Термическая обработка стали

Это нагрев стали до определенной температуры, выдержка и охлаждение. В зависимости от скорости охлаждения получают различную структуру стали, от которой в свою очередь зависят прочность, твердость, износоустойчивость и другие необходимые свойства.

Структура закаленной стали - мартенсит, имеющий тетрагональную решетку, и остаточный аустенит являются неравновесными фазами. Переход стали в более устойчивое состояние должен соппровождаться распадом мартенсита и остаточного аустенита с образованием феррито-цементитной смеси. Распад твердого раствора имеет диффузионный характер, и поэтому скорость его протекания в основном определяется температурой нагрева.

Основные виды термообработки - отжиг, нормализация, закалка и отпуск. Отжиг и нормализация. Отжигом называется термическая обработка, при которой сталь нагревается в интервале температур 600-700 град.С, выдерживается и затем охлаждается вместе с печью. На результат отжига влияет скорость и температура нагрева, продолжительность выдержки при температуре нагрева и скорость охлаждения.

Отжиг стали производят для снижения ее твердости, измельчения структуры, улучшения обрабатываемости, снятия внутренних напряжений, повышения пластичности и вязкости.

Низкоуглеродистые стали подвергают нормализации, отличается от отжига тем, что после нагрева охлаждается на воздухе. Нормализацию пприменяют для улучшения обрабатываемости стали.

Закалка стали заключается в ее нагреве с последующим быстрым охлаждением, для придания необходимой твердости. Скорость охлаждения определяется охлаждающей способностью среды (вода - 1 и минеральной масло - 0,2-0,4).

Воду применяют в качестве закалочной среды для закалки углеродистых сталей, а масло - для закалки высокоуглеродистых сталей.

Отпуск стали заключается в ее нагревании до определенной температуры и последующем охлаждении и производят отпуск сразу после ее закалки. Закаленная сталь обладает высокой твердостью, но малой вязкостью. Кроме того, в ней имеются остаточные внутренние напряжения. Для уменьшения остаточных напряжений (примерно на порядок) и повышения ее вязкости применяют отпуск (для сталей с содержанием 0,3-0,5 % С).

Наиболее интенсивно напряжения снимаются в течение 15-30 мин.

В зависимости от температуры нагрева отпуск бывает низкий, средний и высокий.

Низкий отпуск производят при температуре 150-250 град.С в течение 1-2,5 часа (переводит мартенсит закалки в отпущенный мартенсит). Его назначение - снять остаточные напряжения и уменьшить хрупкость изделия, сохранив его высокую твердость (НВ 600). Низкому отпуску подвергают режущий инструмент (сверла, метчики, плашки) и зубчатые колеса.

Средний отпуск осуществляют при температуре 350-500 град.С. Его назначение - повысить вязкость и прочность изделия, сохранив достаточную его твердость (НВ 400). Среднему отпуску подвергают изделия, работающие при ударных нагрузках: пружины, рессоры, зубила и др.

Высокий отпуск производят при температуре 500-650 град.С и получается структура стали - сорбит отпуска. Его применяют, чтобы придать изделию наибольшую вязкость при твердости НВ 300. Высокому отпуску подвергают изделия, работающие при небольших нагрузках, особенно ударных, например шестерни, валы, оси и т.п.

Приближенно температуру нагрева углеродистых и конструкционных сталей можно определять по цветам накала (Таблица).

Каждому цвету побежалости соответствует определенная температура отпуска:

Светло-желтый............ 220 Фиолетовый...... 280

Соломенно-желтый..... 240 Синий................. 300

Желто-коричневый..... 255 Голубой.............. 315

Красно-коричневый.... 265 Серый.................. 330-350

Дата добавления: 2014-01-15