Термическая обработка металлоизделий – процесс обработки, во время которого детали подвергаются температурному воздействию, преобразующему внутреннюю структуру. В результате термообработки изделие приобретает необходимые свойствами, становится пригодным для эксплуатации в определенных условиях.
Процедуре термического воздействия подвергаются различные металлы, включая цветные. Выбор метода основывается на типе изделия и предъявляемым к нему требованиям, условиям эксплуатации.
Преимущества
Основными преимуществами обработки металлов термическими методами выступают:
• устойчивость материалов и сплавов к износу увеличивается;
• значительно снижается вероятность брака при производстве деталей различного назначения.
Для проведения термической обработки применяется высокотехнологичное оборудование разного типа. Это установки для криогенной обработки или нагрева, позволяющие достигнуть критических температурных показателей, изменить структуру металла в соответствии с установленными требованиями.
Виды термообработких
Сталь или цветные металлы после термической обработки приобретают уникальные характеристики. Для этого применяются три типа технологий:
2. Термохимическая обработка (происходит нагрев, после чего на деталь воздействуют разными типами газов или жидкостей для приобретения материалом требуемых характеристик).
3. Термомеханическая обработка (производится нагрев заготовки, после чего на ее поверхность оказывается механическое воздействие).
Для термической обработки металлоизделий используются пять основных видов работ:
1. Отжиг 1-го и 2-го рода. Эта разновидность обработки включает в себя рекристаллизацию, гомогенизацию и снятие напряжения. Внешне детали при отжиге 1-го рода не изменяются, но структура металла становится равномерной, приобретает необходимые свойства. При отжиге 2-го рода внешний вид металлоизделия меняется, деталь становится прочной, устойчивой к нагрузкам определенного типа. Все работы выполняются в специальных печах, остывание осуществляется в камерах или печах другого типа с искусственно поддерживаемой температурой. В результате отжига снижается твердость сплава, улучшается поддаваемость заготовки к обработке, структура становится зернистой, а неоднородные сегменты пропадают. Также устраняется внутреннее напряжение.
2. Закалка. Один из наиболее распространенных методов обработки, заключающийся в быстром нагреве и охлаждении с определенной скоростью. В результате получается металл с высокими показателями прочности и неравновесной структурой. В отличие от отжига, при обработке достигаются максимально возможные температуры. Такой тип обработки применяется для чугуна и цветных сплавов, в результате пластичность и прочность повышаются до необходимого уровня. Для закалки применяются разные типы обработки – с использованием жидкостного охлаждения, прерывистая методика, изотермическая обработка, ступенчатая или частичная закалка.
3. Отпуск и старение. Такой тип обработки снимается полностью или частично внутреннее напряжение стали. После этого значительно снижается уровень хрупкости, металл становится более вязким. Для отпуска используются несколько типов обработки – высокая, низкая, средняя. Чугун и цветные металлы подвергаются старению для повышения прочности и увеличения показателей текучести.
4. Нормализация. Процесс, напоминающий отжиг, но отличающийся по некоторым технологическим операциям. При нормализации охлаждение деталей или заготовок осуществляется в естественных условиях, то есть вне печи и при нормальной температуре воздуха.
5. Криогенная обработка. Такой тип работ выполняется при охлаждении металлоизделий до очень низких температур, например, до -153 °C. Для выполнения обработки применяются печи, где можно проводить не только охлаждение, но и нагрев до определенных температур. Процедура отличается от других технологий тем, что она однократная, то есть повторная термическая обработка не нужна.
Для цветных металлов используются не все варианты обработки, например, латунь нельзя нагревать до высоких температур, так как происходит критическое повреждение структуры. Предел – 200-300 °C. Для меди используется рекристаллизация, что обеспечивает термоупрочнение и повышение качества металла. Для изделий из бронзы проводится гомогенизация с последующим нагревом до +600 °C. Титановые заготовки можно подвергать цементированию, старению, процессах закалки или отжига. Для магния применяются только отжиг и старение.
Одним из вариантов термообработки выступает технология с применением химических средств, в том числе, щелочей и кислот:
• цементация повышает прочность, для выполнения обработки применяется непрерывно подаваемый в печь углерод;
• цианирование проводится с целью насыщения сплава азотом и углеродом;
• диффузионная металлизация повышает износостойкость, прочность, устойчивость к агрессивным средам, для чего проводится обработка металла алюминием, а также хромом, бромом;
• азотирование повышает устойчивость к коррозии, для чего заготовка погружается в азотную среду.
В условиях промышленных цехов все процессы осуществляются в автоматическом режиме при помощи высокотехнологичного оборудования. Это позволяет исключить вероятность ошибок и гарантирует точное соблюдение выбранной технологии. Участие оператора только косвенное, необходимое для общего контроля. Такая автоматизация оправдана, она не только сокращается время на выполнение технологических операций, но и снижает вероятность брака, ведь повторная обработка будет невозможной.
