Технология термической обработки

Конструкторы машин при необходимости увеличения прочности и долговечности, прежде всего, увеличивают геометрические размеры с применением высоколегированных сталей, не используя технологические возможности.

Примеры:

1.Конструктивные факторы могут увеличить нагрузочную способность редуктора в 1,5-2 раза, а в то же время установлено, что момент, передаваемый цементованной и закаленной зубчатой парой, в 4-5 раз больше момента, передаваемого улучшенной парой тех же размеров;

2.В угольных комбайнах последних марок мощность двигателей и рабочая скорость увеличились примерно в 1,5 раза, но достигнуто это за счет увеличения модуля зубчатых колес с 10 до 16 мм при использовании высоконикелевых сталей, а срок службы остался небольшим – 6-12 месяцев;

3.Из-за недостаточной долговечности выпускаемых деталей простои автомобилей составляют примерно до 40%; почти 40% металлопроката, потребляемого автомобильной промышленностью, расходуется на ремонт автомашин и при этом на каждом третьем металлорежущем станке проводятся ремонтные работы, в которых занят каждый четвертый рабочий-станочник.

Перспективы развития металлических материалов

1.Увеличение выплавки стали, подвергаемой термической обработке. Прецизионные сплавы. Стали с регламентированной величиной зерна аустенита, прокаливаемостью и текстурой. Стали высокой чистоты, выплавляемых в вакууме, и после различных переплавов (электрошлаковый, вакуумно-дуговой и др.).

2.Состав цементуемых сталей будет подвергаться корректировке: в них увеличиться содержание углерода, уменьшиться содержание марганца, хром, никеля, они будут дополнительно легированы молибденом и алюминием. Для изготовления азотируемых деталей предлагается применять хромомолибденованадиевые и хромованадиевые стали.

3.Увеличение производства цветных металлов и их сплавов: меди, алюминия, титана и др.

4.Увеличение производствf жаростойких и жаропрочных сплавов на основе никеля и кобальта, легированных танталом, титаном, хромом, рением, цирконием.

5.Расширение применения композиционных материалов на основе различных металлов.

6.Дисперсно-упрочненные композиционные материалы.

7.Порошковые материалы.

Перспективы развития технологий термической обработки

Предварительная термическая обработка (отжиги первого рода, нормализация, улучшение) будет проводиться в основном на металлургических заводах. При этом наиболее широкое распространение получит отжиг второго рода с ускоренным охлаждением в интервале температур Ас3-Ас1.

При нагреве под закалку инструменты из быстрорежущей стали весьма перспективно применение защитных атмосфер для термообработки с объемным нагревом.

Все шире будут применяться различные методы термической обработки для стабилизации размеров изделий (подшипники, инструмент, зубчатые колеса и др.). Для повышения эффекта стабилизации размеров предусматривается использование магнитной и ультразвуковой обработок.

высокие темпы развития получит применение вакуума при термической обработке. Он будет применяться при нагреве под закалку инструментальных сталей, при старении цветных сплавов (бериллиевая бронза, сплавы титана, алюминия и др.), для дегазации тугоплавких металлов (заготовки из тантала, ниобия, титана, вольфрама), для нагрева и отжига высоколегированных нержавеющих и жаростойких сталей и сплавов, при пайке цветных и тугоплавких металлов. Для термической обработки жаростойких металлов применяют вакуумные печи с высокими рабочей температурой (2000-3000 оС) и вакуумом (1,3×10-5-1,3×10-7 Па).

Новое перспективное направление – это использование вакуумной техники при химико-термической обработке (ионно-плазменная и ионная обработка). Резкое ускорение диффузионных процессов.

Широкое применение в промышленности найдет поверхностная термическая обработка со скоростным нагревом, сюда входят методы нагрева: индукционный, газопламенный, электронным и лазерным лучом, электрической дугой.

Ежегодное увеличение термической обработки с индукционным нагревом составит около 15%.

Перспективно применять как для предварительной термической обработки, так и для окончательной термической обработки различные виды термомеханической и комбинированной обработок. Сюда входят высоко- и низкотемпературная термомеханическая обработки, термоультразвуковая обработка.