Виды термической обработки стали

Характеристики стали могут значительно различаться в зависимости от того, в каком состоянии она находится. Различают несколько разновидностей стали в твердом агрегатном состоянии. Это обусловлено разной структурой материала.

Завод по производству сталиВсе виды термообработки предполагают нагрев изделий и их последующее охлаждение
 

Изменение структуры выполняется путем термической обработки. Наиболее известным способом термообработки стали является закалка, которая позволяет значительно повысить прочность стали. Другие способы обработки позволяют снизить прочность материала, что дает больше возможностей для его деформации. Управление состояниями стали помогает упростить выполнение технологических процессов.

Разновидности термической обработки

Все виды термообработки предполагают нагрев изделий и их последующее охлаждение. В зависимости от того, до какой температуры был нагрев, и с какой скоростью происходило охлаждение, и получаются различные результаты обработки. Сталь может иметь несколько разновидностей структур, таких как сорбитные, трооститные, мартенситные и т. д., и режим термообработки напрямую влияет на то, какие структуры образуются и в каком количестве.

Важным показателем стали является температура аустенизации, при которой сталь полностью приобретает аустенитную структуру. Данная температура различается в зависимости от химического состава сплава, содержания углерода и легирующих элементов. Большая часть термической обработки производится путем нагрева стали до температуры аустенизации. В ходе выполнения термообработки нагрев заготовок производится ступенчато. Заготовки выдерживаются при определенных температурах, что обеспечивает прогрев на всю глубину. Это наиболее важно для заготовок большого диаметра, поскольку при неправильном нагреве они могут расслоиться из-за неравномерного расширения.

При охлаждении стали аустенит распадается, и образуются новые структуры. Их тип и количество зависит от скорости охлаждения. Наиболее медленное охлаждение — когда заготовка остается в печи и охлаждается вместе с ней. Такой вид термообработки называется отжиг, он снижает прочность стали и убирает остаточные деформации. Его используют в тех случаях, когда требуется значительная деформация. Технологический процесс для такой заготовки состоит из чередующихся деформаций и отжигов.

При нормализации сталь охлаждается на воздухе, без помощи вентиляторов или похожих устройств. Скорость охлаждения выше, чем при отжиге, и полученная сталь обладает большей прочностью. Данный способ используют, чтобы придать стали стандартные свойства, восстановить зерна после перегрева.

Закалка стали

При закаливании происходит резкое охлаждение стали. Оно ведется путем погружения стального изделия в жидкость. Для углеродистых сталей используют воду, легированные стали закаливают в минеральном масле. Закалка позволяет получить весьма прочные мартенситные структуры, которые аналогичные таким материалам, как карбид вольфрама. Важным параметром для процесса закалки является содержание углерода. Стали, которые имеют менее 0,35% углерода, закалить невозможно. Поэтому наиболее прочные инструментальные стали содержат большое количество углерода — 0,7 и более, что обеспечивает качественную закалку на значительную глубину. Также многие инструментальные стали имеют легирующие элементы, которые образуют прочные карбиды. Такими элементами являются хром, вольфрам, молибден, ванадий и т. д.

Закалка часто является завершающей операцией при производстве прочных стальных изделий. Нагрев под закалку выполняют таким образом, чтобы минимизировать выгорание углерода с поверхности стали. После закалки в основном выполняется шлифовка детали, поэтому в процессе термической обработки деталь не должна поменять свои размеры, выходя за пределы допусков.

Недостатком закалки является высокая хрупкость стали. Материал становится близким по свойствам к чугуну — высокая прочность при склонности к трещинообразованию. Сильный удар по такому изделию может привести к его полному разрушению. Поэтому после закалки выполняют отпуск, который похож на отжиг, но температура нагрева ниже. В результате отжига сталь несколько теряет свою прочность, но устраняет хрупкость. Результаты отпуска зависят от того, до какой температуры была нагрета заготовка. Таким образом, можно регулировать соотношение твердости и гибкости стали. Для некоторых сталей используют особые режимы отпуска.

Статья носит ознакомительный характер.
Не забывайте консультироваться со специалистами.