Термическая обработка стали

1. Термическая обработка стали

.

2. Виды термической обработки сталей

Различают несколько видов термической
обработки
Отжиг I рода
Отжиг II рода
Закалка
Отпуск
Поверхностная закалка
Дифференциальная термообработка
Обработка холодом
Предварительная
Окончательная

3. Термическая обработка стали

Термическая обработка
(термообработка) стали, цветных
металлов — совокупность операций
нагрева, выдержки и охлаждения
выполняемых в определенной
последовательности при
определенных режимах, с целью
изменения внутреннего строения
сплава и получения нужных свойств.

4.

Дадим определение каждому из видов:
Отжиг - термическая обработка (термообработка) металла, при
которой производится нагревание металла, а затем
медленное охлаждение. (зависит от tº нагрева и
скорости охлаждения Me+)
Отжиг в свою очередь делится на: Отжиг I и II рода
Отжиг I рода: возможен для любых Me+ и сплавов. Его проведение
не обусловлено фазовыми в твердом состоянии. Нагрев, повышая
подвижность атомов частично или полностью устраняет
химическую неоднородность, уменьшает внутреннее напряжение
Его разновидностями являются:
Диффузионный
Рекристаллизационный
Отжиг для снятия напряжения после ковки, сварки, литья
Отжиг II рода – отжиг Me+ и сплавов, испытывающих фазовые
превращения в твердом состоянии при нагреве и охлаждении
Проводится для сплавов, в которых имеются полиморфные или
эвтектоидные превращения, а так же переменная растворимость
компонентов в твердом состоянии

5.

Закалка - термическая обработка (термообработка)
стали, сплавов, основанная на
перекристаллизации стали (сплавов) при
нагреве до температуры выше критической;
после достаточной выдержки при
критической tº для завершения термической
обработки следует быстрое охлаждение.
Отпуск - термическая обработка (термообработка)
стали, сплавов, проводимая после закалки
для уменьшения или снятия остаточных
напряжений в стали и сплавах, повышающая
вязкость, уменьшающая твердость и
хрупкость металла.
Поверхностная закалка позволяет применять менее
легированную сталь, заменяет в ряде случаев
трудоёмкие операции химико-термической обработки
(цементация, азотирование) и значительно упрочняет
поверхностный слой деталей, работающих, кроме
трения, в условиях знакопеременных нагрузок.

6.

Для получения заданной твёрдости детали на
определённой длине или окружности применяется
дифференциальная термообработка, осуществляемая
одним из следующих методов.
1) Полный нагрев детали и закалка с предохранением
отдельных мест детали от охлаждения специальными
патронами или струйчатая (масло, вода, раствор NaOH)
закалка с подачей жидкости только на закаливаемые
места. После закалки следует отпуск всей детали.
2) Местный нагрев детали выше точки Ас3 пропусканием
тока промышленной частоты (метод сопротивления) или
в соляной или свинцовой ванне и последующая закалка
нагретой части.
3) Обычная полная закалка всей детали и местный отпуск
в свинцовой ванне, соляной ванне, в специальных печах или
током промышленной частоты.

7.

Охлаждение стальных изделий (после предварительной закалки или
закалки с отпуском) до tº ниже 0° С (обычно –(60-80)° С), выдержка при
этой tº для охлаждения по всему сечению изделия и последующее
извлечение из холодильника с самонагревом до комнатной tº
называются обработкой холодом. Во время охлаждения в закалённой
стали возобновляется мартенситное превращение. Цель обработки
холодом — уменьшение количества остаточного аустенита для
повышения твёрдости и износоустойчивости изделий из
высоколегированной стали, содержащей после цементации, закалки и
низкотемпературного отпуска в поверхностном цементованном слое
значительные количества остаточного аустенита.
Предварительная – применяется для подготовки структуры и св-в
материала для последующих технологических
операций.
Окончательная – формирует св-ва готового изделия

8. Нагрев

Неотъемлемой частью термообработки является нагрев
стали.
Нагрев заготовки — ответственная операция. От
правильности ее проведения зависят качество
изделия, производительность труда. Необходимо
знать, что в процессе нагрева металл меняет
свою структуру, свойства и характеристику
поверхностного слоя и в результате от
взаимодействия металла с воздухом атмосферы,
и на поверхности образуется окалина, толщина
слоя окалины зависит от температуры и
продолжительности нагрева, химического
состава металла. Стали окисляются наиболее
интенсивно при нагреве больше 900°С, при нагреве
в 1000°С окисляемость увеличивается в 2 раза, а
при 1200°С — в 5 раз.

9. Химико-термическая обработка

Химико-термическая обработка
(ХТО) стали – совокупность
операций термической обработки
с насыщением поверхности изделия
различными элементами (углерод,
азот, алюминий, кремний, хром и
др.) при высоких температурах.
В нее входят: Цементация,
Азотирование,
Нитроцементация, Борирование, Цинкование,
Алюминирование, Хромирование,
Силицирование

10.

Цементация стали — химико-термическая обработка поверхностным
насыщением малоуглеродистой (С<0,2%) или легированных сталей при
tº 900…950°С — твердым (цементация твердым карбюризатором), а
при 850…900°С — газообразным (газовая цементация) углеродом с
последующей закалкой и отпуском.
Азотирование стали — химико-термическая обработка
поверхностным насыщением стали азотом путем длительной
выдержки ее при нагреве до б00…650°С в атмосфере аммиака NН3.
Нитроцементация (цианирование) стали — химико-термическая
обработка с одновременным поверхностным насыщением изделий
азотом и углеродом при повышенных tº с последующими закалкой и
отпуском для повышения износо- и коррозионной устойчивости, а
также усталостной прочности.
Борирование стали — химико-термическая обработка насыщением
поверхностных слоев стальных изделий бором при tº: 900…950°С.
Цинкование, алюминирование, хромирование, силицирование сталей
выполняются аналогично цементации с целью придания изделиям из
стали некоторых ценных свойств: жаростойкости, износостойкости,
коррозионной устойчивости.

11. Термомеханическая обработка стали

Существует еще один вид Термической обработки
ТМО - совокупность операций термической обработки с
пластической деформацией, которая проводится либо
выше критических точек (ВТМО), либо при tº
переохлажденного (500… 700°С) аустенита (НТМО).
Термомеханическая обработка позволяет получить
сталь высокой прочности (до 270 МПа).
Окончательными операциями ТМО являются
немедленная закалка во избежание развития
рекристаллизации и низкотемпературный
(Т=100…300 °С) отпуск.

12. Отпуск

Отпуск стали смягчает действие закалки, уменьшает
или снимает остаточные напряжения, повышает
вязкость, уменьшает твердость и хрупкость стали.
Производится путем нагрева деталей, закаленных на
мартенсит до tº ниже критической. При этом в
зависимости от tº нагрева могут быть получены
состояния мартенсита, тростита или сорбита
отпуска. Эти состояния несколько отличаются от
соответственных состояний закалки по структуре и
свойствам: при закалке цементит (в троостите и
сорбите) получается в форме удлиненных пластинок,
как в пластинчатом перлите. А при отпуске он
получается зернистым, или точечным, как в
зернистом перлите.

13. Дефекты Термической обработки

В процессе отжига и нормализации может
возникать неисправимый и исправимый
брак (дефекты). Наиболее
распространенными видами дефектов и
брака являются
Окисление.
Обезуглероживание
Перегрев.
Пережог.

14. Виды дефектов

Окисление:
При нагреве в пламенных или электрических печах
поверхность стальных деталей взаимодействует с
печными газами. В результате металл окисляется и на
деталях образуется окалина. С повышением
температуры и времени, выдержки окисление резко
возрастает. Образование окалины не только вызывает
угар (потерю) металла, но и искажает
геометрическую форму деталей. Поверхность стали
под окалиной получается разъеденной и неровной, что
затрудняет обработку металла режущим
инструментом. Окалину с поверхности деталей
удаляют или травлением в серной кислоте, или
очисткой в дробеструйных установках.

15.

Обезуглероживание:
Выгорание углерода с поверхности деталей, всегда
происходит при окислении стали. Обезуглероживание
резко снижает прочностные свойства конструкционной
стали.
Кроме того, детали с обезуглероженной поверхностью,
склонны к закалочным (трещинам и короблению. Особенно
большое обезуглероживание наблюдается при нагреве
металла в электрических печах.
Для предохранения деталей от окисления, а следовательно и
от обезуглероживания, в процессе отжига, нормализации
и закалки применяют неокисляющие (контролируемые)
атмосферы.
Для защиты деталей и заготовок от окисления и
обезуглероживания при высоких температурах в рабочее
пространство печи вводят защитные газы. Можно
также создать защитную (контролируемую) атмосферу,
которая может быть науглероживающей.

16.

Перегрев:
Сталь перегревается при очень высокой температуре
отжига и нормализации, а также при большой выдержке.
При перегреве зерна в стали укрупняются, что ведет к
снижению прочности, вязкости и образованию закалочных
трещин. Такой дефект стали устраняют повторным
правильным отжигом или нормализацией.
Пережог:
При нагреве до высоких температур получается пережог
стали, выражающийся в оплавлении поверхности деталей
и окислении зерен. При высокой температуре нагрева
кислород из окружающей печной атмосферы проникает
внутрь нагретой стали, при этом границы зерен сильно
окисляются. Сталь теряет пластические свойства,
прочность и становится настолько хрупкой, что при
малейших ударах разрушается. Пережженную сталь,
исправить термической обработкой невозможно, поэтому
она идет на переплавку.

17. Список использованной литературы:

1. https://ru.wikipedia.org/wiki/Мартенсит – Что такое мартенсит
2. https://ru.wikipedia.org/wiki/Мартенситное_превращение Мартенситное превращение
3. http://texinfo.inf.ua/razdeli/materiali/termoobrabotka_1.html - Виды
термич. обработки
4. http://www.metalurgu.ru/content/view/326/218/ - Отжиг и
нормализация стали
5. http://razvitie-pu.ru/?page_id=4396 – Виды термической обработки
6. supermetalloved.narod.ru›l12.pdf - Виды термической обработки

18. Большое спасибо за внимание!!))