Термическая обработка стали презентация

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

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.

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

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.

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.

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

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.

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

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.rusupermetalloved.narod.ru›l12.pdf - Виды термической обработки