Виды и режимы термической обработки стали

Содержание:

Химический состав стали, размеры поковок, высокие требования к готовым изделиям не допускают того, чтобы все детали обрабатывались идентично. Поэтому существует несколько видов термической обработки стали. Многие из промышленных обработок можно применить в обычной кузнице для закалки заготовок, например, под ножи.

Нагрев и отжиг

термическая обработка стали

Стальную заготовку нагревают, а затем медленно охлаждают при помощи горна или в печи. Здесь необходимо проявить осторожность, так как при нагревании с поверхности стальной поковки может выгорать углерод. Поэтому заготовки укладывают в специальные ящики из огнеупорного металла. Для каждой марки стали необходим определенный режим отжига.

Низкий отжиг производится при температуре до 780 градусов. Его применяют для увеличения пластической структуры стали. Исправить структуру стали, которую могли нарушить при ковке, можно при нагревании заготовки до 700 градусов. Это уже рекристаллизационный отжиг.

При нагревании поковки до температуры 950 градусов происходит нормализации стали. Охлаждается деталь естественным путём на воздухе и этот процесс считается нормализационным отжигом. Его применяют в том случае, если заготовку передержали в печи, когда сталь приобретает структуру пережжённой стали.

Обработка холодом

обработка холодом

Обработка холодом стали дает более ровную структуру, повышает её прочность и твердость. Сталь с подобной обработкой содержит около 0.6% мартенсита с остаточным аустенитом, который не успевал перейти мартенсит. Из-за этого структура материала оказывается не равномерной, что понижает твердость, но если такую сталь подвергнуть после закалки обработке холодом, то процесс перехода аустенита в мартенсит не останавливается и проходит до конца, что положительно сказывается на прочности.

Химико-термическая обработка

Подобный тип обработки заключается в изменении химического состава с помощью азота, углерода, циана или хрома поверхностного слоя изделия для увеличения его твердости, защиты от коррозии и улучшению общих механических свойств изделия целиком.

К химико-термической обработке относят:

  • азотирование;
  • хромирование;
  • цианирование;
  • цементация.

Азотирование представляет собой насыщение азотом верхнего слоя изделия из стали. Для этого стальную заготовку нагревают до 500-700 градусов в атмосфере из аммиака. Этой технологии могут подвергаться легированные стали, с легирующим веществом в виде алюминия с термической и механической обработкой (кроме шлифования). Итоговый слой получается глубиной около 0.01-1 мм.

Хромирование заключается в обработке верхнего слоя хромом, что повышает коррозийную устойчивость при взаимодействии с водой, кислотами. Твердость подобного слоя стали составляет:

  • 250-300 НВ для низколегированной;
  • 1200-1300 НВ для высокоуглеродистой.

Цементация представляет процесс насыщения углеродом поверхности итоговой детали при температуре 880-950 градусов.

Закалка

Закалка необходима для увеличения показателей прочности, износостойкости и твердости стали. Сталь закаляют при помощи горнов или в печах. Здесь крайне важен равномерный нагрев. Одним из видов закалки является охлаждение. Здесь важно, чтобы на протяжении всего процесса температура жидкость, в которой находится деталь, практически не менялась.

Поэтому объём этой жидкости должен в 30 раз (как минимум) превышать объём детали. При этом нагретая деталь резко опускается в жидкость. Где при перемешивании остается до полного остывания. Клинки, лезвия топоров, косы и так далее. У каждого мастера существуют свои профессиональные методы закаливания стали. Кто-то использует машинное масло в сочетании с холодной водой, кто-то поваренную соль, мыльную воду и так далее. Но это обязательно в сочетании с холодной водой.

Если сталь, которая была закалена, выдерживается при определённой температуре, а затем медленно или быстро охлаждается на воздухе, то это метод отпуска. Это делается для уменьшения закалочных процессов, чтобы придать стали пластичности. Существует несколько видов отпусков, которые предусматривают различные температурные и временные режимы. Это зависит от требований к самим деталям и от марки стали.