Термическая и химико-термическая обработка сплавов

Термической обработкой деталей из металлов и сплавов называется тепловое воздействие с целью придания им необходимых свойств.

Различают следующие виды термической обработки; отжиг, закалку, отпуск и старение.

1) Отжиг - нагрев заготовки выше линии GSЕ (см. рис. 7) на 30-50 градусов с последующим медленным охлаждением вместе с печью. Различают следующие виды отжига.

Отжиг 1-го рода:

- гомогенизационный (для выравнивания структуры крупных стальных, отливок и поковок);

- рекристаллизационный (для устранения наклепа после обработки металлов давлением);

- отжиг, снимающий остаточные напряжения после обработки металлов давлением, сварки и т.п.

Отжиг 2-го рода (полный отжиг) изменяет структуру сплава и устраняет внутренние напряжения после штамповки, отливки, черновой механической обработки с целью снижения твердости.

Разновидностью отжига 2-го рода является нормализация, при которой заготовки охлаждают на воздухе для улучшения обрабатываемости материалов резанием.

2) Закалка - процесс повышения твердости и прочности материала.

Заготовки нагревают на 30-50 градусов выше линииGSK (см.рис.7) и быстро охлаждают в воде, минеральном масле, растворах солей или в расплавах солей (при температуре 270-290 градусов). Тип охлаждающей среды определяет скорость охлаждения, что влияет на получение той или иной структуры - мартенсита, троостита или сорбита (продукты распада аустенита).

Различают полную (объемную) и неполную (поверхностную) закалку. При объемной закалке деталь разогревают полностью в электрических или пламенных печах (на весь объем), при поверхностной закалке разогревается только поверхностный слой материала на установках токов высокой частоты (ТВЧ) на определенную глубину.

3) Отпуск - нагрев заготовок ниже линии PSК (см.рис.7) и охлаждение их на воздухе. Различают низкий, средний и высокий отпуск. Отпуск служит для снятия внутренних напряжений, повышения вязкости, уменьшения хрупкости и твердости.

4) Старение применяется для снятия внутренних напряжений перед механической обработкой. Различают естественное старение - длительное выдерживание деталей на дворе при воздействии на них непрерывно изменяющихся атмосферных факторов (температура, влажность в т.д.) и искусственное старение - нагрев до 100-150°С и охлаждение вместе с печью.

Химико-термическая обработка - тепловая обработкаметаллов в различных химически активных средах с целью изменения химического состава и структуры поверхностного слоя металла, повышающих его свойства (твердость, износостойкость).

В зависимости от элемента, насыщающего поверхность заготовки, существуют следующие виды химико-термической обработки: цементация, азотирование, планирование, диффузионная металлизация.

1).Цементацией называется процесс насыщения углеродом поверхностного слоя заготовок из низкоуглеродистой стали (до 0, 3 процента углерода) для создания в них после термической обработки твердой поверхности при достаточной вязкости сердцевины. Различают цементацию в твердом карбюризаторе (смесь древесного угля и углекислых солей), жидкую (в растворе солей) и газовую (в среде природного газа).

2) Азотирование - процесс диффузионного насыщения азотом поверхностного слоя заготовок из стали и чугуна. Легирующие элементы (алюминий, хром, молибден и др.), а также железо образуют с азотом твердые и химически стойкие соединения - нитриды, повышающие сопротивление стали истиранию. Основная среда при азотировании - аммиак.

3) Цианирование - одновременное насыщение поверхности заготовок азотом и углеродом. Процесс цианирования может выполняться в жидкой (расплав солей) и газовой среде (смесь аммиака и углеводородов). В зависимости от температуры цианирование подразделяется на низкотемпературное (530-650°С) и высокотемпературное (800-930°С).

Диффузионная металлизация - это процесс насыщения поверхностного слоя заготовок различными химическими элементами - металлами (хром, никель, бор, алюминий и др.) при совместномих нагревании и выдержке. Диффузионная металлизация может выполняться в твердых, жидких и газообразных средах. В зависимости от диффундируемого внутрьметалла, обеспечивается повышение твердости, коррозийной стойкости, жаропрочности, износостойкости и т.д. Основным недостатком этого метода является малая глубина металлизированного слоя (0, 2-0, 4мм)при относительно большой длительности процесса.