Термическая обработка стали входит в перечень наиболее востребованных технологий, предназначенных для придания металлическим сплавам определенных качеств (прочности, гибкости, устойчивости к агрессивным химическим веществам и т. д.) посредством их преобразования на молекулярном уровне. В зависимости от имеющихся целей метод может подразумевать не только нагрев, но и охлаждение материалов или заготовок до определенных показателей с последующим возвратом температуры к оптимальному состоянию.
осуществляется в специальных печах или промышленных холодильных установках, обеспечивающих точное регулирование параметров рабочей среды на всех этапах производственного процесса. Данное условие является очень важным, поскольку в случае отклонения от требуемых значений температуры и времени выдержки материала готовая продукция не будет отличаться высокими эксплуатационными характеристиками и долговечностью.
В целом выделяют такие разновидности термоподготовки стальных заготовок и изделий, как:
-
закалка и нормализация;
-
влияние холодом;
-
отжиг и отпуск.
Кроме того, существует химико-термическое воздействие на сплавы, в ходе которого верхние слои корпуса заготовок насыщаются определенными веществами, например, углеродом или азотом, что позволяет придать готовой продукции различные качества. Это повышение твердости и сопротивляемости к ударному воздействию, устойчивость к влиянию агрессивных химических сред или соленой воды и т. д.
Закаливание и отпуск стали
Это наиболее востребованный в современной металлургической промышленности метод термообработки металлов. Суть такого процесса заключается в доведении заготовок до определенной высокой температуры с последующим постепенным или резким охлаждением на открытом воздухе или в жидкостной среде. Благодаря этому материал изменяется на уровне кристаллической решетки, что повышает его прочность и снижает ударную вязкость.
Закаливанию подлежат практически все детали агрегатов, функционирующих под воздействием высоких статических нагрузок с минимальными динамическими колебаниями. Выделяют различные виды данного метода термообработки, в том числе:
-
ступенчатый, подразумевающий быстрый нагрев материала до критической температуры, а затем медленное остывание на открытом воздухе;
-
изотермический, при котором заготовки выдерживаются в печах на протяжении длительного периода, что позволяет добиться однородности структуры материала;
-
самоотпуском, когда нагретая болванка сначала остужается в жидкостной среде, а затем на воздухе, что способствует повышению твердости стали.
Что касается отпуска, то суть такой технологии состоит в повторном нагревании заготовок после закаливания до несколько меньшей температуры. Это обеспечивает возможность вторичного перестроения молекулярных связей материала, что позволяет повысить его ковкость и вязкость.
Отжиг и нормализация стальных заготовок
Хотя первая технология существенно снижает твердость металлических сплавов, она делает их более пластичными, то есть податливыми к дальнейшей обработке – раскатке или штамповке. Благодаря этому готовые изделия получают геометрические параметры, а их производство осуществляется без выполнения ряда дополнительных процессов, например, сваривания и снятия кромок.
Нормализация очень похожа на технологию отжига. Однако в данном случае после нагрева стальные болванки остывают не в печи, а на открытом воздухе. Это позволяет несколько усилить межмолекулярные связи материала, сохранив его устойчивость к изгибанию.
Воздействие холодом
Данная технология термообработки используется с целью превращения аустенита в мартенсит. Это делает продукцию из стали упругой и устойчивой к растрескиванию, а изделия из нее подходят для применения под влиянием высоких динамических нагрузок. Для достижения требуемых показателей прочности в материал добавляют различные присадки.