7. Суть і основні види термічної обробки.

Термічна обробка полягає у зміні структури металів і сплавів при нагріванні, витримці та охолодженні згідно спеціального режиму і тим самим у зміні властивостей останніх. В основі термічної обробки (ТО) лежать перетворення, що відбуваються у сплавах при їх нагріванні та охолодженні. Для сталей такими перетвореннями є перекристалізація аустеніту при охолодженні. Перекристалізація може відбуватися дифузійним або бездифузійним способами. При цьому аустеніт може перекристалізовуватися у різні структури з різними властивостями. Термічна обробка може бути як проміжною операцією тік і кінцевою.

Основні фактори термічної обробки:

• Температура нагрівання;

• Час витримки;

• Швидкість охолодження.

Етапи ТО:

• Нагріванння

Для кожного сплаву температура нагрівання вибирається вище лінії на 30 – 50С, на якій відбувається перетворення. Н-д: для сталей буде лінія PSK - 727С(при > t П  А; при < t А  П, С, Т, М – в залежності від швидкості охолодження).

• Витримка.

Час витримки залежить від розмірів деталей, і він приблизно складає від часу нагрівання.

• Охолодженн

Швидкість охолодження впливає на остаточну структуру металів і сплавів.

Види ТО:

1. Відпал – вид ТО, який полягає в нагрівання, витримці та охолодженні виробів разом з піччю.

Розрізняють:

- гумогенізаційний (дифузійний) відпал – для усунення хімічної неоднорідності. Температура нагрівання може бути до 1200С.

- рекристалізаційний – термічна обробка деформованого металу. Мета: рекристалізація зерен (процес утворення та росту нових зерен).

- відпал для зняття внутрішніх напружень.

- неповний відпал. При цьому відпалі сталі нагрівають до температур вище точки , але нижче точки . При цих температурах відбувається перекристалізація тільки перліту, а надлишкова фаза – ферит (у доевтектоїдних) і цементит (у заевтектоїдних) залишається без змін. Неповному відпалу піддають поковки, штамповки оброблені при температурах, які не викликають значного росту зерен. Цей відпал в основному застосовують для заевтектоїдних сталей з метою отримання структури зернистого перліту та усунення цементитної сітки. Ще такий відпал називають сфероідизацією.

- повний відпал. Цей відпал проводять при температурах які перевищують критичні точки на 30-50С. цей відпал дозволяє усунути викликану перегрівом крупнозернистість структури і одержати структуру з рівномірним розподілом фериту і перліту і зняти внутрішню напругу. При повному відпалі зменшується твердість, підвищується пластичність, а також підвищується оброблюваність сталі різанням або тиском. Такому відпалу найчастіше піддають доевтектоїдну та заевтектоїдну сталь. Структура після відпалу – ферит + перліт.

2. Нормалізація – це різновид відпалу.

При нормалізації сталі нагрівають вище лінії на 30-35С. витримують при цій температурі і потім охолоджують на спокійному повітрі. Відмінність з відпалом – у швидкості охолодження.

Нормалізацію проводять з метою подрібнення ферито-цементитної структури та отримання більш високої конструкційної міцності. Використовується переважно для виробів з доевтектоїдних середньо вуглецевих сплавів. Після нормалізації в сталях, які містять 0,3-0,5% С утворюється сорбітоподібний перліт. В заевтектоїдних сталях нормалізація сприяє також усуненню цементитної сітки.

3. Гартування (закалка) – це процес ТО, який полягає в нагріванні вище температур фазових перетворень з наступним швидким охолодженням (основні середовища: вода і масло).

Після гартування в сталі утворюється структура перенасиченого твердого розчину вуглецю в α-залізі, яка називається мартенситом.

Доевтектоїдні сталі для гартування нагрівають до температур вище на 30 – 50С, а евтектоїдні і заевтектоїдні – вище лінії на 30 - 50С.

Швидкість нагрівання виробів від загартування залежить від їх розмірів, складності форми та хімічного складу. Вирішальним фактором у процесі гартування є швидкість охолодження, тому що вона визначає, яка саме структура утвориться в сталі.

Оптимальними умовами гартування є такі, що забезпечують охолодження аустеніту до температур нижче мінімальної його стійкості (550 - 650С). тобто включають утворення ферито-цементитних сумішей.

Швидкість охолодження сталі при гартування визначається охолоджуючою здатністю гартувального середовища.

Переваги води, як гартувального середовища – забезпечення великої швидкості охолодження – вище критичної.

Недоліком є те, що таке охолодження може призводити до виникнення великих внутрішніх напружень в середині виробів, які викликають короблення і навіть розтріскування виробів.

Масло в результаті охолодження охолоджує сталь у 10 разів повільніше, ніж вода. У верхньому інтервалі воно не забезпечує критичної швидкості охолодження і тим самим не дає змоги переохолодити аустеніт до мартенситного перетворення. Тому найчастіше після гартування у маслі сталі мають тростино-мартенситну структуру.

Гартування поділяють на обємне та поверхневе.

До обємного гартування належать:

- неперервне (звичайне гартування);

- переривчасте (гартування у двох середовищах);

- ступінчасте гартування;

- ізотермічне гартування.

До поверхневого гартування в свою чергу належать:

- високочастотне;

- полуменеве.