ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Термическая обработка из "Общая металлургия и технология обработки цветных металлов " Внутреннее строение (структура) металлов и сплавов зависит от температуры. Следовательно, тепловой обработкой можно изменять в каких-то пределах структуру металлов и сплавов для получения определенных механических и других свойств. [c.155] Все виды термической обработки в соответствии с классификацией академика А. А. Бочвара можно разделить на четыре основные группы. [c.156] Первая группа. Отжиг первого рода (низкотемпературный) — распространенный вид термической обработки, заключается в нагреве, выдержке и медленном охлаждении металла, имеющего неустойчивое состояние в результате предшествовавшей обработки. Отжиг приводит металл в более устойчивое состояние. Такому отжигу подвергают, например, литые детали для снятия напряжений, возникших в них в результате неравномерного охлаждения, или детали, подвергавшиеся холодной пластической деформации и имеющие наклеп — искажение кристаллической решетки. Нагрев (увеличение тепловой подвижности атомов) приводит к более устойчивому состоянию металла — к уменьшению или даже снятию искажений кристаллической решетки. [c.156] Нагрев сплава выше температуры превращения вызывает изменение в строении сплава. Последующее охлаждение сплава способствует обратному превращению, причем оно будет полным, если охлаждение будет достаточно медленным. Структурный состав сплава будет иметь устойчивое состояние. Данному отжигу подвергают литые детали с целью устранения неоднородности химического состава сплава. При нагреве за счет высокой подвижности и перемещения атомов (диффузии) структура слитка с течением времени становится однородной. [c.157] В сплавах, имеющих превращения (изменяющих при нагреве выше определенных температур свою структуру), например в конструкционных сталях, при отжиге произойдет перекристаллизация. Она связана обычно с измельчением зерна. Такой отжиг с перекристаллизацией и измельчением структуры для сталей осуществляется при температурах 800—900° С. Этому виду обработки особенно часто подвергают литые и горячекатаные крупнозернистые заготовки из конструкционных и инструментальных сталей. В результате сталь приобретает мелкозернистую структуру, становится более мягкой и вязкой. Отожженная сталь лучше обрабатывается на металлорежущих станках, легче штампуется, а механические свойства ее после проведения упрочняющей термической обработки (закалки и отпуска) получаются значительно выше. [c.157] Так как для изменения структуры и размягчения стали требуются значительные выдержки и очень медленное охлаждение деталей в печи, отжиг является длительной операцией, требующей большого расхода электроэнергии или газа. [c.157] Третья группа. Закалка заключается в нагреве сплава выше температуры превращения с последующим достаточно быстрым охлаждением с целью получения при комнатной температуре неравномерной (неустойчивой) структуры, которая иногда соответствует высокотемпера-гурному состоянию. [c.157] Только в 1868 г. великий русский металлург Д. К. Чернов (1839—1921 гг.) установил, что сталь при нагреве претерпевает при определенных температурах структурные изменения (превращения) и что если необходимо закалить сталь, то ее нужно нагреть обязательно несколько выще этих температур. [c.158] Если для осуществления структурных превращений требуется нагрев до определенных температур и соответствующая выдержка, то для получения неравновесной структуры и предотвращения полного распада высокотемпературного состояния охлаждение необходимо вести с такой скоростью, чтобы резко затормозить подвижность атомов. Поэтому чаще всего при закалке деталей в качестве охлаждающей среды используют воду. [c.158] Сущность структурных превращений при закалке большинства сплавов была установлена лишь после 30-х годов нашего столетия. [c.158] Обычно при нагреве под закалку твердый раствор обогащается легирующими элементами, которые переходят в него в результате растворения химических соединений сплава. После резкого охлаждения образуется неравновесное состояние сплава — структура перенасыщенного твердого раствора. Сплав упрочняется. При резком охлаждении перенасыщенный твердый раствор содержит большое количество дефектов решетки и в деталях часто возникают большие внутренние напряжения. Под их действием разностенные крупногабаритные детали могут коробиться, а некоторые массивные детали из высоколегированных сплавов могут даже растрескаться. Чтобы избавиться от внутренних напряжений, возникших в результате закалки, и улучшить таким образом свойства сплавов, учитывая условия их дальнейшей работы, закаленные детали отпускают, т. е. подвергают низкотемпературному нагреву. Чтобы уменьшить внутренние напряжения в момент охлаждения деталей, применяют замедленное, более мягкое охлаждение в масле или растворах солей. Часто также используют ступенчатое охлаждение при закалке, при котором деталь от температуры нагрева охлаждают в расплаве солей или щелочей. [c.158] Четвертая группа. Отпуск — вид термической обработки, заключающийся в низкотемпературном (ниже температуры превращения) нагреве закаленного сплава для получения структурно более устойчивого его состояния. Отпуск—вторичная операция, которая осуществляется всегда после закалки. Обычно отпуск сплавов ведут при температурах 160—500° С. Однако и при этой температуре подвижность атомов достаточно большая и они могут перемещаться, перегруппировываться, образуя более устойчивую структуру сплава. Часто при отпуске из пересыщенного твердого раствора выделяются тончайшие частицы химических соединений. Например, при отпуске в стали выделяется цементит РезС, в дуралюмине — соединение СиАЬ, в жаропрочных никелевых сплавах — Ы1з(А1, Т1) и др. [c.159] В некоторых сплавах, например дуралюмине, перегруппировка атомов после закалки с выделением из твердого раствора химических соединений идет, хотя и медленно, уже при комнатных температурах. Постепенно в данном случае изменяются и свойства сплава. [c.159] Этот процесс самопроизвольного распада твердого раствора без наличия нагрева называется естественным старением. При нагревании же эти процессы старения значительно ускоряются. Указанный нагрев или низкий отпуск нередко называется искусственным старением. [c.159] В настоящее время для некоторых деталей, работающих при минусовых температурах, применяют новый вид термической обработки — обработку холодом, которая проводится с целью получения стабильной структуры и высоких свойств. [c.159] Каждую деталь в зависимости от материала, из которого она изготовлена, и условий работы термически обрабатывают по своему строго установленному режиму для получения лучшей совокупности свойств. Нередко отдельные части одной и той же детали приходится подвергать различной термической обработке. Нарушение установленных режимов термической обработки приводит часто к браку деталей. [c.159] Химико-термическая обработка заключается в обработке готовых деталей при высоких температурах в активных средах, что приводит к изменению структуры и химического состава (а следовательно, и свойств) поверхностных слоев. Этот вид обработки применяется в том случае, когда свойства поверхностного слоя изделия должны быть иными, чем свойства внутренних слоев. Химико-термическая обработка позволяет получить более твердый износостойкий или коррозионностойкий поверхностный слой. [c.160] Изменение химического состава поверхностного слоя осуществляется в результате длительного контакта поверхности детали со средой, в которой необходимый элемент содержится в большом количестве. При этом происходит насыщение поверхности детали атомами элемента из окружающей среды и их проникновение с поверхности в глубь металла. [c.160] Чаще всего химико-термической обработке подвергают стали. Но ее используют и для улучшения поверхностных свойств титановых, молибденовых и других сплавов. [c.160] Наиболее распространены следующие виды химикотермической обработки 1) цементация — поверхностное насыщение углеродом, 2) азотирование — насыщение поверхности деталей азотом и 3) алитирование — насыщение алюминием. [c.160] Вернуться к основной статье