2.5. Термическая обработка
Термическая обработка (ТО) –технологический процесс обработки заготовок и изделий путем теплового воздействия, приводящий к изменению фазового состава, структуры и свойств.
Термическую обработку подразделяют на собственно термическуюобработку,термомеханическуюихимико-термическую:
- термическая обработка включает тепловое воздействие на материал;
- термомеханическая сочетает одновременно тепловое и деформационное воздействие;
- химико-термическая обработка сочетает тепловое воздействие на весь объем материала и изменение химического состава приповерхностных слоев.
Термической обработке подвергают практически все материальные объекты машиностроительного производства: слитки, полуфабрикаты, детали на различных стадиях изготовления – после обработки резанием, сварки и т.п. Таким образом, если какой-либо из технологических этапов обработки (деформацию, сварку, обработку резанием) можно применять или не применять при изготовлении деталей, то термическую обработку применяют практически ко всем деталям.
Термомеханическую обработку(ТМО) используют как промежуточную для полуфабрикатов и как окончательную – для деталей относительно простой формы (рессоры, штанги).
Химико-термическая обработка(ХТО) используется для деталей специального назначения, например, работающих в условиях износа, циклических контактных нагрузок. В результате ее проведения меняются структурно-фазовое состояние и свойства приповерхностного слоя детали.
Виды термической обработки подразделяют также на промежуточные (межоперационные) иокончательные– по расположению в общем цикле изготовления деталей машин.
Цель промежуточныхвидов термической обработки – устранение негативных изменений структуры и химического состава, возникающих на различных этапах изготовления деталей: при литье, горячей и холодной деформации, механической обработке резанием, при сварке.
Цель окончательныхвидов термообработки – обеспечение комплекса механических свойств детали. Необходимый комплекс свойств достигается за счет того, что при термической обработке происходит изменение структурно-фазового состояния материалов:
К основным видам объемной термообработки относят следующие четыре технологические операции: отжиг, нормализация (для сталей), закалка, отпуск, старение (рис. 2.17).
Рис. 2.17. Схема классификации основных видов термообработки
Отжигдля большинства сплавов применяют в основном как межоперационную, промежуточную обработку. Для углеродистых сталей и титановых сплавов отжиг может быть окончательной термообработкой.
Отжиг, при котором не происходит фазовых превращений, называется отжигомIрода; а при котором протекают фазовые превращения – отжигомIIрода.
Для обеспечения повышенного уровня прочности ответственных деталей используют термическое упрочнение (упрочняющую термическую обработку).
Упрочняющая термическая обработкапроводится в два последовательных этапа:закалка + старениеилизакалка + отпуск.
Технологические параметры термообработки
Режим термической обработки характеризуется технологическими параметрами, к которым относят: скорость нагрева (Vн, ºС/ч) или время нагрева (τ1, ч); температура нагрева (t, ºС); время выдержки (τ2, ч); среда нагрева; скорость охлаждения (Vохл, ºС/ч).
Рис. 2.18. Технологические параметры термообработки: