Загальні процеси термічної обробки металевих матеріалів

Термічна обробка є дуже важливим етапом обробки металевих матеріалів.Термічна обробка може змінити фізико-механічні властивості металевих матеріалів, підвищити їхню твердість, міцність, в’язкість та інші властивості.

Щоб переконатися, що конструкція продукту є безпечною, надійною, економічною та ефективною, інженерам-конструкторам, як правило, необхідно розуміти механічні властивості матеріалів, вибирати відповідні процеси термічної обробки на основі вимог до конструкції та характеристик матеріалу, а також покращувати їх продуктивність і тривалість життя.Нижче наведено 13 процесів термічної обробки, пов’язаних з металевими матеріалами, які, сподіваючись, будуть корисними для всіх.

1. Відпал

Процес термічної обробки, під час якого металеві матеріали нагрівають до відповідної температури, витримують певний період часу, а потім повільно охолоджують.Метою відпалу є, головним чином, зменшення твердості металевих матеріалів, покращення пластичності, полегшення обробки різанням або тиском, зменшення залишкової напруги, покращення однорідності мікроструктури та складу або підготовка мікроструктури до подальшої термічної обробки.Загальні процеси відпалу включають рекристалізаційний відпал, повний відпал, сфероїдизаційний відпал і відпал для зняття напруги.

Повний відпал: уточнення розміру зерна, однорідна структура, зниження твердості, повне усунення внутрішньої напруги.Повний відпал придатний для поковок або сталевого литва з вмістом вуглецю (масовою часткою) нижче 0,8%.

Сфероїдизуючий відпал: зменшує твердість сталі, покращує ефективність різання та готує до майбутнього гарту, щоб зменшити деформацію та розтріскування після гарту.Сфероїдизуючий відпал підходить для вуглецевої сталі та легованої інструментальної сталі з вмістом вуглецю (масовою часткою) понад 0,8%.

Відпал для зняття напруги: усуває внутрішню напругу, що виникає під час зварювання та холодного правлення сталевих деталей, усуває внутрішню напругу, що виникає під час точної механічної обробки деталей, і запобігає деформації під час подальшої обробки та використання.Відпал для зняття напруги підходить для різних виливків, поковок, зварних деталей і холоднопресованих деталей.

2. Нормалізація

Це стосується процесу термічної обробки під час нагрівання сталі або сталевих компонентів до температури на 30-50 ℃ вище Ac3 або Acm (верхня критична температура сталі), витримування їх протягом відповідного часу та охолодження на нерухомому повітрі.Метою нормалізації є, головним чином, поліпшення механічних властивостей низьковуглецевої сталі, поліпшення оброблюваності, уточнення розміру зерна, усунення структурних дефектів і підготовка конструкції до подальшої термічної обробки.

3. Загартування

Це стосується процесу термічної обробки нагрівання сталевого компонента до температури вище Ac3 або Ac1 (температура нижньої критичної точки сталі), витримування його протягом певного періоду часу, а потім отримання мартенситної (або бейнітної) структури при відповідна швидкість охолодження.Мета загартування — отримати необхідну мартенситну структуру сталевих деталей, підвищити твердість, міцність і зносостійкість заготовки, підготувати структуру до подальшої термічної обробки.

Загальні процеси гартування включають гарт у соляній ванні, градуйований мартенситний гарт, ізотермічний гарт бейніту, поверхневий гарт і локальний гарт.

Загартування однією рідиною: загартування однією рідиною застосовується лише до деталей із вуглецевої та легованої сталі з відносно простими формами та низькими технічними вимогами.Під час загартування для деталей з вуглецевої сталі діаметром або товщиною більше 5-8 мм слід використовувати солону воду або водяне охолодження;Деталі з легованої сталі охолоджуються маслом.

Подвійне рідке гартування: нагрійте сталеві деталі до температури гарту, після ізоляції швидко охолодіть їх у воді до 300-400 º C, а потім перемістіть їх в масло для охолодження.

Поверхневе гасіння полум’ям: Поверхневе гасіння полум’ям підходить для великих деталей із середньовуглецевої сталі та середньовуглецевої легованої сталі, таких як колінчасті вали, шестерні та напрямні, які потребують твердих і зносостійких поверхонь і можуть витримувати ударні навантаження в одиничному або дрібносерійному виробництві. .

Поверхневе індукційне загартування: деталі, які пройшли поверхневе індукційне загартування, мають тверду та зносостійку поверхню, зберігаючи міцність і в’язкість у серцевині.Поверхневе індукційне гартування підходить для деталей із середньовуглецевої сталі та легованої сталі з помірним вмістом вуглецю.

4. Загартовування

Це відноситься до процесу термічної обробки, коли сталеві деталі загартовуються, а потім нагріваються до температури нижче Ac1, витримуються протягом певного періоду часу, а потім охолоджуються до кімнатної температури.Метою відпустки є в основному усунення напруги, створюваної сталевими деталями під час загартування, щоб сталеві деталі мали високу твердість і зносостійкість, а також необхідну пластичність і міцність.Загальні процеси відпустки включають низькотемпературний відпуск, середньотемпературний відпуск, високотемпературний відпуск тощо.

Низькотемпературний відпуск: Низькотемпературний відпуск усуває внутрішню напругу, спричинену загартуванням у сталевих деталях, і зазвичай використовується для ріжучих інструментів, вимірювальних інструментів, форм, підшипників кочення та навуглецьованих деталей.

Загартування при середній температурі: загартування при середній температурі дозволяє сталевим деталям досягти високої еластичності, певної міцності та твердості, і зазвичай використовується для різних типів пружин, штампів для гарячого штампування та інших деталей.

Високотемпературний відпуск: високотемпературний відпуск дозволяє сталевим деталям досягти хороших комплексних механічних властивостей, а саме високої міцності, в’язкості та достатньої твердості, усуваючи внутрішню напругу, спричинену загартуванням.Він в основному використовується для важливих структурних деталей, які вимагають високої міцності та міцності, таких як шпинделі, колінчасті вали, кулачки, шестерні та шатуни.

5. Загартування та відпуск

Відноситься до композиційного процесу термічної обробки загартування та відпуску сталі або сталевих компонентів.Сталь, яка використовується для загартування та відпустки, називається загартованою та відпущеною сталлю.Загалом це відноситься до конструкційної сталі із середнім вмістом вуглецю та конструкційної сталі із сплаву середнього вуглецю.

6. Хіміко-термічна обробка

Процес термічної обробки, під час якого заготовку з металу або сплаву поміщають в активне середовище при певній температурі для ізоляції, дозволяючи одному або декільком елементам проникнути на її поверхню, щоб змінити її хімічний склад, структуру та характеристики.Метою хімічної термічної обробки є в основному підвищення твердості поверхні, зносостійкості, корозійної стійкості, втомної міцності та стійкості до окислення сталевих деталей.Загальні процеси хімічної термічної обробки включають цементацію, азотування, карбонітрування тощо.

Цементація: для досягнення високої твердості (HRC60-65) і зносостійкості на поверхні, зберігаючи високу міцність у центрі.Він зазвичай використовується для зносостійких і ударостійких деталей, таких як колеса, шестерні, вали, поршневі пальці тощо.

Азотування: підвищення твердості, зносостійкості та стійкості до корозії поверхневого шару сталевих деталей, що зазвичай використовується у важливих частинах, таких як болти, гайки та шпильки.

Карбонітрування: покращує твердість і зносостійкість поверхневого шару сталевих деталей, підходить для деталей із низьковуглецевої сталі, середньовуглецевої сталі або легованої сталі, а також може використовуватися для ріжучих інструментів зі швидкорізальної сталі.

7. Лікування твердим розчином

Це стосується процесу термічної обробки нагрівання сплаву до високотемпературної однофазної зони та підтримання постійної температури, що дозволяє надлишковій фазі повністю розчинитися у твердому розчині, а потім швидко охолодити для отримання перенасиченого твердого розчину.Метою обробки розчином є в основному поліпшення пластичності та в'язкості сталі та сплавів, а також підготовка до обробки дисперсійним зміцненням.

8. Дисперсійне зміцнення (дисперсійне зміцнення)

Процес термічної обробки, під час якого метал зазнає зміцнення внаслідок сегрегації атомів розчиненої речовини в перенасиченому твердому розчині та/або дисперсії розчинених частинок у матриці.Якщо аустенітну дисперсійну нержавіючу сталь піддати обробці дисперсійним зміцненням при 400-500 ℃ або 700-800 ℃ після обробки твердим розчином або холодної обробки, вона може досягти високої міцності.

9. Своєчасність лікування

Це відноситься до процесу термічної обробки, під час якого заготовки зі сплаву піддаються обробці твердим розчином, холодній пластичній деформації або литтю, а потім куються, поміщаються при вищій температурі або витримуються при кімнатній температурі, і їхні властивості, форма та розмір змінюються з часом.

Якщо використовується процес обробки старінням, який полягає в нагріванні заготовки до більш високої температури та проведенні обробки старінням протягом більш тривалого часу, це називається обробкою штучного старіння;Явище старіння, яке виникає, коли заготовка зберігається при кімнатній температурі або в природних умовах протягом тривалого часу, називається обробкою природного старіння.Метою обробки старінням є усунення внутрішньої напруги в заготовці, стабілізація структури та розміру та покращення механічних властивостей.

10. Загартовуваність

Відноситься до характеристик, які визначають глибину загартування та розподіл твердості сталі за певних умов.Хороша чи погана прогартована сталь часто визначається глибиною загартованого шару.Чим більше глибина зміцнювального шару, тим краще прогартовуваність сталі.Прогартовуваність сталі в основному залежить від її хімічного складу, особливо від легуючих елементів і розміру зерна, які підвищують прогартовуваність, температури нагрівання та часу витримки.Сталь з гарною здатністю до загартування може досягти рівномірних і постійних механічних властивостей по всьому перерізу сталі, а для зменшення деформації та розтріскування можна вибрати гартівні агенти з низьким напругою гарту.

11. Критичний діаметр (критичний діаметр гарту)

Критичний діаметр відноситься до максимального діаметру сталі, коли весь мартенсит або 50% мартенситної структури отримано в центрі після загартування в певному середовищі.Критичний діаметр деяких сталей зазвичай можна отримати за допомогою випробувань на загартування в маслі або воді.

12. Вторинне загартовування

Деякі залізовуглецеві сплави (наприклад, швидкорізальна сталь) потребують кількох циклів відпустки для подальшого підвищення їх твердості.Це явище зміцнення, відоме як вторинне зміцнення, спричинене осадженням спеціальних карбідів та/або перетворенням аустеніту на мартенсит або бейніт.

13. Відпускна крихкість

Відноситься до явища крихкості загартованої сталі, відпущеної в певних діапазонах температур або повільно охолодженої від температури відпуску до цього температурного діапазону.Відпускну крихкість можна розділити на відпускну крихкість першого типу та відпускну крихкість другого типу.

Перший тип відпускної крихкості, також відомий як необоротна відпускна крихкість, в основному виникає при температурі відпуску 250-400 ℃.Після того як крихкість зникає після повторного нагрівання, крихкість повторюється в цьому діапазоні і більше не виникає;

Другий тип відпускної крихкості, також відомий як оборотна відпускна крихкість, виникає при температурах від 400 до 650 ℃.Коли крихкість зникає після повторного нагрівання, його слід швидко охолодити і не залишати тривалий час або повільно охолоджувати в діапазоні від 400 до 650 ℃, інакше каталітичні явища виникнуть знову.

Виникнення відпускної крихкості пов’язане з елементами сплаву, що містяться в сталі, такими як марганець, хром, кремній і нікель, які мають тенденцію до розвитку відпускної крихкості, тоді як молібден і вольфрам мають тенденцію послаблювати відпускну крихкість.

Новий метал Gapowerє професійним постачальником сталевих виробів.Сталеві труби, котушки та пруткові марки сталі включають ST35 ST37 ST44 ST52 42CRMO4, S45C CK45 SAE4130 SAE4140 SCM440 тощо. Запрошуємо клієнтів запитати та відвідати фабрику.