.
Цементация (науглераживание) — это процесс насыщения поверхности стали углеродом при температуре 930—950 °С. После цементации изделия подвергаются закалке и низкому отпуску. В результате их поверхность становится более твердой (при температурах до 200— 225 °С), износостойкой, выносливой при изгибе и кручении. Цементация проводится в твердой или газообразной насыщающей среде (карбюризаторе). В качестве твердого карбюризатора используется древесный уголь или каменноугольный полукокс и торфяной кокс с углекислым барием и кальцинированной содой. В качестве газообразного карбюризатора используют природный газ.
Азотирование — это процесс насыщения поверхности стали азотом при нагреве до температуры 500—650 °С в среде аммиака. Посредством азотирования поверхности стали придается высокая твердость (сохраняется при нагреве до температуры 450—550 °С), износостойкость, сопротивление коррозии.
Нитроцементация — это процесс насыщения поверхности стали одновременно углеродом и азотом при 840— 860 °С в среде природного газа и аммиака. В результате повышается твердость и износостойкость поверхностного слоя стальных деталей.
Цианирование — это процесс насыщения поверхности стали одновременно углеродом и азотом при 820—950 °С
в расплавленных цианистых солях для повышения ее твердости, износостойкости и предела выносливости.
Борирование — это процесс насыщения поверхности стали бором при 850—950 °С для повышения ее твердости, абразивной, коррозионной износостойкости и теплостойкости.
Силицирование — это процесс насыщения поверхности кремнием. Силицированный слой стали отличается высокой коррозионной стойкостью в морской воде, химической стойкостью в азотной, серной и соляной кислотах, а также устойчивостью против износа.
Диффузионная металлизация — это процесс насыщения поверхности стали алюминием, хромом, цинком и другими металлами, придающими ей те или иные свойства. Насыщение алюминием (алитирование) произво^-дится для повышения окалиностойкости и коррозионной стойкости в атмосфере и морской воде. Насыщение хромом (хромирование) обеспечивает коррозионную стойкость в морской и пресной воде, азотной кислоте, окали-ностойкость, повышение твердости и износостойкости. Насыщение цинком (цинкование) применяется для повышения коррозионной стойкости в атмосфере, бензине, маслах и горючих газах, содержащих сероводород.
Дата добавления: 2015-08-21; просмотров: 1431;