III. Охлаждение с заданной скоростью.

Основоположником теории и рациональных ТМ ТрОб был русский ученный Д.К. Чернов.

Таким образом, в зависимости от места в ТП различается:

1. Предварительная ТрОб. Выполняется для улучшения обрабатываемости заготовок и деталей;

2. Промежуточная ТрОб. Используется для восстановления пластических свойств заготовок и деталей между отдельными переходами ТО;

3. Окончательная ТрОб. Предназначена для получения заданных механических характеристик готовых деталей. У высокопрочных и трудно обрабатываемых материалов окончательная ТрОб выполняется после черновой, но до чистовой обработки резанием, чтобы иметь возможность удалить поверхностный дефектный слой, а также устранить погрешности форм и размеров, возникшие в результате ТрОб.

Детали из алюминиевых и магниевых сплавов проходят окончательную ТрОб до механической обработки резанием , т.к. эти сплавы лучше всего обрабатываются при максимальной твердости.

Главными видами ТрОб являются:

I. Отжиг I рода. Отжиг – ТрОб металлов и других материалов, заключающаяся в нагреве до определенной температуры, выдержке и медленном охлаждении, для улучшения структуры и обрабатываемости, снятия внутренних напряжений и т.д. Отжиг не обусловлен фазовыми превращениями и применяется для любых металлов и сплавов. Скорость нагрева и охлаждения не имеет принципиального значения:

1) Диффузионный отжиг. Устраняет химическую неоднородность в слитках и отливках. Для ускорения диффузионных процессов производится при температуре Тотж=0,8-0,9 Тпл сплава;

2) Рекристаллизационный отжиг. Устраняет наклеп – упрочнение и увеличение хрупкости металла, которые возникают при холодной обработке давлением. Производится при температуре Тотж=0,2-0,6Тпл металла;

3) Отжиг для уменьшения остаточных напряжений, возникающих в изделиях при ОМР или ОМД, в сварных конструкциях, отливках и т.д. Осуществляется при температуре несколько ниже температуры рекристаллизации данного металла. Тотж< Трек. Применяется с целью предотвращения коробления и стабилизации размеров изделия и снижения склонности его к хрупкому разрушению;

II. Отжиг II рода. Применяется для сталей, претерпевающих при нагреве и охлаждении фазовые превращения:

1) Полный отжиг. Подвергаются отливки, поковки и сварные узлы из доэвтектоидных сталей доля устранения в них крупнозернистости и других пороков структуры, а также для уменьшения твердости и остаточных напряжений. Сталь нагревается до Тотж=Ас3+(30-50)⁰С линии GS выдерживаются при этой температуре в течение времени, необходимого для завершения фазовых превращений, а затем медленно (обычно вместе с печью) охлаждается;

2) Неполный отжиг. Способствует улучшению обрабатываемости стали резанием. Сталь нагревается до температуры Тотж=Ас1+(30-50)⁰С, несколько выше линии PSK;

3) Нормализация. Сталь нагревается до Тотж= Ас3 (или АсТ) + (30-50)⁰С, линии GSE, выдерживается при этой температуре и далее охлаждается на воздухе. Ускоренное по сравнению с отжигом охлаждение обусловливает образование в стали перлита более тонкого строения, приводящего к некоторому повышению её прочности и твердости;

III. Закалка. Закалка – ТрОб, заключающаяся в нагреве и последующем быстром охлаждении с целью фиксации высокотемпературного состояния сплава или предотвращения (подавления) нежелательных процессов, происходящих при меленном охлаждении. Применяется для сплавов, претерпевающих при нагреве и охлаждении фазовые превращения (как при отжиге IIрода). Характеризуется большой скоростью охлаждения, достаточной для предотвращения обратных фазовых превращений в сплаве. Закалке в основном подвергаются сплавы железа – стали и чугуны. Также закаливаются сплавы на основе цветных металлов: алюминия, меди, титана, никеля и др:

1) Закалка объемная; наиболее распространенная:

а) общая объемная закалка;

б) местная;

2) Изотермическая закалка; наиболее распространена светлая закалка;

3) Закалка с нагревом ТВЧ, местная поверхностная закалка;

4) Закалка с нагревом газовым пламенем; для крупных деталей в индивидуальном производстве;

5) Химико – термическая обработка;

IV. Отпуск. Отпуск – ТрОб закаленных сплавов (в основном сталей), заключающейся в нагреве ниже нижней критической точки АС1, выдержке и охлаждении. Подвергаются закаленные стали с целью повышения их ударной вязкости и пластичности, уменьшения твердости и внутренних напряжений. Для отпуска сталь нагревается до температуры ниже точки АС1 линии PSK и затем охлаждается (обычно на воздухе):

1) Низкий отпуск. Тотп=150-250⁰С; применяется для получения изделий с высокой твердостью HB 600 и предназначен для уменьшения внутренних напряжений (напильники, плашки, метчики и т.д.);

2) Средний отпуск. Тотп=350-400⁰С; подвергаются изделия для получения высокой упругости и прочности при достаточной вязкости с твердостью HB 450 (пружины, рессоры и др.);

3) Высокий отпуск. Тотп=450-650⁰С; обеспечивает получение наиболее вязкой структуры с достаточно высокой прочностью и твердостью HB 350 (валы, шестерни и т.д.).

Для ТрОб применяется различное оборудование:

1. Нагревательные печи:

- камерные;

- муфельные;

- ванные;

2. Закалочные устройства:

- закалочные баки;

- травильные баки;

- баки для промывки водой и нейтрализации;

3. Устройства для контроля тепловых режимов:

- термометры ( );

- термоэлектрические и оптические пирометры.

Общие конструктивные требования к деталям, подвергающихся термической обработке:

1. Форма детали должна предусматривать устранение возможности возникновения концентрации напряжений и чрезмерных деформаций, возникающих в местах шпоночных пазов, вырезов, подрезов, грубо обработанных поверхностей и сварочных швов;

2. Детали не должны иметь острых углов, тонких концов и выступов;

3. Стенки полых деталей должны быть одинаковой толщины;

4. Сечение детали должно быть по возможности симметричным во избежание значительных деформаций и разрушения детали;

5. Внутренние углы и резкие переходы деталей должны быть закруглены, чтобы избежать образования закалочных тещин:

а) При закалке в воде ;

б) При закалке в масле ;

в) У деталей, подвергаемых закалке с внутренней поверхности, необходимо обеспечить возможность удаления образующегося при закалке пара для получения заданной твердости и исключения коробления и трещин и др.