Меню

Технология обработки металлов
8 класс

Глава 16. Термическая обработка стали
§ 1. Понятие и виды термообработки

При термической обработке металлов и сплавов, заключающейся в нагреве, выдержке при температуре нагрева и последующем охлаждении, происходит изменение их внутренней структуры. В результате этого металлы и сплавы приобретают новые физико-механические и технологические свойства.

Основные виды термической обработки сталей — отжиг, нормализация, закалка и отпуск. Они имеют различные назначения и отличаются друг от друга режимами термообработки, т. е. температурой нагрева, временем выдержки при этой температуре и скоростью охлаждения. Изменение внутренней структуры стали в процессе ее нагревания при различных видах термообработки зависит от содержания в ней углерода. Выбор температуры нагрева производят по специальной диаграмме (рис. 116). На горизонтальной оси указано содержание углерода (в %), а на вертикальной — температура нагрева стали (в °C). Заштрихованные участки диаграммы свидетельствуют об оптимальных температурных интервалах нагрева стали при различных видах термообработки.

Отжиг состоит из нагрева стали до температур, определяемых целью отжига, выдержки при этих температурах с последующим медленным охлаждением. Цель отжига — устранение химической неоднородности сталей, понижение их твердости для облегчения механической обработки. Полный отжиг, например, осуществляется путем нагрева стали на 30...50 °C выше линии GSK (см. рис. 116), выдержки при этой температуре и последующего охлаждения вместе с печью. Время выдержки должно быть достаточным для прогрева изделия по всему сечению.

Нормализация заключается в нагреве стали на 30...50 °C выше температур, определяемых линией GSE (см. рис. 116), выдержке при этих температурах с последующим охлаждением на воздухе. Цель нормализации — снятие внутренних напряжений в металле.

Закалка состоит из нагрева стали до температуры выше на 30...50 °C линии GSK (см. рис. 116) с последующим быстрым охлаждением. Основная цель закалки — придание стали более высокой твердости и прочности.

При отпуске уже закаленная сталь нагревается до температуры ниже линии PSK (см. рис. 116), выдерживается при этой температуре и охлаждается на воздухе или в масле. Главная цель отпуска — снять хрупкость закаленной стали. Температура нагрева при отпуске колеблется от 75 до 650 °C. Выбор этой или иной температуры зависит от назначения изготовляемой детали. При повышении температуры нагрева твердость и прочность закаленной стали снижаются, а вязкость увеличивается.

Для термической обработки сталей применяется специальное оборудование, состоящее из нагревательных устройств, приспособлений (бачки с водой и маслом и т. д.) и приборов для контроля теплового режима и результатов термической обработки.

Нагревательные устройства—это главным образом электрические муфельные печи и печи, работающие на жидком или газообразном топливе. Охлаждающими средами служат воздух, масло, вода, водные растворы солей.

Для контроля теплового режима применяются термоэлектрические пирометры, которые состоят из термопары и гальванометра, отградуированного в °C.

Проверка результатов термообработки заключается в пробе напильником или определении твердости сталей специальными твердомерами и испытании на ударную вязкость.