21. Термические операции в маршруте обработки, их назначение

Термическую обработку разделяют на предварительную и окончательную. Предварительной обработке — отжигу или нормализации — подвергают в основном заготовки (поковки, отливки) для улучшения их обрабатываемости, снижения твердости, исправления структуры и т. д. Окончательной обработке — закалке с отпуском — подвергают готовые детали для получения свойств, необходимых в эксплуатации.

ОТЖИГ И НОРМАЛИЗАЦИЯ

Отжигом называется операция термической обработки, связанная с нагревом стали, выдержкой и медленным охлаждением (с печью).Отжиг — операция предварительная или промежуточная. Основное назначение — снятие внутренних напряжений и улучшение или исправление структуры металла (измельчение зерна, устранение ликвации, снижение твердости, повышение пластичности, улучшение обрабатываемости).Назначение отжига — измельчение зерна, исправление структуры, максимальное снижение твердости и повышение пластичности, снятие внутренних напряжений.

Нормализация

Нормализацией называется операция термической обработки, при которой сталь нагревают до аустенитного состояния, выдерживают и охлаждают на воздухе. По сравнению с отжигом она более производительна и экономична.Нормализация связана с полной перекристаллизацией и у горячекатаной стали измельчает структуру, повышает циклическую прочность, понижает порог хладноломкости.Нормализация как промежуточная обработка аналогична отжигу. Ее часто используют для общего измельчения структуры перед закалкой.Исправить структуру заэвтектоидной стали можно только нормализацией. Она измельчает зерно, и при ускоренном охлаждении на воздухе цементит вторичный не успевает образовать грубую сетку по границам зерен. Иногда нормализацию используют как окончательную обработку для получения структуры сорбита.

ЗАКАЛКА И ОТПУСК СТАЛИЗакалкой называется термическая операция, связанная с нагревом стали выше температуры фазовых превращений, с выдержкой и последующим быстрым охлаждением (в каком-либо охладителе). Цель закалки — придание стали высокой твердости и прочности путем образования неравновесной структуры: мартенсита или бейнита (игольчатого троостита).Отпуск — операция термической обработки, связанная с нагревом закаленной стали ниже температуры фазовых превращений, выдержкой и охлаждением.Цель отпуска — снятие или снижение внутренних напряжений, возникших при закалке, и получение структуры с заданными свойствами (прочностью, твердостью, пластичностью и вязкостью).В производстве очень часто применяются металлические детали, работающие на трение, кручение, изгиб и тд. Такие детали должны обладать высокой твердостью, но только на поверхности, в центре же излишняя твердость металла нежелательна.Чтобы достичь подобных свойств у металла детали подвергаются поверхностной закалке, при этом закаляется только наружный слой детали до определенной температуры, а затем быстро охлаждается, при этом металл в сердцевине детали сохраняет свои первоначальные свойства. Нагрев поверхностного слоя детали может осуществляться токами высокой частоты. Такая процедура придает металлу высокую механическую прочность на трение и истирание, поэтому поверхностная закалка ТВЧ является, несомненно, одним из самых эффективных и соответствующих требованиям современного массового производства способов придания металлу различных степеней твердости с помощью термической обработки металла. Закалка ТВЧ происходит следующим образом: нагреваемая деталь помещается в электромагнитное поле внутри медной трубки, которая согнута по форме необходимой детали, при этом индуктируются переменные токи высокой частоты, которые оттесняются к поверхности детали изнутри возникшим переменным магнитным током. В связи с высокой плотностью индуктированных токов на поверхности нагреваемой детали и происходит быстрый нагрев ее поверхностного слоя. Индукционная закалка ТВЧ токами высокой частоты характеризуется двумя параметрами: глубиной и твердостью закаленного слоя детали. Чтобы получить тонкий слой у закаливаемой детали используются индукционные нагреватели (закалочные установки) мощностью от 40кВА до 160кВА и частотой 20 - 40 кГц либо 40 - 70 кГц. При закалке более глубоких слоев используется диапазон частот 6 - 20 кГц. Существуют и другие способы закалки, но у поверхностной закалки токами высокой частоты есть ряд примуществ.1.      Высокая твердость

2.      Высокая производительность3.      Любой уровень глубины закаленного слоя детали4.      Отсутствие окалины5.      Возможность закалки деталей любых форм6.      Возможность внедрения полной автоматизации закалки