Тема 14. Термообработка металла

Во время выполнения слесарных работ иногда приходиться сталкиваться с необходимостью повысить прочность и твёрдость металла или инструмента, а иногда, наоборот, сделать металл более мягким, легче поддающимся обработке. Этого можно достичь термическим воздействием, заключающимся в нагреве материала до определённой температуры с последующим быстрым или медленным охлаждением.

Нагревание деталей удобнее всего производить в электрических муфельных печах; но можно использовать и паяльные лампы, бензиновые или газовые горелки и даже конфорки домашних газовых плит - для нагрева мелких деталей.

Важнейшим условием правильной термообработки сталей является подбор необходимого температурного режима в зависимости от марки стали.

Маркировка, углеродистой стали обыкновенного качества обозначаются двумя буквами и цифрой (Ст.1-Ст.2).

В марках углеродистых качественных сталей - конструкционных (сталь 30; сталь 45) и автоматных сталях (А 12; А 30) цифры показывают примерное содержание углерода в сотых долях процента.

Наиболее широко применяемые стали - инструментальные (У7; У8; У8А; У10А...) - цифра в их маркировке означает содержание углерода в десятых долях процента; буква А в конце марки показывает, что в этих сталях пониженное содержание вредных примесей.

Легированные стали маркируются буквами и цифрами. Буквы означают наличие в стали одного или целой группы легирующих компонентов: В - вольфрам; Г - марганец; К - кобальт; М - молибден; Н - никель; С - кремний; Ф - ванадий; X - хром; Ю - алюминий.

Наиболее ходовые марки сталей для изготовления инструмента приведены в таблице 1.

Инструмент Марка стали

Молотки, кувалды, гладилки, плотницкий инструмент	У7
Зубила, отвёртки, топоры, клейма для сталей	У7А
Пуансоны, матрицы, пробойники, стамески	У8; У8А
Ножовочные полотна ручные	У8 - У12
Надфили	У10 - У12
Керны, деревообрабатывающий инструмент	У10; У10А
Резцы токарные и строгальные	У10; У10А
Напильники	У10 - У13; ШХ6
Метчики	У11; Р9; 9ХС
Резцы для твёрдых металлов	У13; У13А
Ножовки по дереву	У8ГА
Пилы поперечные	У8ГА; У10
Полотна лучковых пил	У8ГА; 85ХФ
Свёрла по металлу	Р9; Р18
Фрезы	Р9; Р18,С

Ножовочные полотна станочные Плашки Ножи фуговальных станков Пилы лесопильных рам Пилы циркулярные

Р9; Р18; ШХ15 9ХС 9Х5ВФ 85ХВ 85ХФ

Термическая обработка стали разделяется на закаливание, отпуск, отжиг. Закаливание стали применяют для повышения её твёрдости. Мягкие малоуглеродистые стали (Ст.25) и “железо“ (Ст.10; Ст.20) не калятся; углеродистые (Ст.45; Ст.50) и инструментальные (У8; У9; У10А и др.) увеличивают свою твёрдость при закале в три-четыре раза.

Процесс закаливания состоит в нагревании стали до температуры калки (для каждой марки своя) и в быстром охлаждении в масле или воде. Температурные режимы закалки приведены в таблице 2.

Марка	Закалка С0	Отпуск С0	Отжиг С0	Охлаждающая среда для закалки	Охлаждающая средя для отпуска
У7; У7А У8; У8А У10; У10А У11; У11А У12; У12А У13; У13А У8ГА Р9 Р18 ШХ6 ШХ9 IHX15 9ХС 9Х5ВФ 50ХГА 60С2 60С2ХА 85С2ВА 85ХВ	800 800 790 780 780 780 800 1250 1300 910 830 845 860 950 840 870 870 850 830	170 170 180 180 180 180 180 580 580 200 280 400 170 270 315 325 315 330 250	780 770 770 750 750 750 770 860 860 780 780 780 730 800 810 840 840 820 790	Вода Вода Вода Вода Вода Вода Вода Масло Масло Масло Масло Масло Масло Масло Вода Вода Вода Вода Вода	Вода, масло Вода, масло Вода, масло Вода, масло Вода, масло Вода, масло Вода, масло Воздух в печи Воздух в печи Воздух Воздух Воздух Воздух Воздух Воздух Воздух Воздух Воздух Воздух

В домашних условиях, при отсутствии приборов температуру нагрева приближённо можно определить по цвету. Для ориентации цвета каления стальных изделий в неосвещенной солнцем комнате приведены по порядку их появления в зависимости от температуры:

- тёмно-коричневый (заметен в темноте) 530-580°С;

- коричнево-красный 580-650°С;

- темно-красный 650-730°С;

- вишнёво-красный 730-770°С;

- вишнёво-алый 770-800°С;

- светло- вишнёво-алый 800-830⁰С;

- ярко-красный 830-870°С;

- красный 870-900°С;

- оранжевый 900-1050°С;

- тёмно-жёлтый 1050-1150 °С;

- светло -жёлтый 1150- 1250 °С;

- жёлто-белый 1250-1300 °С;

- ослепительно-белый свыше 1300 °С.

В закалённом состоянии сталь обладает большой твёрдостью . но вместе с тем и хрупкостью. Чтобы придать ей вязкость, производиться отпуск стали после закалки. Для этого её нагревают до температуры 220-300 °С и медленно охлаждают в воздухе. Меняя температуру отпуска, можно получить разные механические свойства. При нагреве стали, на воздухе, её поверхность окрашивается в различные цвета, называемыми цветами побежалости. Каждый цвет побежалости соответствует вполне определённой температуре и может служить указателем для определения степени нагрева при отпуске стали.

Термические режимы и соответствующие им цвета побежалости приведены в таблице 3.

Инструмент	Температура отпуска, °	Цвет побежалости
Свёрла перовые, плашки, матрицы и пуассоны, фрезы Резцы, метчики, полотна ножовок, лобзики, центры Кусачки, стамески, ножницы по металлу, зубила Молотки слесарные и медницкие Матрицы и пуансоны вытяжные Ролики для накаток Перки столярные, железки рубаночные, отверти, обжимки Долота столярные, ножи, призмы разметочные, державки резцов Ключи гаечные, пассатижы, плоскогубцы, круглогубцы Полотна пил по дереву	200 225 240 255 265 275 285 295 310 325	Светло-соломенный Светло-жёлтый Соломенно-желтый Коричнево-желтый Красно-коричневый Пурпурно-красный Фиолетовый Ярко-синий Светло-синий серый

Отпуск выполняется следующим образом: стальную деталь зачищают каком-нибудь месте до блеска, помещают в огонь и следят за появлением цветов побежалости. Отпуск закалённой детали должен быть проведён 24 часов после её закалки.

Отжиг стали – предназначен для выполнения задачи обратной закалки. После отжига сталь легко поддаётся обработке