Справочник

Термическая обработка (термообработка) стали и сплавов — процесс изменения структуры стали, цветных металлов, сплавов при нагревании и последующем охлаждении с определенной скоростью. Термообработка изменяет механические свойства материала, при этом химический состав не изменяется.

Виды термической обработки стали:

Отжиг —термообработка металла, при которой производится нагревание металла, а затем медленное охлаждение. Режимы отжига зависят от температуры нагрева и скорости охлаждения (остывания) металла: диффузионный, полный, неполный, изотермический.

Закалка —термообработка стали и сплавов, основанная на перекристаллизации стали (сплавов) при нагреве до температуры выше критической; после достаточной выдержки при критической температуре для завершения термической обработки следует быстрое охлаждение. Закаленная сталь (сплав) имеет неравновесную структуру, поэтому применим другой вид термообработки — отпуск.

Отпуск —термообработка материала, проводимая после закалки для уменьшения или снятия остаточных напряжений в стали и сплавах, повышающая вязкость, уменьшающая твердость и хрупкость металла.

низкий отпуск применяется для углеродистых сталей с температурой до +200гр.С., что уменьшает хрупкость и натяжение в структуре.
средний отпуск происходит при более высоких температурах до +400гр.С., что приводит к удалению избыточного углерода.
высокий отпуск температура достигает +650г.С., при этом процессе улучшаются вязкость, пластичность и прочность металла.

Нормализация — термообработка, схожа с отжигом. Различия этих термообработок состоит в том, что при нормализации скорость охлаждения происходит быстрее за счет нахождения на воздухе (при отжиге – процесс происходит в печи). Охлаждение на воздухе уменьшает затраты на термическую обработку.

Цементация стали

Цементация стали — химико-термическая обработка поверхностным насыщением малоуглеродистой (С<0,2%) или легированных сталей при температурах 900…950°С — твердым (цементация твердым карбюризатором), а при 850…900°С — газообразным (газовая цементация) углеродом с последующей закалкой и отпуском.

Цель цементации и последующей термической обработки — повышение твердости, износостойкости, также повышением пределов контактной выносливости поверхности изделия при вязкой сердцевине, что обеспечивает выносливость изделия в целом при изгибе и кручении.

Детали, предназначенные для цементации, сначала очищают. Поверхности, не подлежащие науглероживанию, покрывают специальными предохранительными противоцементными обмазками.

1-ый состав простейшей обмазки: огнеупорная глина с добавлением 10% асбестового порошка, вода. Смесь разводят до консистенции густой сметаны и наносят на нужные участки поверхности изделия. После высыхания обмазки можно производить дальнейшую цементацию изделия.
2-ой состав применяемой обмазки: каолин — 25%, тальк — 50%: вода — 25%. Разводят эту смесь жидким стеклом или силикатным клеем.

Цементацию делают после полного высыхания обмазки.

Вещества, которые входят в состав обмазки, называют карбюризаторами. Они бывают твердые, жидкие и газообразные.

Цементация может проводится:

в твердой среде;
в газовой среде;
в электролитическом растворе;
вакуумная цементация.

При массовом производстве используют газовую цементацию, при мелкосерийном –цементацию в твердом карбюризаторе. Цель цементации — обогащение поверхностного слоя углеродом, по сути цементация является промежуточной операцией перед закалкой.

Вакуумная цементация позволяет ускорить процесс цементации, так как проводится при давлении ниже атмосферного и высокой температуре, что позволяет добиться более качественных свойств проката.