Термическая обработка металлов

  Достижения научно-технического прогресса сегодня широко используются во многих областях жизни человека. В частности, большое распространение получила термическая (тепловая) обработка — процесс, основанный на их нагреве и охлаждении по определенным режимам, что позволяет изменить структуру, физические и механические свойства материала без изменения его химического состава.

 Для металлов и сплавов этот процесс применяется для получения требуемой твердости и улучшения их прочностных характеристик. В более широком смысле термическая обработка делится на:

• собственно термическую (только термическое воздействие);
• химико-термическую (сочетание пластической деформации и термического воздействия);
• термомеханическую (сочетание химического и термического воздействий).

В данной статье речь пойдет именно о термической обработке, а также ее видах и значении для гражданской промышленности и ВПК.

Зачем проводится термообработка

 Данный вид обработки сегодня применяют на разных стадиях производства металлоизделий и всевозможных деталей машин. Она может быть как промежуточной операцией, проводимой для улучшения обрабатываемости сплавов посредством давления или резания, так и конечной — для обеспечения необходимого комплекса показателей эксплуатационных, физических и механических свойств полуфабрикатов и изделий.

 Полуфабрикаты подвергаются этому процессу для снижения твердости (улучшения их обрабатываемости) и улучшения структуры. А изделия — для придания им требуемых и строго определенных свойств (прочности, износостойкости, твердости).

Виды термической обработки

 В зависимости от применяемых методов и структурного состояния металлов после процесса данный процесс делится на следующие виды:

 Отжиг — нагрев металла до определенных температур, его выдержка и последующее медленное охлаждение (вместе с печью). Используется для получения зернистой структуры металлов, полного или частичного устранения их неоднородности, снижения твердости и упрощения обработки резанием.

 Отжиг может быть I (без фазовых превращений) и II рода (с фазовыми превращениями, определяемыми целевое назначение отжига). Первый метод делится на рекристаллизационный и гомогенизационный. Второй:

• сфероидизирующий;
• нормализованный;
• светлый;
• изотермический;
• диффузионный;
• неполный;
• полный.

 Закалка — нагрев до оптимальной температуры, выдержка и быстрое охлаждение для получения неравновесной структуры металла. В результате данного процесса повышается твердость и прочность обрабатываемых материалов и понижается их пластичность. В зависимости от вида металла, формы детали и необходимого комплекса свойств используют разные способы закалки: с самоотпуском, изотермическую, ступенчатую, в двух средах, в одном охладителе.

 Отпуск представляет собой стадию, в результате которого формируются структура и свойства металла. Этот процесс основан на нагреве до различных температур (в зависимости от вида отпуска, но обязательно ниже критической точки), выдержке при достигнутой температуре и охлаждении с разной скоростью. В зависимости от температуры нагрева есть три вида отпуска: низкий, средний и высокий.

 Многие вышеперечисленные способы термической обработки основаны на применении муфельной печи — особого нагревательного устройства с муфелем, который предохраняет обрабатываемый материал от контакта с топливом и производимыми продуктами сгорания, негативно влияющих на свойства металлов.

Значение для гражданской промышленности и ВПК

  Подводя итог, можно отметить, что термическая обработка входит в число основных и важнейших операций общего технологического цикла обработки металлов и сплавов. Именно от ее проведения напрямую зависит качество (физико-химические и механические свойства) изготавливаемых инструментов, механизмов, деталей машин и прочей продукции.

 В число перспективных направлений совершенствования технологии данного вида обработки входят установка агрегатов для проведения этого процесса в механических цехах и создания автоматических линий с включенной термической обработкой в перечень этапов работ.

 Следует отметить, что в результате этого процесса свойства металлов и сплавов могут быть изменены в достаточно широких пределах. В частности, значительного повышение механических свойств позволяет увеличить допускаемые нагрузки, уменьшить массу и размеры готовых изделий (механизмов и машин), а также увеличить их срок службы и повысить надежность. Помимо этого, улучшение свойств сплавов позволяет использовать сырье более простых, а значит, и дешевых составов. Немаловажно и то, что материалы приобретают определенные новые свойства, что позволяет расширить область их использования.