Термическая обработка деталей

Сегодня мы немного поговорим о тех методах, которые используют металлурги для улучшения качества заготовок.

После создания заготовки методом литья под давлением структура металла обладает некоторыми дефектами, которые необходимо устранить для повышения ее эксплуатационных свойств и облегчения дальнейших токарных и фрезерных работ (подробнее о них можно почитать здесь). Как правило, для этого используют методы термической обработки, которые могут отличаться, в зависимости от металла, из которого выполнена отливка.

Методы термической обработки стальных заготовок

Стальные заготовки после отливки обычно получаются крупнозернистыми и имеют множественные внутренние напряжения, что негативно сказывается на качестве металла и может привести к деформации всей заготовки. Для улучшения механических свойств отливок из стали их подвергают термической обработке методами отжига или нормализации металла.

Отжиг стальной заготовки бывает полным, неполным и диффузионным.

Полный отжиг используется для улучшения характеристик углеродистой и легированной стали. Он подразумевает нагрев заготовки до температуры на 20-40 градусов выше точки А_с3 (ее величина, в зависимости от состава стали, содержится в соответствующих справочниках) и последующее медленное охлаждение вместе с печью. Углеродистую сталь необходимо охлаждать со скоростью 180-200 градусов в час, низколегированную – 90-100 градусов в час, а высоколегированную – 50 градусов в час. Результатом процедуры полного отжига является измельчение зерна и заметное смягчение металла. В дальнейшем такую заготовку будет намного проще обрабатывать механическими способами.

Неполный отжиг оказывает чуть меньшее влияние на структуру стали. Он применяется для снятия внутренних напряжений стали и упрощения механической обработки. При этом неполный отжиг изменяет только структуру перлита. Структура феррита остается неизменной. Для обработки стальной заготовки методом неполного отжига ее необходимо нагреть до температуры незначительно выше точки A_Cl.

Диффузионный отжиг используется для устранения химической неоднородности стали, которая иногда возникает при застывании заготовки. Для этого ее необходимо нагреть до температуры в 1100-1200°С и удерживать на этом уровне от 10 до 15 часов. В результате диффузионного отжига в структуре стали нередко образуются крупные зерна, которые приходится дополнительно устранять методом полного отжига.

Нормализация стальной заготовки подразумевает ее нагрев на 30-50°С выше верхних критических точек А_Сз и Аст и выдерживание на этом уровне. После этого сталь охлаждается при нормальной комнатной температуре. Способ нормализации, как и отжиг, устраняет внутренние напряжения в структуре стальной заготовки и улучшает механические свойства. При этом сталь после обработки методом нормализации обладает большей прочностью и ударной вязкостью, по сравнению с отожженной. Этот метод термической обработки наиболее эффективен при работе со среднеуглеродистой и малолегированной сталью.

Методы термической обработки чугунных заготовок

Чугунные заготовки сразу после отливки тоже отличаются внутренними литейными напряжениями и повышенной твердостью. Кроме того, чугун требуется термически обрабатывать для стабилизации размера детали и повышения износостойкости.

В зависимости от цели и химического состава чугуна используются следующие методы:

1. Низкотемпературный отжиг.

Цель – снятие внутренних напряжений.

Температура обработки – от 500 до 700ºС.

Продолжительность – от 3 до 10 часов.

Результат – механические свойства чугунного сплава практически не изменяются, внутренние напряжения сводятся к минимуму.

2. Графитизирующий отжиг.

Цель – снижение твердости сплава, улучшение обрабатываемости механическим воздействием.

Температура обработки - 680-750ºС.

Результат – частичная сфероидизация эвтектоидного цемента, что приводит к снижению твердости.

3. Высокотемпературный отжиг.

Цель - графитизации первичных карбидов в отбеленном или половинчатом чугуне.

Температура обработки – 900-960ºС.

Продолжительность – после достижения необходимой температуры начинается медленный процесс охлаждения (до 300ºС).

Результат – перлитная структура сплава, достижение оптимальной твердости и прочности заготовки.

4. Нормализация.

Цель – повышение износостойкости и улучшение механических свойств сплава.

Температура обработки – 850-950ºС.

Продолжительность – после нагрева до нужной температуры охлаждение вместе с печью происходит при комнатной температуре (до 500ºС).

Результат – увеличение количества связанного углерода в сплаве, получение перлитной металлической основы.

5. Закалка и отпуск.

Цель – повышение твердости и износостойкости ковких и высокопрочных чугунных сплавов.

Температура обработки - 880-930ºС. Затем заготовку охлаждают в масле и производят отпуск до 400-600ºС. В дальнейшем охлаждение происходит естественным путем.

При использовании материала ссылка на сайт www.ntc-bulat.ru обязательна!