Термическая обработка металлов:что нужно знать

Процессы нагрева металлов использовались с древних времен. В те времена кузнецы подвергали металл термообработке, чтобы придать ему форму оружия, подков или частей повозки. И по прошествии многих лет нагрев металла остается наиболее эффективным способом придания ему желаемой формы.

Однако в настоящее время термическая обработка металлов стал гораздо более сложным и точным процессом. Благодаря современной механической обработке инженеры теперь могут гораздо эффективнее формовать металлы для различных целей.

Но термическая обработка металлов — это гораздо больше, чем кажется на первый взгляд. Эти процессы не только помогают инженерам формировать металлы. Они также изменяют некоторые свойства металлов, в том числе твердость, прочность, формуемость и эластичность.

В этом руководстве мы более подробно обсудим, что такое термообработка металлов, а также виды термообработки, процессы и цели.

Что такое термическая обработка металлов?

Проще говоря, термическая обработка металла включает в себя нагрев и охлаждение материала. Металл или сплав сначала нагревают до определенной температуры, чтобы сделать его более пластичным, а затем охлаждают, чтобы затвердеть.

Целью процесса термической обработки является придание металлу желаемых механических, химических и физических свойств путем изменения его микроструктуры. . Такие изменения могут сделать металл более прочным, более устойчивым к истиранию, более пластичным или более устойчивым к температуре.

Конечно, нагрев металла происходит практически в каждом процессе обработки металлов, будь то сварка или лазерная резка, но процессы термообработки более контролируемы.

Подводя итог, можно сказать, что термическая обработка металлов играет жизненно важную роль в процессах производства металлов. Это позволяет инженерам выбирать свойства материала, а также делать его более устойчивым к износу.

Как работает процесс термообработки металла?

Хотя существует несколько типов процессов термообработки металлов (о них мы поговорим далее в статье), все они проходят схожие этапы. Обычно это следующие этапы:

1. Этап нагрева , когда металл нагревается до определенной температуры.
2. Этап замачивания , когда материал выдерживается при определенной температуре в течение заданного периода времени.
3. Стадия охлаждения , где металл охлаждается до комнатной температуры.

Мы обсудим их более подробно ниже.

Этап нагрева

Первым делом необходимо нагреть металл до необходимой температуры. На этом этапе важно обеспечить равномерный нагрев материала. . Поэтому нагрев осуществляется медленно.

Если вы будете нагревать металл неравномерно, некоторые участки могут расшириться быстрее, чем другие, что приведет к трещинам и деформации.

Скорость нагрева выбирается на основе следующих переменных:

• Теплопроводность металла — чем выше проводимость, тем быстрее будет нагреваться материал;
• Состояние материала — если металл уже подвергался закалке или напряжению ранее, его следует нагревать медленнее, чем материал, который не подвергался закалке;
• Размер и поперечное сечение материала — более крупные детали с неровным поперечным сечением необходимо нагревать медленнее, так как существует риск чрезмерной деформации и растрескивания.

Этап замачивания

Перед охлаждением металл проходит процесс замачивания. . Его цель — поддерживать материал при определенной температуре до тех пор, пока он не изменит свою структуру на желаемую.

Время, в течение которого металл «замачивается», называется «периодом замачивания». Инженеры определяют его на основе химического анализа и массы металла.

Стадия охлаждения

Наконец, есть этап охлаждения, во время которого металл охлаждается до комнатной температуры. Способ охлаждения будет зависеть от металла. В большинстве случаев потребуется охлаждающая среда. – в жидком, твердом, газообразном состоянии или в их комбинации.

Металл и среда также влияют на скорость и метод охлаждения. Например, вы можете использовать гашение . Он включает быстрое охлаждение металла с использованием воздуха, масла, воды, рассола или другой среды. Например, при работе с медью часто применяют закалку в воде.

Однако важно отметить, что закалка может привести к растрескиванию или деформации некоторых металлов. Как правило, закалка в воде может использоваться для охлаждения углеродистой стали, тогда как более медленные методы лучше подходят для закалки легированной стали.

Какие виды термической обработки металлов существуют при механической обработке?

Как упоминалось ранее, существует несколько видов термической обработки. И хотя все они следуют схожим процессам нагрева, замачивания и охлаждения, все они имеют разные цели обработки.

Четыре типа термообработки металлов:

• упрочнение,
• закалка,
• отжиг,
• и нормализацию.

Укрепление

Закалка — это процесс нагревания металла до определенной температуры и его максимально быстрой закалки.

Металл сначала нагревают до температуры, при которой элементы, присутствующие в металле, переходят в раствор мелких частиц, упрочняя материал. Затем быстрое охлаждение помогает улавливать эти частицы. в решении.

Целью этого процесса является укрепление металла. Закалка также делает металл более хрупким, снижая его пластичность. Поэтому после закалки рекомендуется проводить отпуск металла.

Закалка

Как и закалка, целью отпуска является повышение упругости стали. Однако в этом случае металл нагревается до температуры ниже критической точки. , который сохраняет твердость и снижает хрупкость.

Это помогает снизить твердость, вызванную закалкой, что позволяет техническим специалистам развивать новые физические свойства металла. По этой причине отпуск часто следует за закалкой в ​​процессе термообработки.

Отжиг

В процессе отжига металл нагревают до определенной температуры, выдерживают при этой температуре для трансформации, а затем охлаждают.

Отжиг подходит для таких металлов, как алюминий, сталь, медь, серебро и латунь, и его целью является снижение твердости металла при одновременном повышении его пластичности. Другими словами, отжиг — это противоположность закалке.

Что касается процесса охлаждения, то он может быть быстрее при отжиге серебра, меди или латуни. Однако при работе со сталью охлаждение должно происходить медленно и постепенно, чтобы быть эффективным.

Нормализация

Нормализация - это, по сути, еще одна форма отжига. Разница в том, что металл нагревается до более высокой температуры. .

После нагрева металл выдерживается при этой критической температуре до превращения, а затем воздух охлаждается. Процесс приводит к более мелким аустенитным зернам, а воздушное охлаждение способствует получению ферритных и более мелких зерен.

Целью нормализации является снятие внутреннего напряжения с металлов. , что может привести к поломке металла, если о нем не позаботиться. Когда металл нормализован, технические специалисты используют закалку, чтобы укрепить материал и обеспечить успешность производственного процесса.

Почему металлы подвергают термообработке?

Термическая обработка металлов является неотъемлемой частью производства металла. . Без процесса производство деталей для приборов и оборудования было бы невозможно, так как тогда они не работали бы должным образом.

Термическая обработка гарантирует, что такие металлы, как сталь и алюминий, станут достаточно прочными, чтобы выдерживать определенные условия эксплуатации. Например, термообработанные металлы используются в самолетах, автомобилях и других изделиях, в которых используются металлы с повышенной прочностью и сопротивлением.

Процессы термической обработки также повышают долговечность металлов. Вот почему термообработанные металлы стали основой экономичных машин. , поскольку они более эффективны и менее подвержены повреждениям.

Однако термическая обработка металла дает не только преимущества применения. Это также дает производителям множество преимуществ. Например, процесс термообработки снимает внутренние напряжения. внутри материала, что значительно упрощает сварку или обработку.

Если бы мы суммировали все преимущества процессов термообработки, список включал бы следующее:

• Повысить прочность материала, сделав его более пластичным и гибким;
• Снижение внутренних напряжений, что облегчает сварку или обработку материала;
• Улучшенная хрупкость;
• Придал материалу износостойкие свойства;
• Улучшены электрические и магнитные свойства металлов.

Ключевые выводы

Подводя итог, можно сказать, что термическая обработка металлов представляет собой процесс нагревания, вымачивания и охлаждения материала. В процессе термообработки металл меняет свою микроструктуру, в результате чего повышается прочность, долговечность, хрупкость и гибкость.

Существует несколько типов процессов нагрева металлов, наиболее распространенными из которых являются закалка, отпуск, отжиг и нормализация. И хотя все они следуют одним и тем же процессам, их цели различны.

Термическая обработка необходима для улучшения механических свойств металла, что приводит к улучшению совместимости материала с другими материалами и деталями.

Вот почему термообработанные металлы используются в приложениях и продуктах, требующих повышенной прочности и сопротивления, таких как самолеты, автомобили или машины.

Однако, несмотря на то, что термическая обработка может улучшить качество продукции, она должна выполняться квалифицированными специалистами. В этом может помочь компания Gensun Precision Machining. Свяжитесь с нами сегодня, чтобы узнать больше о наших услугах и узнать, как мы можем помочь вам с вашими проектами.