Инженерная графика
Физика
Атомные станции
Строймех
ТКМ
Начертательная геометрия
Экология энергетики
Сопромат
Готика
Черчение
Теплотехника
Математика

Театр

Конспект лекций
Атомная энергетика
Карта

Термическая обработка. Виды термической обработки, цели и назначение.

Свойства сплава зависят от его структуры. Основным способом, позволяющим изменять структуру, а, следовательно, и свойства является термическая обработка.

Основы термической обработки разработал Чернов Д.К.. В дальнейшем они развивались в работах Бочвара А.А., Курдюмова Г.В., Гуляева А.П.

Термическая обработка представляет собой совокупность операций нагрева, выдержки и охлаждения, выполняемых в определенной последовательности при определенных режимах, с целью изменения внутреннего строения сплава и получения нужных свойств (представляется в виде графика в осях температура – время, см. рис. 5.1 ).

Вызываемые при этом фазовые превращения протекают в сплавах, находящихся в твердом состоянии, по определенному режиму:

- температура нагрева tmax т.е. максимальная температура, до которой был нагрет сплав при Т.О.;

 - выдержка сплава при температуре нагрева;

 - скорость нагрева;

 - скорость охлаждения.

При разработке технологии необходимо установить:

 - режим нагрева деталей (температуру и время нагрева);

 - характер среды, где осуществляется нагрев и ее влияние на материал стали;

 - условия охлаждения.

Режимы термической обработки назначают в соответствии с диаграммами состояния и диаграммой изотермического распада аустенита.

Нагрев может осуществляться в нагревательных печах, топливных или электрических, в соляных ваннах или в ваннах с расплавленным металлом, пропусканием через изделие электрического тока или в результате индукционного нагрева.

С точки зрения производительности, нагрев с максимальной скоростью уменьшает окалинообразование, обезуглероживание и рост аустенитного зерна. Однако необходимо учитывать перепад температур по сечению, что ведет к возникновению термических напряжений. Если растягивающие напряжения превысят предел прочности или предел текучести, то возможно коробление или образование трещин.

Скорость нагрева тем выше,чем менее легирована сталь, однороднее ее структура, проще конфигурация.

Скорость нагрева принимается 0,8…1 мин на 1 мм сечения. Время выдержки принимается около 20 % от времени нагрева.

Среда нагрева при нагреве в печи с газовой средой.

Составляющие могут оказывать на сталь различное действие:

 - окисляющее (О2, СО2, Н2О);

  - восстанавливающее (СО, СН4);

 - обезуглероживающее (О2, Н2);

  - науглероживающее (СО, СН4);

 - нейтральное (N2, инертные газы).

Окисление с образованием окалины , препятствует получению высокой и равномерной твердости при закалке, приводит к изменению размеров, требует увеличения припусков на механическую обработку.

Обезуглероживание (выгорание углерода в поверхностном слое металла) способствует появлению мягких пятен при закалке и возникновению растягивающих напряжений в поверхностном слое, снижающих усталостную прочность.

На рисунке 8.1 показаны температурные области нагрева при термической обработке сталей.

а — отжиг I рода: 1 — гомогенизирующий; 2 — рекристаллизационный; 3 — для снятия остаточных напряжений; б— отжиг II рода, закалка;

в — нормализация; г — отпуск: 1 — низкий; 2 — средний; 3 — высокий

Рисунок 8.1 - Температурные интервалы нагрева стали при

 термообработке

Температуры, при которых происходят фазовые превращения в сплавах, называются критическими.

Критические точки обозначают буквой А (от французского arreter — остановка). При очень медленных скоростях нагрева и охлаждения линии диаграммы соответствуют критическим точкам: PSK – A1, GS - А3, SE - Ат (рисунок 8.2).

В реальных условиях термической обработки значения критических точек смещаются при нагреве в сторону более высоких температур (к обозначению добавляется буква "с" — choffage — нагрев), при охлаждении — в сторону более низких температур (к обозначению добавляется буква "г" — refroidiss — охлаждение).

Это связано с отставанием фазовых превращений (основанных на диффузионных процессах) от изменения температуры.

Рисунок 8.2 – Критические точки на диаграмме “Fe-C”

Термической обработке подвергают как стали, так и чугуны. При этом их химический состав не меняется, а изменяются лишь фазовый состав, структура и, как следствие этого, - свойства.

Термическую обработку применяют как промежуточную операцию в цепи технологических процессов производства детали (изделия), так и в качестве завершающего этапа. Например, термической обработке подвергают детали (заготовки), полученные литьем, ковкой, чтобы снизить их твердость и улучшить обрабатываемость на металлорежущих станках, а также уже готовые детали (изделия), чтобы повысить их твердость, прочность, упругость и долговечность работы.

Основными видами термической обработки углеродистых сталей являются отжиг, закалка, отпуск. С помощью этих операций получают изделия с различными механическими свойствами – от самых мягких и пластичных до наиболее твердых и хрупких.


Электротехнические материалы