Для надання металевим заготовкам потрібних механічних, фізичних і хімічних властивостей, крім раціонального вибору матеріалів і різноманітних процесів формування, часто необхідні процеси термічної обробки. Сталь є найпоширенішим матеріалом у механічній промисловості зі складною мікроструктурою, яку можна контролювати за допомогою термічної обробки. Тому термічна обробка сталі є основним змістом термічної обробки металу.
Крім того, алюміній, мідь, магній, титан та їхні сплави також можуть змінювати свої механічні, фізичні та хімічні властивості через термічну обробку для отримання різних експлуатаційних характеристик.
Термічна обробка, як правило, не змінює форму та загальний хімічний склад заготовки, а надає або покращує її продуктивність шляхом зміни мікроструктури всередині заготовки або зміни хімічного складу на поверхні заготовки. Його характеристика полягає в покращенні внутрішньої якості заготовки, яка зазвичай не помітна неозброєним оком.
Функція термічної обробки — поліпшення механічних властивостей матеріалів, усунення залишкових напруг і підвищення оброблюваності металів. Відповідно до різних цілей термічної обробки процеси термічної обробки можна розділити на дві категорії: попередня термічна обробка та остаточна термічна обробка.
1.Метою попередньої термічної обробки є підвищення продуктивності обробки, усунення внутрішньої напруги та підготовка хорошої металографічної структури для остаточної термічної обробки. Процес термічної обробки включає відпал, нормалізацію, старіння, загартування та відпуск тощо.
l Для заготовок, які пройшли термічну обробку, застосовують відпал і нормалізацію. Вуглецеву сталь і леговану сталь із вмістом вуглецю понад 0,5% часто відпалюють, щоб зменшити їх твердість і полегшити різання; Вуглецеву сталь і леговану сталь з вмістом вуглецю менше 0,5% обробляють нормалізатором, щоб уникнути прилипання інструменту під час різання через їх низьку твердість. Відпал і нормалізація можуть уточнити розмір зерен і досягти однорідної мікроструктури, готуючи до майбутньої термічної обробки. Відпал і нормалізацію часто влаштовують після чорнової обробки і перед чорновою обробкою.
l Часова обробка в основному використовується для усунення внутрішніх напруг, що виникають під час виробництва заготовок і механічної обробки. Щоб уникнути надмірного навантаження на транспортування, для деталей із загальною точністю можна домовитися про тимчасову обробку перед точною обробкою. Однак для деталей з високими вимогами до точності (таких як корпус координатно-розточувальних верстатів) слід організувати два або більше процесів старіння. Прості деталі зазвичай не вимагають обробки старінням. На додаток до відливок, для деяких точних деталей із низькою жорсткістю (наприклад, прецизійних гвинтів) між грубою та напівточною обробкою часто організовують багаторазове старіння, щоб усунути внутрішні напруги, що виникають під час обробки, і стабілізувати точність обробки деталей. Деякі частини валу вимагають тимчасової обробки після процесу виправлення.
l Загартування та відпуск відноситься до високотемпературної обробки відпуску після гарту, яка може отримати однорідну та тонку відпущену структуру мартенситу, готуючись до зменшення деформації під час гартування поверхні та обробки азотуванням у майбутньому. Тому загартування і відпуск можна використовувати також як підготовчу термічну обробку. Завдяки хорошим комплексним механічним властивостям загартованих і відпущених деталей, деякі деталі з низькими вимогами до твердості та зносостійкості також можуть використовуватися як остаточний процес термічної обробки.
2.Метою кінцевої термічної обробки є поліпшення механічних властивостей, таких як твердість, зносостійкість і міцність.
l Гартування включає поверхневе гартування та масове гартування. Поверхневе гартування широко використовується завдяки невеликій деформації, окисленню та зневуглецюванню, а також має переваги високої зовнішньої міцності та гарної зносостійкості, зберігаючи при цьому гарну в’язкість і сильну ударну стійкість всередині. Для поліпшення механічних властивостей поверхнево загартованих деталей часто необхідно виконувати термічну обробку, таку як загартування та відпуск або нормалізацію як попередню термічну обробку. Загальний маршрут процесу: різання – кування – нормалізація (відпал) – груба механічна обробка – загартування та відпустка – напівточна обробка – загартування поверхні – точна обробка.
l Загартування цементацією підходить для низьковуглецевої та низьколегованої сталі. По-перше, вміст вуглецю в поверхневому шарі деталі збільшується, і після загартування поверхневий шар отримує високу твердість, тоді як серцевина все ще зберігає певну міцність, високу в'язкість і пластичність. Карбонізацію можна розділити на загальну та локальну. При частковому науглерожуванні слід вжити заходів проти просочування (міднення або покриття проти просочування матеріалів) для частин, які не науглерожуються. Через велику деформацію, спричинену цементацією та загартуванням, і глибину цементації, як правило, коливається від 0,5 до 2 мм, процес цементації, як правило, організований між напівточним обробленням і прецизійним обробленням. Загальний шлях процесу: різання, кування, нормалізована груба та напівточна обробка, цементація, загартування, точна обробка. Коли ненауглерожена частина локально науглерожених деталей приймає план процесу збільшення припуску та відсікання надлишкового науглерожуваного шару, процес зрізання надлишкового науглерожуваного шару повинен бути організований після науглерожування та перед загартуванням.
l Обробка азотуванням є методом обробки, який дозволяє атомам азоту проникати на поверхню металу для отримання шару азотовмісних сполук. Шар азотування може підвищити твердість, зносостійкість, втомну міцність і стійкість до корозії поверхні деталей. Через низьку температуру обробки азотуванням, малу деформацію та тонкий шар азотування (як правило, не перевищує 0,6 ~ 0,7 мм), процес азотування слід організовувати якомога пізніше. Щоб зменшити деформацію під час азотування, після різання зазвичай необхідний високотемпературний відпуск для зняття напруги.
Час публікації: 24 жовтня 2024 р
