Термическая обработка стали: основные виды и назначение

При производстве промышленной продукции термообработка не рассматривается отдельно от остальных технологических операций. При этом главная ее задача заключается в получении стабильных характеристик металла по всему объему детали.

Что происходит со сталью при нагреве

Сталь состоит преимущественно из железа и углерода, но также содержит легирующие элементы и примеси. При изменении температуры в ней происходят значительные структурные изменения.

Важно понимать, что для каждой марки стали существуют характерные температуры, при которых изменяется состояние металлической матрицы. Поэтому режим термообработки подбирают с учетом химического состава.

Важны сразу несколько параметров:

• температура нагрева;

• скорость нагрева;

• продолжительность выдержки;

• скорость охлаждения;

• способ охлаждения;

• размеры и масса изделия.

Даже одинаковая температура даст разный результат для тонкой и массивной заготовки, поскольку металл прогревается по сечению с разной скоростью.

Отжиг

Данный процесс применяют для изменения структуры стали, снижения твердости, уменьшения внутренних напряжений, а также улучшения обрабатываемости.

При отжиге заготовку нагревают до определенной температуры, выдерживают, после чего охлаждают по заданному режиму. Процесс происходит медленно, что позволяет приблизить структуру металла к более равновесному состоянию.

В промышленном производстве отжиг применяется после ковки или других операций горячей деформации. Конкретный вид процесса выбирается в зависимости от задачи.

Нормализация

Нормализация также относится к основным видам термической обработки углеродистых и легированных сталей. После нагрева до необходимой температуры металл выдерживают, затем охлаждают на воздухе. Скорость охлаждения выше, чем при классическом полном отжиге.

В результате можно получить более мелкозернистую структуру и требуемое сочетание прочности с пластичностью. Нормализацию применяют для поковок и других стальных заготовок, когда необходимо привести структуру металла к заданному состоянию перед дальнейшими операциями.

Закалка

Отличается еще более быстрым охлаждением после нагрева. Цель процесса – получить структуру с повышенной прочностью. Для этого применяют различные среды. Выбор зависит от марки стали, а также требуемой интенсивности охлаждения.

Слишком интенсивное охлаждение повышает риски возникновения значительных внутренних напряжений, деформаций или даже трещин. Поэтому режим закалки должен подбираться с учетом геометрии и материала изделия.

Отпуск

После закалки часто выполняют отпуск. Заготовку повторно нагревают до температуры ниже критической, выдерживают и охлаждают.

Отпуск позволяет снизить хрупкость закаленной стали, а также уменьшить внутренние напряжения. Это помогает сформировать необходимое сочетание механических свойств.

В зависимости от температуры выделяют низкий, средний и высокий отпуск. Конкретный режим определяется назначением детали, в том числе требованиями к ее характеристикам.

Термообработка после ковки

Кованая заготовка имеет структуру, сформированную в результате горячей пластической деформации. После завершения основного процесса металл часто содержит остаточные напряжения и неоднородности, которые необходимо учитывать.

Термическая обработка позволяет подготовить поковку к последующей механической обработке. Технологическая цепочка включает:

• нагрев заготовки;

• пластическую деформацию;

• контролируемое охлаждение;

• термическую обработку;

• механическую обработку;

• контроль готовой продукции.

Конкретная последовательность зависит от марки стали и конструкции изделия, поэтому определяется специалистами перед началом обработки.

Почему нельзя назначать режим обработки только по марке стали

Марка материала – важный, но не единственный параметр. При выборе режима учитывают следующие факторы:

• толщину сечения;

• массу изделия;

• конфигурацию;

• предшествующие операции;

• требования нормативной документации.

Для крупногабаритной поковки одинаковая температура печи не означает одинаковую температуру во всех точках изделия. Необходимо обеспечить достаточную выдержку для прогрева всего сечения. Поэтому промышленная термообработка требует технологического расчета всех параметров процесса.

Контроль после термообработки

После завершения цикла проверяют характеристики полученного изделия. Специалисты определяют твердость, временное сопротивление, предел текучести, относительное удлинение, ударную вязкость и другие показатели.

Дополнительно контролируют структуру металла и наличие недопустимых дефектов. Если они обнаружены, то деталь признается бракованной, ее дальнейшая эксплуатация невозможна.

Для ответственных изделий результаты испытаний и контроля фиксируются в документации. Это позволяет проследить соответствие продукции требованиям заказа.

Термическая обработка на производстве ООО «ЗКЗ»

Специалисты ООО «ЗКЗ» выполняют термическую обработку стальных изделий с учетом марки материала, размеров заготовки и требований технической документации. При работе над заказом обязательно согласовываются используемые режимы, требования к контролю и комплект сопроводительных документов.

Чтобы заказать изготовление детали или заготовки с термообработкой, заполните форму на сайте «ЗКЗ». Специалисты завода рассмотрят техническое задание, уточнят требования и согласуют технологию производства. Вы также можете задать интересующие вопросы по номеру телефона: +7 (3812) 33-01-03.