Термічна і хіміко-термічна обробка стали

Термічна обробка стали. Термічною обробкою називається процес, що полягає в нагріванні металу до певної температури, витримці при цій температурі і наступному охолодженні з тією чи іншою швидкістю. В результаті такого процесу не змінюється хімічний склад металу, але змінюються його структура і механічні властивості.

Структуру металу (його будова) можна визначити по зламу. На поверхні зламу видно велику кількість зерен, зв'язаних між собою. Кожне таке зерно складається з найдрібніших частинок - атомів, які, розташовуючись в певному порядку, утворюють кристалічну решітку.

Мал. 2.1. Будова кристалічної решітки:

а - кубічна об'ємно-центрована,

б - кубічна гранецентрированная,

В металах найчастіше зустрічаються три типи розташування атомів: атоми розташовуються в кутах і в центрі куба, утворюючи кубічні об'ємно-центровану грати (рис. 2.1, а), атоми розташовуються в кутах і в центрі на шестигранних підставах призми і три атома всередині її, утворюючи гексагональну решітку (рис. 2.1, в); атоми розташовуються по кутах куба і в середині кожної його грані, утворюючи кубічні межацентрировані грати (рис. 2.1, б).

Процес перебудови атомів одного виду просторової решітки в інший при певних температурних умовах називають Аллотропических перетворень. Аллотропические форми, в яких кристалізується метал, називають модифікаціями і позначають α, β, γ, δ і т. Д.

Атоми змінюють своє розташування в залежності від температури нагріву. При нагріванні заліза до температури 910 ° С атоми розташовуються у вигляді куба, утворюючи кристалічну решітку α-заліза - вісім атомів розташовані по кутах решітки і один - в центрі її (рис. 2.1, а). Якщо нагрівати залізо вище 910 ° С, кристалічна решітка з перегрупуватися атомами перетворюється в куб з чотирнадцятьма атомами і утворює грати γ-заліза (рис. 2.1, б).

У сталях перетворення α-заліза в γ-залізо протікає при температурі нижчій (723 ° С), ніж в чистому залозі. Якщо нагрітий метал повільно охолоджувати, то перебудова кристалічної решітки відбувається в зворотному порядку.

Термічна обробка буває декількох різновидів:

• отжиг,
• нормалізація,
• гарт,
• відпустку,
• поверхнева гарт,
• обробка холодом.

Відпал застосовується в основному для зниження твердості, щоб полегшити механічну обробку і зняти в стали внутрішні напруги. Температура нагріву при відпалі залежить від змісту в сталі вуглецю.

Нормалізація призначається для поліпшення структури стали, зняття внутрішніх напружень і забезпечення кращих умов обробки різанням. Вона відрізняється від відпалу тим, що охолодження виробляється не в печі, а на повітрі.

Після нормалізації сталь набуває також перлитную, але більш дрібнозернисту і однорідну структуру. Твердість і міцність сталі при цьому вище, ніж після відпалу.

Загартування полягає в нагріванні стали до певної температури, витримці при цій температурі і наступному швидкому охолодженні у воді, маслі, розплавлених солях або на повітрі. Загартування застосовується в поєднанні з відпусткою для підвищення твердості, міцності і зносостійкості сталі.

При швидкому охолодженні під час загартування в металі виникає внутрішня напруга, які можуть викликати тріщини, викривлення і крихкість. Ці дефекти усувають наступним відпуском.

Відпустка полягає в нагріванні стали до температури, значно нижчою, ніж при загартуванню, витримці при цій температурі і охолодженні. Вуглецеві і леговані стали нагрівають до температури 150-250 ° С, а швидкорізальні піддаються триразовому відпуску при температурі 550-580 ° С. Охолодження здійснюється на повітрі.

Поверхневе загартування є нагрів до певної температури (температури гарту) поверхневого шару сталевого вироби з наступним швидким охолодженням. При цьому можна отримати високу твердість у відносно тонкому шарі (від 0,3 до 10 мм) робочих поверхонь вироби без вимірювання структури і твердості внутрішньої маси металу і міцність. Така властивість особливо цінно для напружено працюють деталей (колінчаті вали двигунів, зубчасті колеса та ін.), Яким необхідна велика твердість тертьових робочих частин і пружна (нехрупкій) основна маса металу вироби.

Хіміко-термічна обробка застосовується для зміни хімічного складу і властивостей поверхонь - твердості, зносостійкості і корозійної стійкості. Досягається це впровадженням (дифузією) певних елементів із зовнішнього середовища в поверхневий шар металу.

До хіміко-термічній обробці стали відносяться:

Азотування - поверхневе насичення стали азотом при нагріванні до температури 500-700 ° С в аміаку. Азотуванню піддають для підвищення твердості, зносостійкості поверхневого шару і корозійної стійкості головним чином деталі, виготовлені з сталей, що містять алюміній, хром і молібден.

Ціанування - одночасне поверхневе найнасиченим стали вуглецем і азотом при температурі 530- 550 ° С. Воно може виконуватися в рідкої, твердої і газоподібному середовищах. Ціанування застосовують для підвищення стійкості спіральних свердел і інших швидкорізальних інструментів і деталей складної конфігурації.

Алітування - поверхневе насичення стали алюмінієм на глибину 20 мкм - 1,2 мм дифузією його середовищ, що містять алюміній. При цьому сталь набуває високої окалиностойкость (при температурах до 800-850 ° С). Застосовується алитирование для паливних баків газогенераторних машин, чохлів термопар, розливних ковшів і т. Д.

Передрук матеріалів заборонена.
Допоможіть іншим людям знайти бібліотеку розмістіть посилання: