Что такое процессы термообработки?

Термическая обработка определяется как комбинированный процесс нагревания и охлаждения металла для изменения физических и механических свойств материала. Термическая обработка используется для гомогенизации литого металлического сплава с целью повышения его обрабатываемости при очень высокой температуре, изменения микроструктуры таким образом, чтобы достичь желаемых механических свойств. При выполнении процесса термической обработки безопасность является первоочередной задачей человека, который с ним имеет дело, потому что в процессе выделяется большое количество тепла, и если что-то пойдет не так, это может привести к очень серьезным проблемам. Процесс термической обработки осуществляется в печах и печах, где температура изменяется в соответствии с требованиями, и металл должен выполнять процесс, кроме того, газы используются для контроля атмосферы для конкретного процесса термической обработки. Когда металл вступает в контакт с атмосферой, существует вероятность того, что металл может реагировать с атмосферой и может участвовать в химической реакции. В атмосфере присутствует много газов и влаги, которые могут повлиять на процесс термической обработки, поэтому перед проведением любого процесса термической обработки необходимо поддерживать атмосферу в конкретном помещении. Это уменьшает эффект окисления на обрабатываемые компоненты.

Термическая обработка связана с повышением прочности материала, но она связана не только с прочностью. Это также изменяет производственные аспекты, такие как улучшение механической обработки, формуемости, а когда операция заканчивается, материал восстанавливает его пластичность при охлаждении.

Цель процесса термообработки.

• Уточните размер зерна.
• Повышает обрабатываемость материала.
• Устранить внутреннее остаточное напряжение.
• Устранение газов, которые делают сталь хрупкой.
• Изменить состав поверхности путем диффузии.
• Для достижения желаемых механических, физических или химических свойств материала.
• Повторное смягчение закаленной стали.

Параметры, влияющие на состав и свойства материала металла, следующие.

1. Атмосфера
2. Поверхностное покрытие
3. Поверхностная диффузия
4. Охлаждение
5. Отопление
6. Рабочий ввод
7. Время

Классификация процесса термообработки:

Термическую обработку можно разделить на следующие виды.

Общий процесс термообработки:

1. Гомогенизация
2. Отжиг
3. Нормализация

Обработка, используемая для изменения свойств поверхности (химия).

1. Науглероживание
2. Азотирование
3. Карбонитрация 
4. Нитроцементация

Обработка, используемая для изменения фазовой структуры.

1. Укрепление
2. Закалка
3. Индукционная закалка.

Процесс специальной обработки

1. Спекание

Основные сведения обо всех этих процессах термообработки приведены ниже.

Общий процесс термообработки :

<сильный>1. Гомогенизация

Гомогенизация - это общий процесс обработки, когда материал поступает в работу, чем перед началом фактической обработки выполняется гомогенизация для поддержания одинаковой температуры во всем обрабатываемом материале. Это также выполняется для уменьшения эффекта керна, вызванного неоднородным химическим составом.

<сильный>2. Отжиг.

Как говорится, сначала материал нагревается до очень высокой температуры, а затем медленно охлаждается. Это один из процессов термообработки, который используется для повышения пластичности материала и снижения твердости. Изменение твердости и пластичности материала приводит к уменьшению дислокаций в кристаллической структуре материала. Материал нагревается до заданной температуры, выдерживается определенное время, затем начинается медленное охлаждение при комнатной температуре. Если материал представляет собой сталь, это осуществляется путем нагрева стали чуть выше критической температуры стали, то есть 727 градусов Цельсия, и позволяет ей медленно остывать.

Этапы процесса отжига   

1. Этап восстановления         
2. Стадия перекристаллизации
3. Стадия роста зерна.

<сильный>3. Нормализация:

Это процесс термообработки, при котором материал нагревается выше 910 градусов Цельсия для завершения аустенизации. Как только материал достигает стадии аустенизации, его охлаждают в присутствии воздуха для получения тонкого перлита, обладающего хорошей твердостью и пластичностью. Процесс нормализации используется для черного материала для улучшения механических свойств материала.

Химический состав поверхности:

1.Науглероживание

Науглероживание – процесс термической обработки поверхности, который выполняется на поверхности материала с целью повышения твердости и износостойкости металла. Как следует из названия, углерод добавляется на поверхность металла, особенно в низкоуглеродистую сталь, при заданной температуре. Он также называется процессом поверхностного упрочнения, при котором часть материала с низким содержанием углерода нагревается при высоких температурах в присутствии богатой углеродом газовой атмосферы. Когда материал нагревается при высокой температуре в среде с высоким содержанием углерода, допускают диффузию атомов углерода непосредственно на поверхность детали, где должен быть выполнен процесс науглероживания. Количество углерода, диффундирующего на поверхность металла, зависит от углеродного потенциала атмосферы, температуры нагрева и времени, в течение которого материал подвергается воздействию этой температуры. Для упрочнения материала корпуса и сердечника необходимо провести быструю закалку. После завершения закалки науглероженная часть материала закаляется для достижения требований заказчика. Это значительно повышает пластичность и прочность материала.

Различные методы науглероживания
Упаковочная науглероживание
Газовое науглероживание
Вакуумное науглероживание
Жидкостное науглероживание

Преимущества науглероживания:

• Его можно выполнять как на простой, так и на сложной детали.
• Увеличивает твердость поверхности материала.
• Повышает износостойкость и усталостную прочность материала.

<сильный>2. Азотирование:

Это также процесс термообработки, поскольку название подразумевает, что азот добавляется к поверхности материала, особенно стали. В процессе азотирования используются два метода, а именно газовый процесс и плазменный процесс. В процессе азотирования материальная часть нагревается до 600 градусов Цельсия в присутствии газа и диссоциированного аммиака, а твердость достигается за счет образования аммиака на поверхности металлической детали. В газовом процессе источником выступает диссоциированный аммиак, тогда как в случае плазменного ион азота диффундирует на поверхность материала. При газовом азотировании процесс закалки не требуется, и при низких температурах в части материала образуется твердая оболочка. При плазменном азотировании проплавление глухого отверстия невозможно, и это очень ограниченный процесс.

Преимущества азотирования

• Увеличивает усталостную долговечность.
• Повышает износостойкость и коррозионную стойкость
• Может быть достигнута более высокая твердость, чем науглероженная твердость.
• Нет необходимости в закалке.
• Минимальная деформация детали.

<сильный>3. Карбонитрация:

Процесс карбонитрации выполняется на поверхности материала для получения твердого и износостойкого корпуса. Как следует из названия, в этом процессе участвуют как углерод, так и азот. Диффузия углерода и азота увеличивает прокаливаемость материала, более жесткую, чем процесс науглероживания. Для осуществления процесса нитроцементации требуется более низкая температура, чем при науглероживании, за счет этого уменьшается деформация материала. При этом на поверхность материала добавляется от 0,5 до 0,8% углерода и от 0,2 до 0,4% углерода. После диффузии компоненты сразу закаливаются в масле, чтобы избежать растрескивания.

Преимущества:

• Высокая твердость поверхности и износостойкость.
• Увеличивает усталостную долговечность на 30–100 %.
• Из-за более низкой температуры деформация уменьшилась.
• Хорошо подходит для применения при высоких температурах.
• Увеличивает предел прочности при растяжении и предел текучести.

<сильный>4. Ферритная нитроцементация:

Это также процесс поверхностного упрочнения, который используется для получения твердой и износостойкой поверхности низкосортной стали. Ферритное нитронауглероживание распространяет азот и углерод в корпус заготовки при температуре ниже критической 650 градусов Цельсия. При этой температуре микроструктура заготовки или материала не переходит в аустенитную фазу, она остается в ферритной фазе, поэтому ее называют ферритной нитроцементацией.

Обработка, используемая для изменения фазовой структуры:

1. Укрепление
2. Закалка
3. Индукционная закалка.

1.Укрепление

Используется в основном для черного металла. Металл нагревают до заданной температуры, а затем быстро охлаждают, помещая нагретый металл в резервуар, наполненный водой. Его также можно охлаждать на воздухе для упрочнения металла. Он увеличивает твердость и прочность металла, но в то же время увеличивает его хрупкость.

<сильный>2. Закалка

При нагреве стали изменяются ее свойства, повышается твердость и хрупкость, что более важно для практического применения. При нагревании металл расширяется, а при остывании сжимается. При охлаждении металла возникают внутренние напряжения. Таким образом, металл закаляется после того, как на металлической поверхности достигнута твердость, чтобы снять внутренние напряжения и уменьшить хрупкость. При отпуске обрабатываемый металл нагревается до заданной температуры и позволяет охлаждаться в неподвижном воздухе. Температура отпуска ниже температуры твердости.

<сильный>3. Индукционная закалка

Индукционная закалка — это процесс обработки поверхности, используемый для упрочнения поверхности деталей из стали и сплавов. Металлические детали помещаются внутрь медного змеевика с водяным охлаждением.

Эта медная катушка подключена к переменному току. На медную катушку подается ток, и металлическая часть нагревается выше температуры превращения. В этом процессе основная часть металла остается незатронутой теплом. Деталь хранится внутри медного змеевика с водяным охлаждением до тех пор, пока не будет достигнута желаемая глубина твердости. После достижения твердости она закаливается в масле или какой-либо другой среде в зависимости от материала и требуемой твердости.

Специальный процесс обработки

1.Спекание

Спекание — это процесс термообработки; наносится на силовой компакт для придания прочности и целостности материала. Металл нагревают ниже температуры плавления материала, что позволяет избежать разжижения. Процесс спекания уменьшает пористость материала и улучшает свойства металла, такие как прочность, твердость, теплопроводность и т. д.

Это основное введение в процесс термообработки. Если у вас есть какие-либо вопросы относительно этой статьи, спросите в комментариях. Если вам понравилась эта статья, не забудьте поделиться ею в социальных сетях. Подпишитесь на наш сайт, чтобы получать больше информативных статей. Спасибо за прочтение.