Термічна обробка

Суть термічної обробки полягає у нагріві, витримуванні і наступному охолодженні заготовок або готових виробів за певними режимами з метою змінення їх фізичних, механічних, хімічних властивостей.

Розрізняють такі види термічної обробки: Відпалювання, нормалізація, загартування і відпуск.

· Відпалювання (відпал). Відпалювання — вид термооброблення, який полягає в нагріванні матеріалу (метал тощо) до температури вище критичної точки, тривалій витримці за цієї температури і подальшому повільному охолодженні. Основними видами відпалювання є гомогенізувальне, графітизувальне, перекристалізаційне,рекристалізаційне, релаксаційне та сфероїдизувальне^[1]. Графітизувальне та сфероїдизувальне відпалювання характерне тільки для сталей. Відпалювання підвищуєпластичність, зменшує внутрішні напруження, понижує твердість сталей.

· Нормалізація. Нормалізацією називають нагрівання до високої температури, видержування і повільне охолодження на повітрі. Нормалізація доводить сталь до дрібнозернистої та однорідної структури. Твердість і міцність сталі після нормалізації вищі, ніж після відпалу.

· Загартування. Загартуванням називають нагрівання до високої температури, витримування і швидке охолодження (у воді, мінеральній оливі та інших охолоджувачах). Є такі види загартування: в одному охолоджувачі; перервне; ступінчасте; ізотермічне; поверхневе та ін. Загартування сталей забезпечує підвищення твердості, виникнення внутрішніх напружень і зменшення пластичності. Твердість збільшується у зв'язку з виникненням таких структур: сорбіт, троостит, мартенсит. Практично загартуванню піддаються середньо- і високовуглецеві сталі.

· Відпуск. Відпуском називають нагрівання до температури нижчої за 973 К, витримування та повільне охолодження на повітрі. Розрізняють три види відпуску: низький (нагрівання до температури 473 К; середній (573-773 К); високий (773-973 К). Після відпуску в деякій мірі зменшується твердість і внутрішні напруження, збільшується пластичність і в'язкість сталей. До цього приводить зміна структур після відпуску. Структура мартенситу сталі переходить відповідно в структуру трооститу і сорбіту. Чим вища температура відпуску, тим менша твердість відпущеної сталі і тим більша її пластичність та в'язкість.

Відпуск, в основному, проводять після загартування для зняття внутрішніх напружень. Низький відпуск застосовують при виготовленні різального інструменту, вимірювального інструменту, цементованих деталей та ін; середній — при виробництві ковальських штампів, пружин, ресор; високий — для багатьох деталей, що зазнають дії високих напружень (осі автомобілів, шатуни і т.п.).

В даний час застосовуються два способи поверхневого гарту: гарт з нагріванням струмами високої частоти тільки робочої поверхні зубів і гарт всього зуба по контуру з нагріванням струмами високої частоти.

Діаграма для вибору температури нагріву. Сталь У10. Нагрівання поверхневих шарів значно вище Аса - явище звичайне при всіх способах поверхневого гарту, проте це не обов'язково веде до перегріву і погіршенню структури. Pассматрівая перетворення перліту в аустеніт(Гл. X, § 1), ми бачили, що чим більше швидкість нагріву, тим при більш високій температурі відбуваються перетворення і при більш високій температурі станеться огрубіння мікроструктури і погіршення механічних властивостей.

Нагрівання виробів перед загартуванням в розплавленихметалах або солях також є одним із способів поверхневого гарту. Застосовують при загартуванню дрібних деталей простої геометричної форми, виготовлених в невеликих кількостях.

Нагрівання виробів перед загартуванням у розплавлених металах або солях також єодним із способів поверхневого гарту. Цей спосіб застосовують при загартуванню дрібних деталей простої геометричної форми, виготовлених в невеликих кількостях.

Нагрівання значно вище критичної точки Аса поверхневих шарів - явище звичайне при всіх способахповерхневого гарту, проте це не обов'язково веде до перегріву і погіршенню структури. Pассматрівая перетворення перліту в аустініт (гл.

Якщо за призначенням деталі необхідно зробити твердої тільки її поверхню, то вдаються до способу поверхневого гарту. Вцьому випадку швидко нагрівають до необхідної температури, тільки тонкий поверхневий шар і гартують його, а всередині деталь залишається в'язкою.

Хі́міко-термі́чна обробка — це вид термічної обробки, що полягає в поєднанні термічного та хімічного впливу з метою зміни складу, структури і властивостей поверхневого шару металу.

Мета хіміко-термічної обробки — надати поверхневому шару металевої деталі підвищеної твердості, зносостійкості, жаростійкості, корозійної стійкості та ін. Для цього нагріті деталі поміщають у середовище, з якого в процесі дифузії у поверхневий шар переходять деякі елементи (вуглець, азот, алюміній, хром, кремній, бор та ін.).

Найпоширенішими видами хіміко-термічної обробки сталі є: цементація, азотування, ціанування, дифузійна металізація.

Цементацією називається процес насичення поверхні стального виробу вуглецем. Після загартування такого виробу він стає твердим на поверхні і в'язким у серцевині. Цементації піддають в основному деталі, які працюють на стирання і удар одночасно. Цементація застосовується для маловуглецевих сталей. Використовують два види цементації: цементація твердим карбюризатором і газова цементація.

Докладніше: Цементація сталі

Азотування — це технологічний процес насичення поверхневого шару виробу азотом, щоб надати поверхневому шару виробу високої твердості, підвищитизносостійкість та опір агресивним середовищам. Азотують переважно леговану сталь, що містить алюміній, титан, ванадій, вольфрам, молібден або хром. Ці елементи, при взаємодії з азотом, утворюють тверді, стійкі до агресивних середовищ нітриди (TiN і т.д.).

Докладніше: Азотування

Ціанування (карбонітрація) — насичення поверхневого шару виробів одночасно азотом (у більшій мірі) і вуглецем (у меншій мірі). Воно буває рідинне і газове, низькотемпературне (773...973 К), високотемпературне (1073...1123 К). Ціанування в основному застосовують для обробки інструментів із швидкорізальної сталі, підвищується твердість і корозійна стійкість.

Докладніше: Ціанування (сталеливарне виробництво)

Нітроцементація — насичення атомами переважно вуглецю і у меншій мірі азоту. Використовують для підвищення зносостійкості.

Дифузійна металізація — насичення поверхневого шару виробу різними металами. Процес відбувається в розплавах металів, якщо метал має невисоку температуру плавлення (цинк, алюміній), або в газовому середовищі хлоридів металів (CrCl₃, AlCl₃, SiCl₄ і т.д.). Між хлоридом та залізом протікає реакція обміну, в результаті, якої утворюється активний атомарний елемент, який дифундує в поверхневий шар. Дифузійна металізація проводиться для підвищення твердості, корозійної стійкості,жаростійкості, блиску і естетичного вигляду. Найпоширеніші види дифузійної металізації:

· алітування (насичення алюмінієм), використовується для деталей, що працюють при високих температурах;

· хромування (насичення хромом), супроводжується утворенням дифузійного шару з твердого розчину хрому в α-залізі та включень карбідів хрому з твердістю 1200...1300 HV та глибиною 0,15...0,2мм. Використовують для деталей, що працюють на зношування в агресивних середовищах;

· борування (насичення бором), який забезпечує високу твердість (1800...2000 HV), зносостійкість та стійкість проти корозії в різних середовищах;

· силіціювання (насичення кремнієм), що сприяє високій корозійній стійкості в морській воді, а також деяких кислотах.

Термічна обробка чавуну
Термічну обробку чавунів проводять з метою зняття внутрішніх напружень, що виникають при литті і викликають з плином часу зміни розмірів і форми виливки, зниження твердості і поліпшення оброблюваності різанням, підвищення механічних властивостей. Чавун піддають відпалу, нормалізації, загартуванню та відпуску, а також деякими видами хіміко-термічної обробки (азотуванню, алітірованія, хромуванню).
Відпал для зняття внутрішніх напружень. Цьому отжигу піддають чавуни при наступних температурах: сірий чавун з пластинчастим графітом 500 - 570 º С; високоміцний чавун з кулястим графітом 550 - 650 º С; низьколегований чавун 570 - 600 º С; високолегований чавун 620 - 650 º С. При цьому відпалі фазових перетворенні не відбувається, а знімаються внутрішньо напруги, підвищується в'язкість, виключається викривлення і утворення тріщин в процесі експлуатації.
Пом'якшувальний відпал (відпал графітізірующій низькотемпературний). Проводять для покращення оброблюваності різанням і підвищення пластичності. Його здійснюють тривалої витримкою при 680 - 700 º С або повільним охолодженням виливків при 760 - 700 º С. Для деталей складної конфігурації охолодження повільне, а для деталей простої форми - прискорене.
Відпал графітізірующій, в результаті якого з білого чавуну отримують ковкий чавун.
Нормалізацію застосовують для збільшення зв'язаного вуглецю, підвищення твердості, міцності і зносостійкості сірого, ковкого і високоміцного чавунів. При нормалізації чавун (виливки) нагрівають вище температур інтервалу перетворення 850 - 950 º С і після витримки, охолоджують на повітрі.
Загартуванню піддають сірий, ковкий і високоміцний чавун для підвищення твердості, міцності і зносостійкості. За способом виконання гарт чавуну може бути об'ємної безперервної, ізотермічної і поверховою.
При об'ємної безперервної загартуванню чавун нагрівають до температури 850 - 950 º С. Потім витримують для прогріву і повного розчинення вуглецю. Охолодження здійснюють у воді чи олії. Після гарту проводять відпустку при температурі 200 - 600 º С. У результаті підвищується твердість, міцність і зносостійкість чавуну.
При ізотермічної загартуванню чавуни нагрівають так само, як і при об'ємній безперервно й загартування, витримують від 10 до 90 хвилин і охолоджують у розплавленої солі при 200 - 400 º С, і після витримки охолоджують на повітрі.
Поверхневе загартування з нагрівом поверхневого шару киснево - ацетиленовим полум'ям, струмами високої частоти або в електроліті. Температура нагріву 900 - 1000 º С. Охолодження у воді, маслі або масляної емульсії.
Старіння застосовують для стабілізації розмірів литих чавунних деталей, запобігання викривленню і зняття внутрішніх напружень. Зазвичай старінні проводять після грубої механічної обробки. Розрізняють два види старіння: природне і штучне.
Природне старінні здійснюється на відкритому повітрі або в приміщенні. Вироби після лиття витримуються протягом 6 - 15 місяців.
Штучне старіння здійснюється при підвищених температурах; тривалість - декілька годин. При штучному старінні виливки чавуну завантажують у піч, нагріту до 100 - 200 º С, нагрівають до температури 550 - 570 º С зі швидкістю 30 - 60 º С в годину, витримую 3 - 5 годин і охолоджують разом з піччю зі швидкістю 20 - 40 º С за годину до температури 150 - 200 º С, а потім охолоджують на повітрі.
Хіміко-термічна обробка чавуну
Для підвищення поверхневої твердості і зносостійкості сірі чавуни піддають азотуванню. Найчастіше азотіруют сірі перлітним чавуни, леговані хромом, молібденом, алюмінієм. Температура азотування 550 - 580 º С, час витримки 30 - 70 годин. Крім азотування, підвищення поверхневої твердості і зносостійкості легованого сірого перлітного чавуну можна досягти газових та рідинним ціануванням при температурі 570 º С. Для підвищення жаростійкості чавунні виливки можна піддавати алітірованія, а для отримання високої корозійної стійкості в кислотах – сил

Гвинтові механізми.

Черв'ячна (шнекова) передача — зубчаста передача, що призначена для передавання обертового руху між валами, осі яких мимобіжні в просторі і утворюють прямий кут.

Дата добавления: 2015-08-27