2.3.2 Термическая обработка сортового проката и труб

Сортовой прокат изготовляют из различных сталей – угле­родистых и легированных (конструкционных, инструментальных и специального назначения). Для получения необходимой твер­дости и структуры, улучшения обрабатываемости резанием и дав­лением, подготовки структуры для последующей термической обработки сортовой прокат подвергают отжигу или высокому отпуску. Для получения определенных механических свойств, предусмотренных ГОСТом, проводят нормализацию или норма­лизацию с высоким отпуском, чтобы устранить неоднородность микроструктуры путем фазовой перекристаллизации.

Температурный режим термической обработки сортового проката определяется составом и свойствами материала.

Для изготовления деталей машин и механизмов, изготовления колец подшипников и т. д. широко применяют трубы, изготов­ляемые из конструкционной углеродистой и легированной ста­лей различных марок.

По способу производства различают два вида труб: бесшовные и сварные.

Бесшовные трубы подразделяют на горячекатаные, холоднотянутые и холоднокатаные. В тех случаях, когда после процесса прокатки горячекатаные трубы не соответствуют требованиям ГОСТа, их подвергают термической обработке: нормализации для повышения механических свойств и измельчения структуры или отжигу (отпуску) для снижения твердости.

Режимы термической обработки определяются маркой стали и требуемыми свойствами.

При изготовлении холоднотяну­тых и холоднокатаных труб применяют различные виды терми­ческой обработки.

Предварительная термическая обработка придает горячека­таным трубным заготовкам структуру и свойства, наиболее же­лательные для последующей деформации в холодном состоянии. Для заготовок из легированной стали предварительная перед протягиванием термическая обработка заключается или в высоком отпуске, или в отжиге (нормализации).

Промежуточная термическая обработка снимает наклеп и устраняет внутренние напряжения, возникающие при протяги­вании. В качестве промежуточной обработки применяют отжиг, нормализа­цию или вы­сокий отпуск с нагревом до 630  730 °С.

Для устранения наклепа трубы промежуточных размеров можно подвергают рекристаллизационному отжигу при 680  700 °С. При высоком отпуске и рекристаллизационном отжиге трубы из легированных и высокоуглеродистых сталей рекомен­дуется охлаждать вместе с печью до 620  650 °С.

Окончательная термическая обработка позволяет получить регламентированные механические свойства готовых труб. В за­висимости от марки стали она может состоять из следующих опе­раций: высокого отпуска, рекристаллизационного отжига, нор­мализации, закалки с последующим отпуском или закалки без отпуска. Температуру этих обработок для разных сталей выби­рают в соответствии с их химическим составом и назначением труб.

2.3.3 Термическая обработка сварных соединений

В машиностроении широко применяют сварнолитые и сварно-кованые конструкции. Сварнолитые конструкции, состоящие из нескольких отливок, свариваемых между собой или с заготов­ками из проката и поковок, особенно целесообразно применять в тех случаях, когда невозможно отлить детали целиком, в част­ности, из-за недостаточной мощности металлургических печей или грузоподъемности кранов литейного цеха.

Применение сварнокованых конструкций упрощает техноло­гический процесс горячей обработки.

Сварную конструкцию получают путем сварки отдельных частей из одной или разных сталей.

Для наплавленного металла сварного шва характерна неоднородная структура. В нем содержатся газы и неметаллические включения.

Устранение внутренних напряжений, возникающих при сварке, и изменение структуры и свойств наплавленного и основного металлов в зоне термического влияния достигается последующей после сварки термической обработкой. Внутренние напряжения снимают общим или местным высокотемпературным отпуском при температуре 600  650 °С. Общий отпуск сварных конструкций производят в печи. Нагрев при местном отпуске (например, трубопроводов) осуществляется переносными термическими печами, специаль­ными высокочастотными индукторами. Местный отпуск не устра­няет полностью напряжений, вызываемых сваркой.

Предварительная термическая обработка заключается в отжиге (полном, изотермическом или низкотемпературном) и применяется в том случае, если сварке подвергают неодно­родный металл, имеющий внутренние напряжения.

Окончательная термическая обработка проводится для улучшения структуры сварного шва и зоны термического влияния и получения необходимых механи­ческих свойств. Наиболее полно это достигается закалкой с отпу­ском по обычному для данной стали режиму. Механи­ческие свойства шва и околошовной зоны при этом получаются такие же, как свойства основного металла.

Для снижения твердости и возможности обработки сварного шва на металлорежущих станках производят высокотемператур­ный отпуск при 550  650 °С.