Термическая обработка металлов является одним из важнейших процессов в машиностроении. По сравнению с другими процессами механической обработки термообработка обычно не изменяет форму и общий химический состав заготовки, а за счет изменения внутренней микроструктуры заготовки или изменения химического состава поверхности заготовки для улучшения производительности. заготовка. Его особенностью является улучшение внутреннего качества заготовки, которое обычно не видно невооруженным глазом.
Процесс термообработки обычно включает три процесса нагрева, теплоизоляции, охлаждения, а иногда только два процесса нагрева и охлаждения. Эти процессы взаимосвязаны и непрерывны.
Отопление
При нагреве металла заготовка подвергается воздействию воздуха, при этом часто происходит окисление и обезуглероживание, что очень негативно сказывается на характеристиках поверхности деталей после термической обработки. Поэтому металлы обычно следует нагревать в контролируемой атмосфере или защитная атмосфера, расплавленная соль и вакуум, а также покрытия или методы упаковки также могут использоваться для нагрева.
Температура нагрева является важным технологическим параметром процесса термообработки. Выбор и контроль температуры нагрева является основным вопросом для обеспечения качества термической обработки. Температура нагрева зависит от обрабатываемого металлического материала и цели термической обработки, но обычно нагревается выше температуры фазового перехода. для получения высокотемпературной структуры. Кроме того, превращение занимает определенное время. Поэтому, когда поверхность металлической заготовки достигает необходимой температуры нагрева, ее необходимо поддерживать при этой температуре в течение определенного периода времени, чтобы сделать внутреннюю и внешнюю температуры согласованными и завершить преобразование микроструктуры. Этот период времени называется временем сохранения тепла.
Теплоизоляция
При использовании нагрева с высокой плотностью энергии и поверхностной термообработки скорость нагрева чрезвычайно высока, и, как правило, нет времени выдержки, в то время как время выдержки при химической термообработке часто больше.
Охлаждение
Охлаждение также является обязательным этапом в процессе термообработки, и метод охлаждения варьируется от процесса к процессу, ключевым моментом является контроль скорости охлаждения.
Виды термической обработки и их назначение в механической обработке
Тушение
Закалка — это процесс термической обработки, при котором сталь нагревают выше критической температуры и выдерживают в течение определенного периода времени, а затем охлаждают со скоростью, превышающей критическую скорость охлаждения, для получения несбалансированной структуры с преобладанием мартенсита.
Целью закалки является получение мартенситной структуры, повышение прочности и твердости и подготовка структуры к отпуску.
Закалка
Отпуск заключается в нагреве закаленной стали до соответствующей температуры ниже температуры превращения аустенита, выдерживании ее при высокой температуре в течение примерно 1-2 часов и последующем ее охлаждении. После отпуска структура стали становится стабильной, снижается ее хрупкость, повышаются ее ударная вязкость и пластичность. Отпуск часто сопровождается закалкой и является последним процессом термической обработки, который может устранить или уменьшить закалочное напряжение, стабилизировать форму и размер стали, предотвратить деформацию и растрескивание закаленных деталей. Высокотемпературный отпуск также может улучшить характеристики резания.
Отжиг
Металл нагревают до температуры выше температуры рекристаллизации и выдерживают при этой температуре некоторое время, а затем медленно охлаждают. Функция отжига заключается в восстановлении свойств металла, уменьшенных в результате холодной обработки, отжиг может повысить гибкость, пластичность и ударную вязкость, снять внутреннее остаточное напряжение и создать определенную микроструктуру.
Нормализация
Нормализация – это метод термической обработки металлов. Нагреть сталь до аустенита, а затем охладить на воздухе, чтобы получить почти сбалансированную структуру. Это похоже на полный отжиг, но скорость охлаждения выше, чем при полном отжиге. Функция нормализации заключается в улучшении механических свойств материала, повышении производительности резания, уточнении литой структуры и устранении сетчатого цементита.
