7

Тема 8.Технологія термічної обробки сталі(2 год)

План

1. Основні поняття

2. Обладнання для термообробки

3. Хімічна дія навколишнього середовища при нагріванні сталі

4. Відпалювання сталі. Види відпалювання першого і другого роду Нормалізація сталі. Структура і властивості сталі після відпалювання і нормалізації

5. Гартування сталей. Гартувальні середовища. Загартовуваність і прогартовуваність. Види гартування

6. Відпускання сталі. Види відпускання. Структура відпущеної сталі. Старіння

7. Дефекти при термообробці та боротьба з ними

8. Термомеханічна обробка: високотемпературна, низькотемпературна

9. Обробка холодом, її призначення

10 Нові способи термообробки: термоциклічна, лазерна, у псевдозріджених середовищах.

• 1–

Термічною обробкою змінюють структуру сталі без зміни хімічного складу з метою одержання необхідних властивостей.

Структури сталі: аустеніт – ТР розчин вуглецю в γ – Fe [Fe _γ(С)]; мартенсит – пересичений ТР вуглецю в α – Fe [Fe _γ(С)]; перліт – евтектоїдна суміш фериту і цементиту [Fe_α + Fe₃ С].Перехід від однієї структури до іншої – це сутність перетворень при термічній обробці.

• 2–

Обладнання: основне, додаткове, допоміжне. Основне: 1) для нагрівання (печі, ванни); 2)для охолодження (гартувальні баки, ванни); 3) для обробки холодом (холодильні установки). Додаткове: 1) для очищення деталей від солі, мінеральної оливи, окалини (мийні машини, травильні установки, дробоструминні апарати); 2) пристрої для гнуття деталей після гартування. Допоміжне: 1) для приготування захисної атмосфери; 2) охолодження гартувальних рідин.

• 3–

Нагрівання заготовок відбувається в печах із газовим середовищем. Дія складових газового середовища на сталь: окислюють (О₂, СО_2, Н₂); відновлюють (СО_, Н_2, СН₄); навуглецьовують (СО_, СН₄).

–4–

Відпал 1 роду відбувається без фазових перетворень і призначений для усунення відхилень від рівноважного стану, утворених у попередніх технологічних операцій. Різновиди: дифузійний; рекристалізаційний; для зняття залишкових напружень.

Мета дифузійного відпалу усунення ліквації у виливках.

Режим: нагрівання до 1050-1200 ^оС, витримка 8-10 годин, охолодження з піччю до 200-250 ^оС. Тривалість 80-100 год.

Мета рекристалізаційного відпалу усунення наклепу після холодної деформації. Режим: нагрівання до 600-700 ^оС (Т_рекр = 0,4 Т_пл), витримка для тонких листів 25-30 хв, охолодження з піччю.

Мета відпалу для зняття залишкових напружень усунення напружень у деталях із мало вуглецевої сталі. Режим: нагріання до 400 – 600 ^оС, витримка від 2,5 хв на 1 мм товщини деталі, охолодження з піччю.

Відпал II роду заснований на дифузійних фазових перетвореннях і призначений для усунення структурних змін, яків пливають на властивості сталі. Різновиди: повний, неповний, ізотермічний, нормалізаційний (нормалізація).

Мета повного відпалу зміна властивостей доевтектоїдних сталей. Режим:нагрівання до Ас₃ + (20-30 ^оС), витримка, повільне охолодження зі швидкістю 100-200 ^оС за годину до 500 ^оС разом із піччю і подальше охолодження на повітрі. Структура (Ф + П) спочатку перетворюється структуру дрібнозернистого аустенітупревращается в мелкую структуру аустенита, а при подальшому охолодженні одержують дрібнозернисту феритно-перлітну структуру.

Мета неповного відпалу зміна властивостей заевтектоїдних сталей. Режим: нагрівання між лініями Ас₁ і А_сm, витримка, повільне охолодження з піччю. Одержують структуру зернистого перліту.

Мета ізотермічного відпалу скорочення часу відпалу й одержання більш дрібнозернистої структури, чим при повному відпалі. Режим: нагрівання до А₃ + (20-30 ^оС), витримка, швидке охолодження нижче Аr₁(до 700-680 ^оС), витримка для повного ізотермічного перетворення аустеніту й утворення ферито-перлітної структури.

Мета нормалізаційного відпалу зміна властивостей доевтектоїдних і заевтектоїдної сталей. Режим: нагрівання вище точки Ас₃ на 30-50 ^оС для доевтектоїднихі вище А_сm для заевтектоїдних з охолодженням на повітрі. Одержують перліт або сорбіт із тонкоподрібненими зернами і менші внутрішні напруження, економію часу в порівнянні з відпалом.

–5–

Гартування сталей. Гартувальні середовища. Способи гартування. Загартовуваність і прогартовуваність.

Гартування – це термічна обробка сталі з нагріванням до температури вище фазових перетворень, витримкою, охолодженням сплаву зі швидкістю більшою за критичну з метою одержання неврівноваженої структури мартенситу. Критичною називають мінімальну швидкість охолодження, яка забезпечує бездифузійне перетворення аустеніту в мартенсит.

Одержують підвищення міцності і твердості. Режим:1) нагрівання доевтектоїдних сталей до температури Ас₃ + (30-50 ^оС);

2) нагрівання заевтектоїдних сталей до температури Ас₁ + (40-60 ^оС ) і охолодження для одержання структури мартенситу з включенями вторинного цементиту. Ця структура забезпечує зносостійкість і твердість різальним інструментам.

В якості гартувального середовища використовують: воду (18-50 °С), 10 %-ний розчин NaOH у воді, 10 %-ний розчин NaCl у воді, мінеральну оливу, повітря.

Основні способи гартування:1) в одному гартувальному середовищі; 2) переривчасте або в двох гартувальних середовищах; 3) ступінчасте; 4) ізотермічне;5) із 3амо відпусканням; 6) поверхневе.