ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА И ПОВЕРХНОСТНОЕ УПРОЧНЕНИЕ МЕТАЛЛОВ

Сущность термической обработки

Свойства металлов определяются его составом и внутренним строением (структурой). Основными способами изменять структуру, а следовательно, и свойства металлов являются их термическая обработка и поверхностное упрочнение. Основу обработки составляет изменение структурно-фазового состава и дислокационной структуры металла в твердом состоянии. При этом термическая обработка обеспечивает заданный уровень свойств во всем объеме изделий, а поверхностная - только в определенных наиболее нагруженных и сильно изнашиваемых местах на поверхности изделий.

Термическая обработка может также использоваться в качестве промежуточной операции для улучшения обрабатываемости резанием, давлением и другими методами и как окончательная операция технологического процесса, обеспечивающая заданный уровень физико-механических свойств изделий. Термической обработке подвергают сварные соединения, полуфабрикаты (заготовки, поковки, штамповки), окончательно изготовленные детали машин, инструменты и другие изделия.

Основными параметрами термической обработки являются: нагрев до определенной температуры, выдержка при этой температуре, скорость нагрева и скорость охлаждения (рис. 3.1). Нагрев, выдержку и охлаждение производят за опре-

Рис. 3.1. График термической обработки деленное время. Следовательно, основными факторами термической обработки являются температура и время.

Температура нагрева выбирается в зависимости от химического состава сплава и цели производимой обработки. Она определяет характер происходящих в сплаве превращений и возможность получения требуемой структуры.

Время (скорость) нагрева должны обеспечить минимальные потери времени на нагрев и исключить возникновение в обрабатываемой детали опасных термических напряжений, которые могут привести к короблению и растрескиванию детали. Скорость нагрева должна быть тем меньше, чем сложнее сталь по химическому составу, так как легирующие элементы значительно понижают теплопроводность железа.

Время выдержки при температуре нагрева необходимо для завершения процессов фазовых и структурных превращений по всему объему изделий и составляет примерно 1/4... 1/5 времени нагрева.

Скорость охлаждения должна быть достаточной для протекания в сплаве необходимых превращений, но в тоже время не слишком большой во избежание опасных термических и фазовых напряжений, которые тоже могут вызвать растрескивание или коробление деталей.

Видами термической обработки металлов являются:

• • собственно термическая обработка - предусматривает только температурное воздействие на металл;
• • химико-термическая обработка, или поверхностное упрочнение, - одновременное воздействие на металл химической среды и тепла;
• • термомеханическая обработка - это сочетание пластической деформации и упрочняющей термической обработки.

Основным оборудованием для термической обработки служат печи, нагревательные установки и охлаждающие устройства. Печи могут быть электрические и топливные (в основном газовые).