Термическая обработка металлов и сплавов применяется с целью получения необходимых физико-химических свойств. Абсолютно все металлы: и стали, и чугуны, и цветные сплавы проходят высокотемпературную обработку. Технология зависит лишь от сферы промышленности и производства. Сегодня существует множество методов термической обработки, а металлургия постоянно совершенствует принципы и подходы. Новые виды сплавов появляются практически ежегодно, поэтому и разрабатываются новые графики, циклы высокотемпературного воздействия, совершенствуются технологические процессы.
Польза термической обработки
Термообработку выполняют по различным причинам. Иногда необходимо повысить обрабатываемость сплава или, наоборот, придать ему твёрдость и прочность. С помощью температуры избавляются и от внутренних напряжений в структуре, возникающих в процессе производства. Термообработка влияет и на электропроводность конкретной марки стали.
Часто термообработку применяют перед «холодной» гибкой металла. Она позволяет более эффективно выстраивать производственный процесс. К примеру, предварительную термическую обработку выполняют перед изготовлением равнополочных и неравнополочных уголков.
Часто сплавы подвергают и ступенчатой термической обработке. Такой процесс используется в авиастроении и космической отрасли промышленности. Наиболее ответственные детали, подверженные перегрузкам и перепадам температуры в процессе эксплуатации, многократно нагревают и охлаждают для получения необходимой структуры металла.
Этапы процесса
Термическая обработка металла – это процесс его нагрева до температуры, не превышающей температуру плавления, выдержки в течение определённого времени и последующего охлаждения. При таком цикле кристаллическая решётка металла претерпевает определённые изменения. Высокая температура воздействует не только на структуру стали, но и изменяет её свойства.
Результат, который необходимо получить, зависит от:
- температуры нагрева;
- времени выдержки;
- способа и интенсивности охлаждения;
- окружающих условий.
На выбор способа термообработки влияют и марка стали, и размеры заготовки, и скорость охлаждения. В процессе термической обработки можно существенно изменить такие показатели сплава, как твёрдость, электрическое сопротивление, вязкость, магнитную проницаемость, коррозионную устойчивость и хрупкость.
Процесс нагрева
Высокая температура способна изменять микроструктуру металла. Нагрев, как правило, выполняется с помощью индукционных печей. Исключение составляет художественная кузнечная ковка, при которой металл разогревают с помощью энергии естественного сырья, к примеру, угля. При нагреве сталь переходит в одно из трёх состояний: твёрдое, расплавленное или комбинированное, при котором текучесть приобретает лишь поверхностный слой. Для каждого сорта стали выбирается своя температура нагрева, влияющая на конечный желаемый результат.
Выдержка
После нагрева металл выдерживается при заданной температуре в течение определённого времени. Продолжительность зависит от характеристик, которые необходимо получить в процессе термообработки. Например, поверхностное упрочнение не требует объёмного нагрева металла. Для того, чтобы повысить прочность поверхностного слоя, достаточно прогреть металл на глубину 2-3 мм. Для высокопрочных сплавов наоборот требуется объёмный прогрев на всю глубину при температуре 800-900° С и выше.
Время выдержки зависит и от марки стали, и от габаритов изделия. Крупные детали выдерживают при заданной температуре несколько часов. Для мелких фрагментов достаточно выдержки в течение нескольких минут с последующим охлаждением. Самым сложным слоем, на который тратится максимум тепла, является сердцевина металла. Именно от качества её прогрева зависит успех технологической операции и получение желаемых свойств.
