Химико термическая обработка металлов и сплавов: Химико-термическая обработка стали

Химико термическая обработка металлов и сплавов: Химико-термическая обработка стали :: Технология металлов

alexxlab | 14.02.2019 | 0 | Разное

Содержание

Варианты химико-термической обработки металлов – ТД ТАМ

Технология химико-термической обработки металлов используется для увеличения прочности и долговечности готовых изделий. Благодаря данной технологии поверхность детали обретает устойчивость к коррозии, кавитационную стойкость и прочность. Также увеличивается эксплуатационный период. Изделие становится более надёжным.

Когда внешний слой металла подвергается обработке этого вида, на его поверхности формируются твёрдые субстанции замещения. Азот и углерод отвечает за образование твёрдого раствора внедрения. Создание защитного слоя происходит достаточно быстро. Энергетические затраты зависят от особенностей металла – для гамма железа требуется больше времени, чем для альфа железа.

Основные разновидности технологии

Предлагаем рассмотреть различные виды химико-термической обработки.

Цементация

Данный вид воздействия для легированной стали и сплава и с малым количеством углерода осуществляется посредством углерода и его соединения в различном состоянии. Субстанция, которая используется для внедрения углерода, называется карбюризатором. Данная технология в процессе использования методики насыщения углеродом эффективна при очень высоких температурах (до 950 градусов). После выполнения цементации металл также закаляется и отпускается.

Благодаря применению технологии данного вида и обработке под воздействием высокой температуры, заготовка обретает устойчивость к скручиванию, так как внешний слой становится очень прочным, однако внутренняя составляющая металла сохраняет гибкость. Рассматриваемый способ обработки можно использовать даже в домашних условиях при наличии соответствующего оборудования. Газовый способ карбюризации можно произвести только в промышленных условиях.

Азотирование

Этот метод выполняется посредством помещения металла в атмосферу аммиака под температурой 650 градусов. В процессе выдержки происходит химическая реакция азота с составляющими сплава. Это приводит к формированию нитридов металла, которые обладают исключительной прочностью. Технология азотирования позволяет металлу получить резистентность к образованию ржавления, повысить предел износостойкости и увеличить прочность.

Данный способ обработки очень часто примеряется в процессе производства автомобилей. Высокая прочность стали, обработанная посредством применения этой технологии, сохраняется даже при температуре в 500 градусов. Азотирование происходит при меньшем нагреве, а обрабатываемая металлическая поверхность не изменяет форму.

Нитроцементация и цианирование

Эти технологии используются для внедрения в металлическую поверхность достаточного количества углерода и азота. Это позволяет снизить показатель усталости, увеличить износостойкость и добиться защиты от коррозии. Нитроцементация осуществляется под воздействием газов аммиака и метана. В зависимости от функции будущего металлического продукта, заготовка подвергается низко- или высокотемпературной обработке.

Низкотемпературная обработка используется для различных инструментов из быстрорежущей стали. Высокотемпературный способ подойдёт для изделий, созданных из низколегированной и углеродистой стали. Технология востребована благодаря низкой цене и безопасностью обработки.

После окончания обработки данным способом осуществляется закалка и отпуск заготовки. Закаливание выполняется внутри специальной печи. После нитроцементации образуется мелкозернистый слой, внутри которого равномерно распределены карбонитриды. Толщина такого слоя обычно не выше 1000 мкм. Также можно образовать толстый слой, однако это приведёт к формированию дефектов, что в свою очередь становится причиной ухудшения характеристик металла. Нитроцементация посредством газового воздействия используется для изделия нестандартной геометрической формы.

Также часто используется жидкостное цианирование, которое протекает посредством воздействия цианистых солей при температуре в 900 градусов. В этом случае на металл воздействуют карбонаты и хлориды. Цианирование обладает следующими преимуществами:

Низкие временные затраты и маленький расход энергии.
Редкие случаи брака, так как изделие не деформируется.
Данная технология способна заменить цементацию и азотирование, при соблюдении определённых условий.

У цианирования есть один недостаток – высокая стоимость процесса. Также данный вид обработки требует специальной подготовки из-за высокого уровня опасности, связанной с высокой токсичностью цианидов.

Борирование

Благодаря этому процессу можно создать очень прочный поверхностный слой, который насыщен бором. Процедура осуществляется при температуре 900 градусов. Внутри слоя появляются бориды железа, что увеличивает устойчивость к абразивному воздействию и коррозии. Борирование часто применяется для пресс-форм и другого оборудования.

Силицирование

Готовый защитный слой имеет пористую структуру и небольшую прочность. Однако если силицированную поверхность обработать маслом при температуре в 200 градусов, то можно повысить твёрдость металла. Такой способ делает деталь кислотоупорной и устойчивой к морской коррозии.

В Днепре предприятия и частные лица могут заказать у нас такие услуги термообработки металла, как цементацию, закалку, отжиг, нормализацию, азотирование.

Для заказа услуги обращайтесь по указанным на сайте телефонам.

Термическая обработка сталей и сплавов

ООО “Асбестовский ремонтно-машиностроиетльный завод” оказывает широкий перечень услуг по термической обработке сталей и сплавов.

Под термической обработкой понимают процессы, при которых путем теплового воздействия изменяют структуру металлов и сплавов.

Между структурой и многими свойствами материала существует закономерная связь. Использование термической обработки позволяет в широких пределах изменять механические, физико-химические и технологические свойства металлов и сплавов. В технологическом процессе изготовления деталей машин термическая обработка может быть как промежуточной операцией, которая подготавливает структуру и улучшает технологические свойства для последующих операций, например обработки давлением или резанием, так и окончательной ступенью, когда формируются требуемые структура и комплекс свойств.

Термической обработке подвергают слитки, отливки, полуфабрикаты, сварные соединения, детали машин, инструменты.

Виды термообработки

Контроль качества проведенной термообработки осуществляет центральная заводская лаборатория..

Термическая термообработка металла:

При отжиге изделия нагревают выше критических температур и медленно охлаждают вместе с печью, в результате чего образуется более равновесная структура. Назначение – снижение твердости, снятие напряжений, получение равновесной структуры, улучшение обрабатываемости, устранение наклепа и обеспечение диффузионных процессов с целью наиболее полного выравнивания химической неоднородности.

Нормализация отличается от отжига тем, что изделия охлаждаются на воздухе. При этом структура получается более мелкозернистой.

Нормализация применяется для исправления структуры перегрева стали, снятия внутренних напряжений, разрушения карбидной сетки, улучшения обрабатываемости конструкционных малоуглеродистых и низколегированных сталей и как предварительная операция для увеличения глубины прокаливаемости углеродистых инструментальных сталей.

Закалка – термическая обработка, целью которой является улучшение механических свойств металла. Процесс основан на перестроении атомной решетки за счет воздействия высокой температуры с последующим охлаждением. Закалка стали позволяет придать недорогим сортам металла высокие эксплуатационные качества. За счет этого снижается стоимость изготавливаемых изделий и повышается прибыльность налаженного производства.

Отпуск применяют для уменьшения или полного снятия напряжений, уменьшения твердости закаленной стали и увеличения пластичности.

Улучшением называется процесс термической обработки, заключающийся в закалке стали с последующим высоким отпуском. Улучшение применяется для измельчения структуры, а также для получения наилучшего сочетания прочности и вязкости конструкционной стали, главным образом легированной.

Насаживание/съем деталей в горячем состоянии

Насаживание деталей в горячем состоянии производится путем нагрева до определенной температуры детали с отверстием. При этом отверстие в диаметре увеличивается, и посадка осуществляется без давления, свободно.

Поверхностная закалка ТВЧ

Многие детали машин, приборов и станков работают в условиях постоянного трения и испытывают различные нагрузки (ударные, сжимающие, растягивающие, изгибающие, крутящие, и контактные). Таким деталям необходима высокая твердость поверхностного слоя и вязкая сердцевина, что возможно достичь посредством поверхностного упрочнения деталей.

Закалка токами высокой частоты имеет достаточно высокую гибкость применения благодаря ряду изменяемых параметров и возможности индивидуального подхода к каждой детали, что позволяет получать необходимую твердость и глубину закаленного слоя.

Детали, подвергнутые закалке ТВЧ, при правильном выборе стали и режимов термической обработки обладают высокой статической и усталостной прочностью, высокой износостойкостью и контактной прочностью и малой чувствительностью к концентраторам напряжений.

Во многих случаях поверхностная индукционная закалка может с успехом применяться вместо цементации либо сквозной закалки и отпуска, позволяя получить не только более высокую прочность и долговечность изделий, но и значительную экономию, снижение стоимости стали и термической обработки.

Поверхностная плазменная закалка

Сущность плазменной закалки состоит в высокоскоростном нагреве потоком плазмы поверхностного слоя металла и быстром его охлаждении в результате передачи тепла в глубинные слои материала детали. Цель плазменной закалки – изготовление деталей и инструмента с упрочненным поверхностным слоем толщиной до нескольких миллиметров при неизменном общем химическом составе материала и сохранении во внутренних слоях первоначальных свойств исходного металла.

Материалы, подвергаемые плазменной закалке – инструментальные стали, чугуны, твердые сплавы, цементированные и нитроцементированные стали, цветные сплавы и другие материалы.

Эффект от плазменной закалки определяется повышением эксплуатационных свойств детали, благодаря изменению физико-механических характеристик поверхностного слоя, вследствие образования специфической структуры и фазового состава металла с высокой твердостью и дисперсностью, а также получения на поверхности сжимающих остаточных напряжений.

Данный вид химико-термической обработки сочетает тепловое воздействие с насыщением поверхностного слоя изделия углеродом. Цементированные изделия после закалки приобретают весьма высокую твердость поверхностного слоя, сохраняя вязкую сердцевину.

Термомеханическая обработка (ТМО)

ТМО – это совокупность операций пластической деформации и термической обработки, выполняемых в определенной последовательности. Известно, что дефекты кристаллического строения оказывают значительное влияние на формирование структуры при фазовых превращениях. Поэтому, создавая при пластической деформации повышенную плотность дефектов и определенное их распределение, можно в существенной мере воздействовать на структурообразование при термической обработке и целенаправленно изменять свойства.

Оборудование для термообработки

Наш завод оснащен современным оборудованием для термообработки металлов. Мы можем производить термообработку крупногабаритных изделий при помощи газовых, электропечей, установки ТВЧ и установки плазменной закалки.

Печь шахтная электрическая	O 1600 мм H 3000 Масса садки 6000 кг	Отжиг Нормализация Отпуск Горячий съем/посадка узлов и деталей Цементация Искусственное старение Закалка Улучшение
Печь шахтная электрическая	O 1000 мм H 1000 Масса садки 1250 кг	Отжиг Нормализация Отпуск Горячий съем/посадка узлов и деталей Цементация Искусственное старение Закалка Улучшение
Установка ТВЧ		Поверхностная закалка Пайка Отпуск Горячая посадка/съем
Установка плазменной закалки		Поверхностная закалка изделий
Печь шахтная электрическая	O 1600 мм H 3000 Масса садки 6000 кг	Отжиг Нормализация Отпуск Горячий съем/посадка узлов и деталей Цементация Искусственное старение Закалка Улучшение
Электропечь	950х450х450 Масса садки 125 кг	Отжиг Нормализация Отпуск Горячий съем/посадка узлов и деталей Цементация Искусственное старение Закалка Улучшение
Газовая печь с выкатным подом. Лит. Цех.	1000х2450х5000 Масса садки 25000 кг	Отжиг Нормализация Отпуск Горячий съем/посадка узлов и деталей Закалка Улучшение

Цементизация стали, химико термическая обработка металлов и сплавов, азотирование, нитроцементация- что это за виды

01.01.1970

Цементация стали — воздействие подогревом для улучшения технических параметров и структуры поверхности. Ее используют по отношению к деталям из разнообразных сплавов. Процесс включает многократный нагрев, выдержку и охлаждение. По окончании процедуры изделие становится тверже, прочнее, улучшаются характеристики. Рассмотрим подробнее, с какой целью производят закалку, отжиг, какие есть виды, их описание.

Что называется термической обработкой металла: основы, общие принципы

В процессе данной технологии кристаллическая решетка болванки преобразуется. Задача – изменить свойства, а не ее конфигурацию и габариты. По завершении заготовка приобретает требуемые по технологии параметры и уникальное строение. Рассмотрим, для чего нужна закалка металла и как она влияет на структуру стали после процедуры:

• для улучшения технологических характеристик посредством разупрочнения, данный процесс применяют в качестве подготовительной операции или промежуточного этапа;
• для получения требуемых технических характеристик посредством упрочнения либо приобретения специализированной структуры;
• для фиксации размера и конфигурации, а также получения новых свойств заготовки.

Все процедуры допускаются только на материалах, в которых температурные превращения выполняются подобным образом. Воздействие температурой применяют с целью производства режущих элементов оснастки, станков, машин и производственного оборудования. Отвечая на вопрос, какие виды стали подвергаются закалке, отметим, что процедура подходит для металлов любых марок, требующих повышения износоустойчивости.

Виды и их описание

Температурное воздействие чаще всего применяется к стальным материалам и некоторым сплавам. Основы базируются на управлении диффузией для получения структур с заданными параметрами, на полиморфной трансформации, на различной степени растворения углерода. Поверхность нагревают сильнее критической точки, запускающей превращение в определенной фазе. У каждой есть свои критические точки нагрева. Эти показатели проверяют по схеме.

Отжиг: как проводится, температура, режим для стали, таблица

Это нагревание изделия, выдержка его в определенном температурном режиме, а потом постепенное охлаждение до 2-3⁰ в минуту. Плавное понижение возможно в песке либо в условиях печи. Процесс позволяет убрать остаточное напряжение, получается стабильная структура. Рассмотрим ниже, как он проводится. Данную процедуру используют:

•для улучшения пластичности и понижения твердости для осуществления операций режущим инструментом;
• для устранения неоднородности в структуре, возникшей поле отвердения отливки при ее удалении;
• для снижения напряжения внутри болванки, возникающего после механического воздействия, давлением и другими разновидностями нетермической обработки;
• для удаления хрупкости, улучшения сопротивлению ударной вязкости, а также изменения свойств неклепаных деталей.

Назначение отжига стали — получение заданных технических показателей кристаллической решетки. Для этого нагрев выставляют на 20-30⁰ больше критической точки, при которой кристаллическая решетка начинает меняться. Для металлов данная точка составляет 723⁰С. Для крупных изделий и заготовок сложной конфигурации подогрев выполняют медленно. Режим подразумевает последующее охлаждение в соответствии с составом материала:

• у углеродистых – 100-200⁰ за час;
• у низкоуглеродистых- 50-60⁰;
• у высоколегированных – более длительно.

Охлаждение в большинстве осуществляют плавно, не вынимая из печи. Может использоваться полная и неполная закалка. Для удаления внутреннего напряжения достаточно второго вида. Углеродистые составы подогревают до 760⁰. При полном отжиге учитывают количество углерода. Если его количество не превышает 0,8%, температура составляет 930-960⁰С, если выше – до 760⁰С. Время выдержки зависит от параметров изделия. Охлаждение осуществляют до 20⁰. После отжига необходима проверка на качество процедуры. Добротность заготовки определяют по виду излома, а режим нагрева – по таблице.

Закалка: режимы, основные показатели, виды и способы для металла и нержавеющей стали

Это очень быстрое остывание после подогрева до максимальных градусов. Она уместна для получения неравномерной структуры, которая придает прочности материалу. Процедуру выполняют резко, что позволяет повысить износоустойчивость. Существует несколько режимов. Они различаются температурой нагрева, временем выдержки и скоростью охлаждения. На выбор режима влияют химические характеристики стальной болванки. После проведения процедуры учитывают два основных показателя:

Закаливаемость – получение твердости. Не все разновидности сырья поддаются подобному воздействию, в итоге материал остается недостаточно твердым. Наименьшей восприимчивостью обладают стальные заготовки, у которых количество углерода не превышает 0,3%. Время выдержки определяют по цвету.
Прокаливаемость. В процессе поверхность остывает быстрее, чем сердцевина болванки. Охлаждающая жидкость быстро забирает тепло с поверхности. Чем медленнее происходит процесс, тем глубже происходит воздействие. Глубина его зависит от внутренней структуры материала, используемой среды и температуры.

Многие считают, что данные две процедуры также называются термической обработкой металлов. Такое мнение ошибочно. Оба термина обозначают параметры процесса закаливания, по которым определяют качество работ. Не будем подробно описывать, как при закалке изменяются свойства низкоуглеродистых сталей и цвет, отметим, что мелкозернистые изделия прокаливаются на меньшую глубину, чем крупнозернистые. Проверку осуществляют на изломе, осматривая структуру поверхности и твердость.

Различают несколько видов в зависимости от количества используемых сред и способов. Задействование одного вида охладителя уместно не для всех типов болванок. Из-за быстрого снижения градусов нагрева в структуре возникает сильное напряжение, температура распределяется неравномерно, что может привести к растрескиванию и искривлению.

Способы подбирают с учетом состава материала. Заэвтектоидные стальные изделия лучше всего выдерживать именно в одном охлаждающем. Заготовки со сложной геометрией поддают обработке в двух средах. Изначально их охлаждают в воде до 400⁰, потом кладут в масло, оставляя в нем до окончательного остывания.

Ступенчатая закалка не допускает случайного растрескивания и искажения. Изделие помещают в ванну, прогретую свыше 250⁰, затем окунают в масло или оставляют остывать на воздухе. Процедура уместна для болванок из углеродистого материала с сечением до 10 мм, а также крупных заготовок из легированной стали.

Процесс изотермическим методом выполняют жидкой солью, обеспечивая большую выдержку, чем при ступенчатой процедуре. Данный способ позволяет охладить заготовку с любой скоростью, поверхность не растрескивается, деталь не коробится, сохраняется нужная вязкость.

Светлая выполняется в защитной среде. Заготовку нагревают в специализированной печи. Чтобы поверхность приобрела светлый чистый цвет, процесс выполняют ступенчато. Предмет подогревают в хлористом натрии, затем опускают в расплавленную щелочь для остывания.

Лазерная — осуществляется лазерами при 103 – 104 Вт/см2. На обработанном основании формируется закаленная полоса, состоящая из зоны оплавления, отпуска и участка нагрева. Метод необходим для повышения устойчивости к степени нагрева, износу, коррозии и механическому влиянию, а также другим показателям. Компания «Сармат» предлагает широкий ассортимент металлообрабатывающих станков отечественного производства с доставкой по всей территории России. Комплектация подбирается с учетом целей.

Нормализация металла: технология процесса, температура закалки для обычной и низкоуглеродистых стали

Процедура представляет собой нагрев свыше показателей критической точки, выдерживание и охлаждение естественным образом на воздухе. Она позволяет получить нормализованную структуру материала. Ее используют для поверхностей различных типов. Температура должна превышать критические показатели на 50⁰. Время выдержки рассчитывают, руководствуясь нормой: на 1 час приходится 25 мм толщины болванки.

Заготовки большого сечения нагревают в соляной ванне, придерживаясь технологии. Это позволяет снизить внутреннее напряжение, избежать деформации и растрескивания. Когда нагрев поверхности снижается ниже критической точки, возможно быстрое охлаждение в масле или воде.

Отпуск стали после закалки: таблица

Он используется после закаливания. Ее применяют для металлических болванок, из которых будут изготовлены инструменты. Заготовку изымают из охлаждающей среды в определенный момент до наступления полного остывания. Остаточное тепло из сердцевины выходит наружу, нагревая поверхность. После того как достигнуты заданные показатели, охлаждение продолжают до полного остывания. Характеристки выдержки контролируют по таблице.

№ п/п	Марка	Твёрдость (HRCэ)	Температ., град.С	Температ. отпуска, град.С	Температ. зак. ТВЧ, град.С	Температ. цемент., град.С	Температ. отжига, град.С	Закал. среда	Прим.
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
1	20	57…63	790…820	160…200		920…950		Вода
2	35	30…34	830…840	490…510				Вода
33…35	450…500
42…48	180…200	860…880
3	45	20…25	820…840	550…600				Вода
20…28	550…580								Вода
24…28	500…550
30…34	490…520
42…51	180…220				Сеч. до 40 мм
49…57	200…220	840…880
<= 22					780…820		С печью
4	65Г	28…33	790…810	550…580				Масло	Сеч. до 60 мм
43…49	340…380				Сеч. до 10 мм (пружины)
55…61	160…220				Сеч. до 30 мм
5	20Х	57…63	800…820	160…200		900…950		Масло
59…63		180…220	850…870	900…950		Водный раствор	0,2…0,7% поли-акриланида
«—					840…860
6	40Х	24…28	840…860	500…550				Масло
30…34	490…520
47…51	180…200				Сеч. до 30 мм
47…57		860…900			Водный раствор	0,2…0,7% поли-акриланида
48…54						Азотирование
<= 22					840…860
7	50Х	25…32	830…850	550…620				Масло	Сеч. до 100 мм
49…55	180…200				Сеч. до 45 мм
53…59	180…200	880…900			Водный раствор	0,2…0,7% поли-акриланида
< 20					860…880
8	12ХН3А	57…63	780…800	180…200		900…920		Масло
50…63		180…200	850…870		Водный раствор	0,2…0,7% поли-акриланида
<= 22					840…870		С печью до 550…650
		23…29	930…950	650…670				Масло	Сеч. до 100 мм
<= 22		650…670					Нормализация 930…970
HV > 670							Азотирование
10	7ХГ2ВМ	<= 25					770…790		С печью до 550
28…30	860…875	560…580				Воздух	Сеч. до 200 мм
58…61	210…230				Сеч. до 120 мм
11	60С2А	<= 22					840…860		С печью
44…51	850…870	420…480				Масло	Сеч. до 20 мм
12	35ХГС	<= 22					880…900		С печью до 500…650
50…53	870…890	180…200				Масло
13	50ХФА	25…33	850…880	580…600				Масло
51…56	850…870	180…200				Сеч. до 30 мм
53…59		180…220	880…940			Водный раствор	0,2…0,7% поли-акриланида
14	ШХ15	<= 18					790…810		С печью до 600
59…63	840…850	160…180				Масло	Сеч. до 20 мм
51…57	300…400
42…51	400…500
15	У7, У7А	НВ <= 187					740…760		С печью до 600
44…51	800…830	300…400				Вода до 250, масло	Сеч. до 18 мм
55…61	200…300
61…64	160…200
61…64	160…200				Масло	Сеч. до 5 мм
16	У8, У8А	НВ <= 187					740…760		С печью до 600
37…46	790…820	400…500				Вода до 250, масло	Сеч. до 60 мм
61…65	160…200
61…65	160…200				Масло	Сеч. до 8 мм
61…65		160…180	880…900			Водный раствор	0,2…0,7% поли-акриланида
17	У10, У10А	НВ <= 197					750…770
40…48	770…800	400…500				Вода до 250, масло	Сеч. до 60 мм
50…63	160…200
61…65	160…200				Масло	Сеч. до 8 мм
59…65		160…180	880…900			Водный раствор	0,2…0,7% поли-акриланида
18	9ХС	<= 24					790…810		С печью до 600
45…55	860…880	450…500				Масло	Сеч. до 30 мм
40…48	500…600
59…63	180…240				Сеч. до 40 мм
19	ХВГ	<= 25					780…800		С печью до 650
59…63	820…850	180…220				Масло	Сеч. до 60 мм
36…47	500…600
55…57	280…340				Сеч. до 70 мм
20	Сталь Х12М	61…63	1000…1030	190…210				Масло	Сеч. до 140 мм
57…58	320…350
21	Сталь Р6М5	18…23					800…830		С печью до 600
64…66	1210…1230	560…570 3-х кратн.				Масло, воздух	В масле до 300…450 град., воздух до 20
26…29	780…800					Выдержка 2…3 часа, воздух
22	Сталь Р18	18…26					860…880		С печью до 600
62…65	1260…1280	560…570 3-х кратн.				Масло, воздух	В масле до 150…200 град., воздух до 20
23	Пружин. сталь Кл. II			250…320					После холодной навивки пружин 30-ть минут
24	Сталь 5ХНМ, 5ХНВ	>= 57	840…860	460…520				Масло	Сеч. до 100 мм
42…46				Сеч. 100..200 мм
39…43				Сеч. 200..300 мм
37…42				Сеч. 300..500 мм
НV >= 450				Азотирование. Сеч. св. 70 мм
25	Сталь 30ХГСА	19…27	890…910	660…680				Масло
27…34	580…600
34…39	500…540
«—					770…790		С печью до 650
26	12Х18Н9Т	<= 18	1100…1150					Вода
27	40ХН2МА, 40ХН2ВА	30…36	840…860	600…650				Масло
34…39	550…600
28	ЭИ961Ш	27…33	1000…1010	660…690				Масло	13Х11Н2В2НФ
34…39	560…590				При t>6 мм вода
29	20Х13	27…35	1050	550…600				Воздух
43,5…50,5	200
30	40Х13	49,5…56	1000…1050	200…300				Масло

Криогенная обработка

Это вид термообработки металлов, предполагающий обработку предмета с помощью влияния низкой температуры. В качестве низкотемпературной среды используется жидкий азот, кипящий при -195,8⁰. Метод уместен для улучшения механических характеристик инструментальных и тугоплавких сталей. Процедура улучшает показатели в 1,5-3 раза. Достоинством является однократность процесса.

Глубокое воздействие холодом позволяет сохранить высокие механические свойства на протяжении всего срока службы режущих инструментов. Контроль параметров охлаждение-отпуск-нагрев-выдержка осуществляется компьютером. Компания «Сармат» предлагает широкий ассортимент металлообрабатывающего оборудования на базе ЧПУ, в том числе универсальные и мобильные станки. Допускается покупка оборудования в лизинг.

Благодаря трансформации остаточного аустенита в мартенсит обеспечивается нужная прочность и износоустойчивость. Данный вид при низкой температуре используется с целью стабилизации формы для деталей, где не допускаются погрешности допуска на заготовках титана и алюминия. Повышение ударной прочности происходит при выделении карбидов легирующих элементов. Их количество увеличивается при понижении температуры крио и увеличении срока выдержки. Карбиды заполняют микроскопические пустоты на границах трещин, делая кристаллическую решетку когерентной.

Преимущества термической обработки как вида закалки для цветных и обычных металлов и сплавов

Воздействию подвергают различные категории, выполняя обработку. К достоинству обработки относят:

• износоустойчивость металлического изделия;
• увеличение технических показателей заготовки;
• снижение затрат на изготовление новых деталей;
• уменьшение вероятности получения брака во время производства.

Осуществляют в специализированных печах, оснащенных регулировкой нагрева. Режим выставляется в соответствии с особенностями закалки определенного типа поверхностей.

Что такое химико-термическая обработка металлов: общие принципы и назначение для стали

Технология заключается в трансформации наружного слоя посредством изменения его структуры и состава. Ниже рассмотрим ее особенности. Процедура позволяет получить твердость и износоустойчивость. Состав элементов меняется из-за проникновения их в материал из используемой среды. Структура и состав внешней поверхности трансформируется. Технология осуществляется в несколько этапов:

• диссоциация – разложение в условиях газа молекул и различных соединений с последующим созданием активных атомов;
• адсорбция – забор свободных атомов из газа;
• диффузия – попадание вглубь металла абсорбированных атомов под воздействием их тепловой энергии без стороннего воздействия.

Процесс осуществляется посредством нагревания детали и выдержки ее в активной среде, содержащей необходимые химические компоненты. Концентрация охладителя бывает различной. Качество слоя зависит от правильности сочетания всех этапов.

Виды химико-термической обработки металла и сплавов, описание

Основными считаются наполнение углеродом, азотом, диффузную металлизацию. Подогрев в жидкости предполагает выдерживание предмета в расплавленной соли либо железе. С помощью газового способа получают восстановительные и обменные реакции, диссоциации и диспропорционирования.

Цементация стали – что это

Это наполнение углеродом внешнего слоя заготовок, в котором количество химического элемента не превышает 25%. Процедура улучшает плотность поверхности, ее износоустойчивость и твердость. При этом нижние слои остаются вязкими. Обработка уместна для заготовок, подвергающихся контактному износу. В конце выполняют закаливание и отпуск, контролируя качества операции.

Метод уместен по окончании механической обработки посредством покрытия изделия обмазками или слоем меди. Степень нагрева детали зависит от состава. Чем меньше в ней углерода, тем выше нагрев. Для абсорбирования и диффузии минимальный порог нагрева составляет не менее 900-950⁰. Рассмотрим ниже процесс метода цементации металла, что это такое.

Насыщение углеродом осуществляют каменноугольным полукоксом, торфяным коксом либо древесным углем. Концентрация химического вещества на поверхности составляет до 1%, иначе материал становится хрупким. Далее его нормализуют. Цементацию в газе выполняют бензолом, метаном либо керосином.

Азотирование стали – что это

Это наполнение внешнего слоя азотом при подогреве в среде аммиака до 480-650⁰. Оно повышает устойчивость к коррозии и износу. При насыщении размер детали увеличивается. Степень изменения зависит от температуры и состава. Чаще всего применяют диапазон 500-520⁰. Выдерживая при таких параметрах в течение 24-90 часов можно увеличить толщину до 0,5 мм.

Нитроцементация или цианирование

Так называют разновидность азотирования. Рассмотрим, в чем отличие от поверхностной нитроцементации (закалки) стали, что это такое. Процесс представляет собой наполнение внешнего слоя одновременно углеродом и азотом. Процедуру проводят на материалах, количество азота в которых составляет 0,3-0,4%. Пропорция веществ регулируется температурой. Чем она выше, тем больше остается углерода. При пересыщении обоими компонентами изделие становится хрупким. Ее также именуют нитроцементацией. Ее проводят в газе или жидкости. Высокотемпературная процедура позволяет избежать деформации.

Диффузионная металлизация

Она предполагает обогащение поверхностей другими химическими элементами. В отличие от цементации замещающий слой получается несколько раз тоньше из-за медленно протекающей диффузии. Его выполняют при подогреве до 1000-1200⁰. Процесс требует длительного времени. К основным видам процесса относят наполнение бором, хромом, алюминием и кремнием.

ХИМИКО-ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА | Гурьев

1. Физические основы химико-термоциклической обработки сталей / А.М. Гурьев, Б.Д. Лыгденов, Н.А. Попова, Э.В. Козлов. – Барнаул: изд. АлтГТУ, 2008. – 250 с. Gur’ev A.M., Lygdenov B.D., Popova N.A., Kozlov E.V. Fizicheskie osnovy khimiko-termotsiklicheskoi obrabotki stalei [Physical basis of themochemical treatment of steel]. Barnaul: izd. AltGTU, 2008. 250 p. (In Russ.).

2. Крукович М.Г., Прусаков Б.А., Сизов И.Г. Пластичность борированных слоев. – М.: Физматлит, 2010. – 384 с. Krukovich M.G., Prusakov B.A., Sizov I.G. Plastichnost’ boriro vannykh sloev [Plasticity of borated layers]. Moscow: Fizmatlit, 2010. 384 p. (In Russ.).

3. Гринберг Е.М. Металловедение борсодержащих конструкционных сталей. – М.: изд. МИСИС, 1997. – 198 с. Grinberg E.M. Metallovedenie borsoderzhashchikh konstruktsionnykh stalei [Physical metallurgy of boron-containing constructional steels]. Moscow: izd. MISIS, 1997. 198 p. (In Russ.).

4. Гурьев А.М., Иванов С.Г., Гармаева И.А. Диффузионные покрытия сталей и сплавов. – Барнаул: изд. ООО «НИЦ “Системы управления”», 2013. – 221 с. Gur’ev A.M., Ivanov S.G., Garmaeva I.A. Diffuzionnye pokrytiya stalei i splavov [Diffusion coatings of steels and alloys]. Barnaul: izd. LLC “NITs “Sistemy upravleniya”, 2013. 221 p. (In Russ.).

5. Лыгденов Б.Д. Фазовые превращения в сталях с градиентными структурами, полученными химико-термической и химикотермоциклической обработкой. Автореф. дис. канд. техн. наук. – Новокузнецк, 2004. – 33 с. Lygdenov B.D. Fazovye prevrashcheniya v stalyakh s gradientnymi strukturami, poluchennymi khimiko-termicheskoi i khimikotermotsiklicheskoi obrabotkoi. Dis…cand. tekhn. nauk [Phase transformations in steels with gradient structures, obtained with thermochemical and thermochemical-cycle treatments. Cand. Tech. Sci. Diss.]. Novokuznetsk, 2004. 226 p. (In Russ.).

6. Ситкевич М.В., Бельский Е.И. Совмещенные процессы химико-термической обработки с использованием обмазок. – Минск: Высшая школа, 1987. – 156 с. Sitkevich M.V., Bel’skii E.I. Sovmeshchennye protsessy khimikotermicheskoi obrabotki s ispol’zovaniem obmazok [Combined processes of thermochemical treatment using coatings]. Minsk: Vysshaya shkola, 1987. 156 p. (In Russ.).

7. Борисенок С.Г., Васильев Л.А., Ворошнин Л.Г. и др. Химикотермическая обработка металлов и сплавов. Справочник. – М.: Металлургия, 1984. – 424 с. Borisenok G.V., Vasil’ev L.A., Voroshnin L.G. etc. Khimiko-termicheskaya obrabotka metallov i splavov. Spravochnik [Thermochemical treatment of metals and alloys. Reference-book]. Moscow: Metallurgiya, 1984. 424 p. (In Russ.).

8. Гурьев М.А., Иванов С.Г., Кошелева Е.А. и др. // Ползуновский вестник. 2010. № 1. С. 114 – 121. Gur’ev M.A., Ivanov S.G., Kosheleva E.A., Ivanov A.G., Greshilov A.D., Gur’ev A.M., Lygdenov B.D., Okolovich G.A. Complex diffusion hardening of high-pressure machine and instrument components. Polzunovskii vestnik. 2010, no. 1, pp. 114–121. (In Russ.).

9. Бабкин Ф.В., Ярош Д.В., Лыгденов Б.Д. Комплексное диффузион ное насыщение бором и титаном. – В кн.: сборник научных трудов Х международной научно-практической конференции. – Барнаул, 2009. С. 248 – 250. Babkin F.V., Yarosh D.V., Lygdenov B.D. Kompleksnoe diffuzionnoe nasyshchenie borom i titanom [Complex diffusion saturation with boron and titanium]. In: Problemy i perspektivy razvitiya liteinogo, svarochnogo i kuznechno-shtampovochnogo proizvodstv: Sbornik nauchnykh trudov X mezhdunarodnoi nauchno-prakticheskoi konferentsii [Problems and prospects of development of foundry, welding, forging and stamping production. Proceedings of the X International Scientifi c-Practical Conference. Barnaul, November 19-20, 2009], Issue 5, pp. 248–250. (In Russ.).

10. Лыгденов Б.Д. Интенсификация процессов формирования структуры диффузионного слоя при химико-термической обработке сталей. Автореф. дисс. докт. техн. наук. – Барнаул, 2009. – 32 с. Lygdenov B.D. Intensifi katsiya protsessov formirovaniya struktury diffuzionnogo sloya pri khimiko-termicheskoi obrabotke stalei. Dis…d-ra. tekhn. nauk [Intensifi cation of formation processes of diffusion layer structure at thermochemical treatment of steels. Dr. Tech. Sci. Diss.]. Barnaul, 2009. 355 p. (In Russ.).

11. Мосоров В.И., Грешилов А.Д., Лыгденов Б.Д. // Ползуновский вестник. 2012. № 1-1. С. 206 – 208. Mosorov V.I., Greshilov A.D., Lygdenov B.D. Research of phase composition and dislocation structure of borated 55L steel. Polzunovskii vestnik. 2012, no. 1-1, pp. 206–208. (In Russ.).

12. Лыгденов Б.Д., Грешилов А.Д., Мижитов А.Ц. // Современные наукоемкие технологии. 2006. № 5. С. 37, 38. Lygdenov B.D., Greshilov A.D., Mizhitov A.Ts. Phase composition of 08kp steel after borating. Sovremennye naukoemkie tekhnologii. 2006, no. 5, pp. 37–38. (In Russ.).

13. Бутуханов В.А., Цыреторов Б.Ш., Лыгденов Б.Д. Влияние металлотермических реакций на диффузионные процессы при химико-термической обработке. – В кн.: VI сессия Научного совета РАН по механике. АлтГТУ им. И.И. Ползунова / Научн. ред. Н.Ф. Морозов, М.Д. Старостенков. – Барнаул: изд. АлтГТУ, 2012. С. 51, 52. Butukhanov V.A., Tsyretorov B.Sh., Lygdenov B.D. Vliyanie metallotermicheskikh reaktsii na diffuzionnye protsessy pri khimikotermicheskoi obrabotke [Infl uence of metal-thermal reactions on diffusion processes at thermochemical treatment]. In: VI sessiya Nauchnogo soveta RAN po mekhanike. AltGTU im. I.I. Polzunova [VI session of the Scientifi c Council of RAS on mechanics. I.I. Polzunov Altai State Technical University]. Morozov N.F., Starostenkov M.D. eds. Barnaul: izd. AltGTU, 2012, pp. 51–52. (In Russ.).

14. Лыгденов Б.Д., Бутуханов В.А., Мэй Ш., Цыреторов Б.Ш. // Современные наукоемкие технологии. 2014. № 4. С. 76 – 79. Lygdenov B.D., Butukhanov V.A., Mei Sh., Tsyretorov B.Sh. Surface hardening of die tooling from hypoeutectic steels. Sovremennye naukoemkie tekhnologii. 2014, no. 4, pp. 76–79. (In Russ.).

15. Мосоров В.И., Лыгденов Б.Д., Грешилов А.Д., Долгоров А.А. // Ползуновский альманах. 2010. № 1. С. 30 – 32. Mosorov V.I., Lygdenov B.D., Greshilov A.D., Dolgorov A.A. Growth kinetics of diffusion layers at borating of cast steels. Polzunovskii al’manakh. 2010, no. 1, pp. 30–32. (In Russ.).

16. Федяшина О.М., Софрошенков А.Ф. Борирование быстрорежущей стали. – В кн.: Наука и молодежь: проблемы, поиски, решения Труды Всероссийской научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых / Под общ. ред. Л.П. Мышляева. – Новокузнецк: изд. СибГИУ, 2008. С. 62 – 64. Fedyashina O.M., Sofroshenkov A.F. Borirovanie bystrorezhushchei stali. [Borating of high-speed steel]. In: Nauka i molodezh’: problemy, poiski, resheniya Trudy Vserossiiskoi nauchnoi konferentsii studentov, aspirantov i molodykh uchenykh [Science and youth: problems, searches, solutions. Proceedings of All-Russian Scientifi c Conference for students, post-graduates and young scientists]. Myshlyaev L.P. ed. Novokuznetsk: izd. SibGIU, 2008, pp. 62–64. (In Russ.).

17. Куркина Л.А., Хараев Ю.П. // Фундаментальные проблемы современного материаловедения. 2014. Т. 11. № 2. С. 201 – 205. Kurkina L.A., Kharaev Yu.P. Infl uence of diffusion saturation temperature on the change of sample sizes made from 45 steel at borating. Fundamental’nye problemy sovremennogo materialovedeniya. 2014, Vol. 11, no. 2, pp. 201–205. (In Russ.).

18. Ан Д., Ли Ц., Вэн Ж. и др. // Металловедение и термическая обработка металлов. 2011. № 12. С. 27 – 32. An J., Li C., Ven Z., Yang Y.L., Sun S.J. A study of boronizing of steel AISI 8620 for sucker rods. Metal Science and Heat Treatment. 2011, vol. 53, no. 11–12, pp. 598–602.

19. Денисюк А.К., Загуляева С.В., Потуткина Е.Н. // Упрочняющие технологии и покрытия. 2012. № 2. С. 29 – 31. Denisyuk A.K., Zagulyaeva S.V., Potutkina E.N. Infl uence of borating conditions on the structure and hardness of the borated layer. Uprochnyayushchie tekhnologii i pokrytiya. 2012, no. 2, pp. 29–31. (In Russ.).

20. Петрова Л.Г., Александров В.А., Брежнев А.А. // Упрочняющие технологии и покрытия. 2013. № 10 (106). С. 26 – 33. Petrova L.G., Aleksandrov V.A., Brezhnev A.A. New possibilities of borating to obtain modifi ed layers on steel details, working in the conditions of wear and corrosion. Uprochnyayushchie tekhnologii I pokrytiya. 2013, no. 10 (106), pp. 26–33. (In Russ.).

Термомеханическая обработка

Термомеханическая обработка (Т.М.О.) — метод упрочнения металлов и сплавов при сохранении достаточной пластичности, совмещающий пластическую деформацию и упрочняющую термическую обработку (закалку и отпуск).

Различают три основных способа термомеханической обработки.

Низкотемпературная термомеханическая обработка (Н.Т.М.О). Основой служит ступенчатая закалка металла (пластическая деформация металла осуществляется при температурах относительной устойчивости аустенита с последующей закалкой и отпуском).
Высокотемпературная термомеханическая обработка (В.Т.М.О) – пластическая деформация проводится при температурах устойчивости аустенита с последующей закалкой и отпуском.
Предварительная термомеханическая обработка (П.Т.М.О) деформация при этом может осуществляться при температурах Н.Т.М.О и В.Т.М.О или при температуре 20С. Далее осуществляется обычная термическая обработка: закалка и отпуск.

Назначение и виды химико-термической обработки

Химико-термическая обработка — это процесс, который представляет собой взаимосвязь термического и химического воздействия, с целью изменения состава сплава или металла, его молекулярной структуры, а также свойств поверхностного слоя стали.

Цель химико-термической обработки — повышение поверхностной твердости, износостойкости, предела выносливости, коррозионной стойкости, жаростойкости (окалиностойкости), кислотоустойчивости металла или сплава.

Виды химико-термической обработки металлов и сплавов

цементация
нитроцементация
азотирование
цианирование,
диффузионная металлизация.

Цементация.

Процесс поверхностного насыщения углеродом, произведенный с целью поверхностного упрочнения деталей.

В зависимости от применяемого карбюризатора цементация подразделяется на три вида: цементация твердым карбюризатором; газовая цементация (метан, пропан, природный газ).

Газовая цементация.

Детали нагревают до 900–950єС в специальных герметически закрытых печах, в которые непрерывным потоком подают цементующий углеродосодержащий газ [естественный (природный) или искусственный].

Процесс цементации в твердом карбюризаторе заключается в следующем. Детали, упакованные в ящик вместе с карбюризатором (смесь древесного угля с активизатором), нагревают до определенной температуры и в течении длительного времени выдерживают при этой температуре, затем охлаждают и подвергают термической обработке.

Цементации любым из рассмотренных выше способов подвергаются детали из углеродистой и легированной стали с содержанием углерода не более 0,2%. Цементация легированных сталей, содержащих карбидообразующие элементы Cr, W, V, дает особо хорошие результаты: у них, кроме повышения поверхностной твердости и износостойкости, увеличивается также предел усталости.

Нитроцементация.

Цианирование в газовых средах (нитроцементация). Процесс одновременного насыщения поверхности детали углеродом и азотом. Для этого детали нагревают в среде, состоящей из цементующего газа и аммиака, то есть нитроцементация совмещает в себе процессы газовой цементации и азотирования.

Азотирование.

Процесс насыщения поверхностного слоя различных металлов и сплавов, стальных изделий или деталей азотом при нагреве в соответствующей среде. Повышается твердость поверхности изделия, выносливости, износостойкости, повышение коррозионной стойкости.

Цианирование.

Насыщение поверхностного слоя изделий одновременно углеродом и азотом.

В зависимости от используемой среды различают цианирование:

в твердых средах;
в жидких средах;
в газовых средах.

В зависимости от температуры нагрева цианирование подразделяется на:

низкотемпературное
высокотемпературное.

Цианирование в жидких средах производят в ваннах с расплавленными солями.

Диффузионное насыщение металлами и металлоидами

Существуют и применяются в промышленности способы насыщения поверхности деталей различными металлами (алюминием, хромом и др.) и металлоидами (кремнием, бором и др.) Назначение такого насыщения – повышение окалиностойкости, коррозионностойкости, кислотостойкости, твердости и износостойкости деталей. В результате поверхностный слой приобретает особые свойства, что позволяет экономить легирующие элементы.

Алитирование – процесс насыщения поверхностного слоя стали алюминием для повышения жаростойкости (окалиностойкости) и сопротивления атмосферной коррозии. Алитирование проводят в порошкообразных смесях, в ваннах с расплавленным алюминием, в газовой среде и распыливанием жидкого алюминия.

Хромирование – процесс насыщения поверхностного слоя стали хромом для повышении коррозионной стойкости и жаростойкости, а при хромировании высокоуглеродистых сталей – для повышения твердости и износостойкости.

Силицирование – процесс насыщения поверхностного слоя детали кремнием для повышения коррозионной стойкости и кислотостойкости. Силицированию подвергают детали из низко- и среднеуглеродистых сталей, а также из ковкого и высокопрочного чугунов.

Борирование – процесс насыщения поверхностного слоя детали бором. Назначение борирования – повысить твердость, сопротивление абразивному износу и коррозии в агрессивных средах, теплостойкость и жаростойкость стальных деталей. Существует два метода борирования: жидкостное электролизное и газовое борирование.

Сульфидирование – процесс насыщения поверхностного слоя стальных деталей серой для улучшения противозадирных свойств и повышения износостойкости деталей.

Сульфоцианирование – процесс поверхностного насыщения стальных деталей серой, углеродом и азотом. Совместное влияние серы и азота в поверхностном слое металла обеспечивает более высокие противозадирные свойства и износостойкость по сравнению насыщение только серой.

Компания ЛК «Урал» предлагает услуги термомеханической обработки металлов и сплавов. Воспользоваться услугами термической обработки металла, можно обратившись по телефонам в Бийске: 8 (3854) 43-08-23 или 8 (961) 989-90-85.

Основы термической и химико-термической обработки — Электронный учебный курс SIKE

Положительный эффект в том, что курсы оптимизируют работу преподавателей, что немаловажно при их большой текущей загруженности. В данных системах есть возможность контроля знаний, что очень удобно на этапе промежуточной аттестации. К сожалению, не все классы оборудованы компьютерами, поэтому у преподавателей не всегда есть возможность воспользоваться обучающей системой.

Мы применяем обучающие системы SIKE еще и в дополнительном образовании. На базе техникума открыт центр прикладных квалификаций, в котором мы оперативно готовим кадры по рабочим профессиям.

Способствуют ли они повышению уровня подготовки студентов?
Статистических исследований по этому вопросу мы не проводили, но у ребят появилась мотивация. Студенты стали осознавать, что обучение имеет конкретный результат, что они должны достичь определенного показателя, чтобы стать нужным работодателю.

Вы бы советовали другим учебным организациям внедрять подобные системы для обучения?
У них просто не выбора. Им однозначно придется с этим работать, придется внедрять. Это реалии сегодняшнего времени, невозможно сейчас обучаться иначе.

Какие были опасения, когда Вы решили приобрести у нас обучающие системы?
То, что обучающие системы останутся невостребованными, что это будет неоправданное вложение денег, таких опасений у нас не было.
Опасения были относительно наших преподавателей, что не все будут готовы перейти на такое обучение. Также мы боялись того, как будет подаваться материал. Некоторые разработчики предлагают свои ресурсы а-ля «обучающие системы», в которых используются иллюстрации, анимация, далекие от реалистичности. Сами понимаете, преподавать подземную разработку или системы первой доврачебной помощи на мультипликационных картинках очень сложно. В обучающих системах SIKE тоже есть иллюстрации, но они максимально реалистичные, что меня очень порадовало.

Заместитель директора
ГБПОУ “Соликамский горно-химический техникум”

Металловедение и термическая обработка металлов

Руководитель научно-педагогической школы – доктор химических наук, профессор В.И. Грызунов

Основные области исследований:

инновационные технологии в материаловедении и производстве, нанотехнологии;
фазовые и структурные превращения в сталях и сплавах в процессах термической и химико-термической обработки;
эволюция структуры металлов и сплавов при пластической деформации и других внешних воздействиях;
перспективные материалы: технологии получения и обработки;
проблемы повышения конструкционной прочности сталей и сплавов;
прогрессивные технологии и оборудование термической, химико-термической и термомеханической обработки;
современные методы исследования материалов

Состав научно-педагогической школы металловедение и термическая обработка металлов

№ п/п	Ф.И.О. членов НПШ	Ученая степень, ученое звание	Место работы, должность	Общее число публикаций
1	Грызунов В.И.	д. хим. н., профессор	Орский гуманитарно-технологический институт (филиал) ОГУ, зав. каф. МТМ	107
2	Грызунова Т.И.	к. физ.-мат. н., доцент	Орский гуманитарно-технологический институт (филиал) ОГУ, доцент	44
3	Каманцев С.В.	–	ОАО МК «ОРМЕТО-ЮУМЗ», генеральный директор	7
4	Клецова О.А..	–	Орский гуманитарно-технологический институт (филиал) ОГУ, преподаватель	7
5	Крылова С.Е.	к. тех. наук	Орский гуманитарно-технологический институт (филиал) ОГУ, доцент	33
6	Полушин А.А.	к. тех. наук	МКУ «Служба заказчика городского хозяйства», директор	8
7	Приймак Е.Ю.	к. тех. наук	Орский гуманитарно-технологический институт (филиал) ОГУ, доцент	35
7	Соколов С.О	к. тех. наук	ОАО МК «ОРМЕТО-ЮУМЗ», совет холдинга директоров «Металлоинвест»	16
7	Фирсова Н.В.	к. тех. наук	Орский гуманитарно-технологический институт (филиал) ОГУ, доцент	20

Основные научные и производственные результаты

международная научная конференция «Инновационнаядеятельность предприятий по исследованию, обработке и получению современных конструкционных материалов и сплавов» 26-27 ноября 2008 г. Орск, Орский гуманитарно-технологический институт (филиал) ОГУ
II международная научная конференция «Инновационная деятельность предприятий по исследованию, обработке и получению современных материалов и сплавов» 4-25 ноября 2011 г. Орск, Орский гуманитарно-технологический институт (филиал) ОГУ.
внедрение научно-исследовательских разработок в рамках реализации хоздоговорных тем на предприятии ОАО «МК ОРМЕТО-ЮУМЗ» («Разработка оптимального легирующего комплекса для упрочнения экономнолегированных сталей», «Разработка технологии изготовления прокатных валков из экономнолегированных сталей»)
научные семинары по темам диссертаций: «Разработка оптимального легирующего комплекса и режимов термического упрочения штамповых сталей» (к.т.н. Н.В. Фирсова), «Оценка влияния условий эксплуатации на повреждаемость металла котельного оборудования» (к.т.н. Е.Ю. Приймак)

Кадры высшей квалификации, подготовленные под руководством В.И. Грызуновым

№ п/п	Ученая степень	Ф. И. О. соискателя ученой степени	Название диссертационной работы)	Шифр и наименование научной специальности	Дата защиты	Серия и № диплома
1	кандидат технических наук	Приймак Елена Юрьевна	Оценка влияния условий эксплуатации на повреждаемость металла котельного оборудования	05.16.01 Металловедение и термическая обработка металлов и сплавов	24.12. 2010 г.	ДКН № 132321
2	кандидат технических наук	Полушин Александр Александрович	Разработка режимов предварительной и окончательной термической обработки стальных валков холодной прокатки	05.16.01 Металловедение и термическая обработка металлов и сплавов	13.11.2009 г.	ДКН № 109582
3	кандидат технических наук	Фирсова Надежда Вячеславовна	Разработка оптимального легирующего комплекса и режимов термического упрочения штамповых сталей	05.16.01 Металловедение и термическая обработка металлов и сплавов	02.07.2011 г.	ДКН № 147571
4	кандидат технических наук	Соколов Сергей Олегович	Экономнолегированная сталь для валков горячей прокатки высокопроизводительных станов	05.16.01 Металловедение и термическая обработка металлов и сплавов	01.03.2013 г.	Приказ Мин. образ. и науки РФ от 30.09.13 № 515/НК

Основные данные о деятельности за период

Количество публикаций участников коллектива — (267), в том числе:

Монографии – 1;
Учебники, учебные пособия — 15;
Методические указания – 7;
Статьи, опубликованные в рецензируемых журналах —
Статьи, опубликованные в зарубежных изданиях –2;
Статьи и тезисы, опубликованные в других изданиях — 173;
Электронные ресурсы — 0;
Патенты – 11.

Поощрения и достижения:

III – место В.И. Полушкин Диплом за участие всем участникам во Всероссийском конкурсе выпускных квалификационных работ (II) тур по специальности: 150501 – Материаловедение в машиностроении
VI – командное место за участие в номинации «Материаловедение» (III) тур по материаловедению и технологии конструкционных материалов. Сертификат каждому участнику. Благодарственное письмо ректору.
III – командное место Личное место: Е.С. Пашков – сертификат за участие в номинации «Материаловедение» (III) тур Кривобокова Е.С. – сертификат за участие в номинации «Материаловедение» (III) тур В.И. Полушкин – сертификат за участие в номинации «Материаловедение» (III) тур – Всероссийская студенческая олимпиада по материаловедению и технологии конструкционных материалов

Получены гранты:

11-08-13451 II Международная конференция «Инновационная деятельность предприятий по исследованию, обработке и получению современных материалов и сплавов»

Участие в конкурсах:

XXI Уральская школа металловедов-термистов «Актуальные проблемы физического металловедения сталей и сплавов»
II Международная научная конференция «Инновационная деятельность предприятий по исследованию, обработке и получению современных материалов и сплавов»
Всероссийский конкурс выпускных квалификационных работ (II) тур по специальности: 150501 – Материаловедение в машиностроении
Всероссийская олимпиада (III) тур по материаловедению и технологии конструкционных материалов ГОУ ВПО «Новосибирский государственный технический университет»
Всероссийская студенческая олимпиада по материаловедению и технологии конструкционных материалов

5 видов термической обработки и их назначение при прецизионной обработке

Есть много способов изменить поведение металлов и их реакцию на прецизионную обработку. Один из таких методов – термическая обработка. Термическая обработка может быть применена к детали до того, как сделать материал более поддающимся механической обработке, или компоненты могут быть подвергнуты механической обработке перед стадиями окончательной закалки и нагрева. Термическая обработка может влиять на ряд различных аспектов металла, включая прочность, твердость, ударную вязкость, обрабатываемость, формуемость, пластичность и эластичность.Это также может повлиять на физические и механические свойства металла, чтобы изменить использование металла или изменить будущую работу с ним. Здесь мы более подробно рассмотрим различные типы термообработки и то, как они влияют на детали во время прецизионной обработки.

ЗАКАЛКА

При термической обработке для упрочнения металла металл нагревается до температуры, при которой элементы в металле превращаются в раствор. До этого дефекты в структуре кристаллической решетки металла являются основным источником «отдачи» или пластичности.Термическая обработка устраняет эти недостатки, превращая металл в надежный раствор с мелкими частицами для упрочнения металла. После того, как металл полностью нагревается до нужной температуры для образования твердого раствора, его быстро охлаждают, чтобы уловить частицы в растворе.

При дисперсионном твердении частицы примесей добавляются к металлическому сплаву для дальнейшего повышения прочности.

ЗАКАЛКА КОРПУСА

В процессе цементации внешний слой металла упрочняется, а внутренний металл остается мягким.Для металлов с низким содержанием углерода, таких как железо и сталь, в поверхность необходимо ввести дополнительный углерод. Упрочнение – это процесс, который часто используется в качестве заключительного этапа после того, как деталь уже была обработана. Высокая температура используется в сочетании с другими элементами и химикатами для создания твердого внешнего слоя. Поскольку закалка может сделать металлы более хрупкими, упрочнение может быть полезно в тех случаях, когда требуется гибкий металл с прочным износостойким слоем.

ОТЖИГ

Отжиг – это метод термообработки, при котором металл, такой как алюминий, медь, сталь, серебро или латунь, нагревают до определенной температуры, выдерживают при этой температуре в течение некоторого времени, чтобы произошло превращение, а затем охлаждают на воздухе.Этот процесс увеличивает пластичность металла и снижает твердость, чтобы металл стал более пригодным для обработки. Медь, серебро и латунь можно охлаждать быстро или медленно, тогда как черные металлы, такие как сталь, всегда нужно охлаждать постепенно, чтобы произошел отжиг. Отжиг может использоваться перед обработкой металла для повышения его стабильности, что снижает вероятность растрескивания или разрушения более твердых материалов.

НОРМАЛИЗАЦИЯ

Нормализация – это процесс отжига стали, при котором она нагревается на 150-200 ° F выше, чем при отжиге, и выдерживается при критической температуре, достаточной для того, чтобы произошло превращение.Обработанная таким образом сталь должна охлаждаться на воздухе. Термическая обработка при нормализации приводит к более мелким аустенитным зернам, тогда как воздушное охлаждение дает более мелкие ферритные зерна. Этот процесс улучшает обрабатываемость, пластичность и прочность стали. Стандартизация также полезна для удаления столбчатых зерен и дендритной сегрегации, которые могут возникнуть во время литья детали.

ЗАКАЛКА

Закалка – это метод термической обработки, используемый для повышения упругости сплавов на основе железа, таких как сталь.Металлы на основе железа очень твердые, но часто слишком хрупкие, чтобы их можно было использовать в большинстве случаев. Отпуск может использоваться для изменения твердости, пластичности и прочности металла, что обычно облегчает его обработку. Металл будет нагреваться до температуры ниже критической точки, поскольку более низкие температуры уменьшают хрупкость при сохранении твердости. Для повышения пластичности при меньшей твердости и прочности требуются более высокие температуры.

Другой вариант – приобрести закаленный материал или упрочнить материал перед обработкой.Хотя это затрудняет обработку, это устраняет риск изменения размеров деталей, в отличие от процесса термообработки после обработки. Это также может устранить необходимость в шлифовальном цехе для получения жесткой отделки или допусков.

INVERSE SOLUTIONS, INC. ЯВЛЯЕТСЯ ОДНИМ ИЗ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫХ МАГАЗИНОВ, КОТОРЫЕ МОГУТ ПРИОБРЕСТИ УЖЕ ЗАКАЛЕННЫЙ МАТЕРИАЛ.

Термическая обработка может быть важной частью процесса прецизионной обработки для преобразования металлов и обеспечения того, чтобы ваши детали и детали работали так, как вам нужно.Поговорите с одним из наших квалифицированных инженеров по точному производству о ваших требованиях и о том, как найти правильный метод термообработки для вашего проекта точного машиностроения.

Обзор процесса

Это вещество повсюду.

Это ваша кухня, ваша машина, ваш дом, здания, в которых вы работаете, и мосты, по которым вы ездите.

Что это? То же, что мы использовали для создания цивилизаций тысячи лет:

Сталь.

Начиная с кузнечного дела, человечество так долго работало со сталью, что мы посвятили целые отрасли промышленности нагреванию и формованию стальных смесей в соответствии с нашими потребностями.Сегодня существует бесчисленное множество способов нагрева, гибки, закалки и химического изменения стали, чтобы она соответствовала любой цели, для которой она нужна.

Здесь мы кратко обсудим, как работает термическая обработка стали и почему термическая обработка металлов так жизненно важна в нашем современном мире.

Прочтите, чтобы узнать основы процесса термообработки стали.

Почему обрабатывают сталь

Сталь – одно из самых распространенных веществ в мире, и без нее мы не смогли бы функционировать как общество.

Проще говоря, сталь – это сплав, состоящий из комбинации железа и других элементов. Существуют разные типы стали, в зависимости от того, какие другие элементы используются наряду с железом.

В целях обеспечения качества для того, чтобы сплав назывался сталью, должны присутствовать все следующие элементы:

Алюминий
Углерод
Марганец
Азот
Кислород
фосфор
Кремний
Сера

Можно добавить множество других элементов для изменения свойств стали по желанию, но перечисленные выше элементы должны присутствовать.Точное соотношение всех этих элементов влияет на твердость, долговечность, гибкость стали и т. Д.

Есть также спецификации относительно того, сколько каждого элемента может быть в стальном сплаве, прежде чем его нужно будет назвать как-то иначе.

Например, чугун – это сплав, очень похожий на сталь, который содержит более 2,1% углерода. Кованое железо похоже на сплав чугуна, но по сравнению с ним содержит очень мало углерода, что облегчает его скручивание и сгибание.

Сталь

спроектирована для конечной цели, начиная с элементов, из которых она изготовлена.Затем этот грубый металлический сплав необходимо подвергнуть термической обработке таким образом, чтобы из него можно было придать форму и нарезать конечный продукт.

Итак, как устроен процесс термообработки?

Методы нагрева и закалки

Здесь начинается самое интересное.

Сталь имеет критическую температуру, которая делает ее пластичной и начинает изменять ее химическую структуру. Сталь, нагретая выше этой температуры, переходит в так называемую аустенитную фазу.

Оттуда инженеры могут создать сталь нужной формы и нужного качества. Существует множество методов термической обработки стали, включая, помимо прочего:

Отжиг – Нагрев, а затем медленное охлаждение стали для ее улучшения и смягчения
Науглероживание – Добавление углерода к поверхности с помощью тепла и веществ, богатых углеродом
Цементная закалка – науглероживание и быстрое охлаждение стали, чтобы центральная часть оставалась мягкой, а остальная часть затвердевала.
Цианидное упрочнение – аналогично цементированию, но с использованием расплавленной цианидной соли для твердого корпуса вместо углерода
Обезуглероживание – Удаление углерода из стального сплава нагреванием или окислением
Азотирование – добавление азота к поверхности стали с помощью тепла и богатой азотом жидкости или газа
Волочение или отпуск – повторный нагрев стали, которая уже была охлаждена до определенной температуры, для удаления твердости

Пропуск нерафинированного стального сплава через различные процессы термообработки – единственный способ изготовить все готовые стальные детали, которые мы используем.Не все стальные изделия должны проходить все вышеперечисленные этапы, но вся сталь требует обработки.

Если вы начинаете ошеломлять, просто помните, что самая грубая легированная сталь проходит три основных этапа:

Отжиг
Закалка
Закалка

Давайте разберемся, что означает каждое из них.

Отжиг и закалка стали

Вот тут многие путаются.

Сталь нагревается до температуры, превышающей критическую для процесса отжига. Высокие температуры, используемые для отжига, переводят сталь в аустенитную фазу. На этом этапе качество зерна стали изменяется.

Когда горячая сталь охлаждается и снова становится твердой, ее нельзя использовать как есть. Термообработанная сталь должна быть отпущена, прежде чем ее можно будет использовать в качестве промышленного материала. При отпуске также происходит нагрев стали, но на этот раз ниже критической температуры.

Закаленная сталь – это способ сделать закаленную сталь менее хрупкой и изменить ее долговечность в соответствии с вашими потребностями.Для каждого проекта стали может потребоваться разный уровень нагрева для отпуска, но отпуск никогда не возвращает сталь обратно в аустенитную фазу.

Закалка (или отверждение) Сталь

Все еще со мной?

Закалка – это промышленный термин, обозначающий быстрое охлаждение горячей стали, чтобы снова сделать ее твердой. В зависимости от проекта горячая и ковкая сталь будет погружаться в воду или масло для охлаждения. Это возвращает сталь в твердое состояние и часто делает ее хрупкой.

Термообработанную сталь также можно оставить для охлаждения на воздухе.Но, как упоминалось выше на различных этапах термообработки, способ охлаждения стали в значительной степени влияет на качество ее конечной обработки.

Как вы, наверное, уже догадались, одна и та же сталь будет нагреваться и закаляться много раз. Это необходимо для того, чтобы он был готов поддерживать здания, мосты или любые другие сооружения на десятилетия вперед.

Разве вы не рады, что все это предоставлено профессионалам?

Термическая обработка стали

Вот и все, ребята.Похоже, вы готовы построить свой собственный небоскреб.

(Шучу.)

Резюме:

Вся сталь представляет собой сплав железа и множества других элементов
Вся сталь должна быть обработана, чтобы ее можно было использовать в коммерческих продуктах.
Термическая обработка стали обычно всегда включает отжиг, закалку и отпуск.

Если вы нашли этот пост в блоге полезным, узнайте, как мы закаливаем и отпускаем нашу сталь прямо здесь, на нашем семейном сталелитейном заводе.

Термическая обработка металлов и сплавов

Термическая обработка используется для изменения физических свойств различных типов металлов и сплавов с целью формирования, изгиба или придания формы материалу. Процесс заключается в нагреве объекта до определенной температуры, оставлении его при этой температуре на некоторое время и охлаждении металла в соответствии с определенными параметрами процесса. В этой статье мы рассмотрим три шага, необходимые для термической обработки металлов, и подробно объясним формы термической обработки алюминия.

Как работает термообработка

Термическая обработка начинается с нагрева сплава. Структура может быть в твердой форме, в виде механической смеси или их комбинации.

Соединения механической смеси слипаются с основным металлом, в то время как твердая форма представляет собой раствор двух или более металлов. При нагревании химический состав изменяется и придает металлу новые свойства.

Следующий этап – замачивание. Другими словами, для достижения желаемого изменения структуры требуется выдержка материала при температуре.Замачивание занимает больше времени, если материал имеет большую массу.

После завершения процесса замачивания последним этапом является охлаждение. На этом этапе металлическая структура может измениться или остаться прежней. Модификации предсказуемы, что позволяет упростить регулировку прочности на разрыв, твердости, пластичности и т. Д.

Типы термической обработки алюминия

Свойства некоторых сплавов должны изменяться при прохождении различных промышленных процессов. Сплавы с алюминием распространены во многих отраслях промышленности, поэтому давайте посмотрим, как они подвергаются термообработке.Наиболее часто используемые виды нагрева алюминия – это закалка, нормализация, отпуск, отжиг и цементация.

Закалка

В методе закалки используется закалочная среда для быстрого охлаждения металла после его нагрева. После того, как он погрузится в воду, рассол или масло, металл затвердеет, что повысит его прочность. Это также увеличит хрупкость материала.

Нормализация

Нормализация используется для снятия внутренних напряжений в металле, возникающих при ковке или сварке.После нормализации металл или сплав становятся намного тверже и могут противостоять более сильным ударам, поэтому обычно это делается до закалки. Он начинается с нагрева материала до определенной температуры, превышающей температуру затвердевания. После этого его замачивают и охлаждают на воздухе.

Закалка

Специалисты по термообработке используют отпуск после закалки для снижения уровня хрупкости и снятия напряжений. Структура металла остается прежней после процесса, который завершается воздушным охлаждением.Если использовать более высокую температуру, материал станет мягче.

Отжиг

Процесс отжига улучшает пластичность, улучшает структуру зерен, снимает внутренние напряжения и смягчает материал. Он начинается с нагрева металла или сплава до определенной температуры, поддержания его при этой температуре в течение определенного периода времени и охлаждения. Металлы необходимо охлаждать с разной скоростью, чтобы сохранить определенные качества.

Укрепление гильзы

Цементная закалка – это метод термообработки, который отлично подходит для водостойких поверхностей.Специалисты по термообработке используют его для таких деталей, как шестерни и гильзы цилиндров. Двумя наиболее частыми процессами цементации являются азотирование и науглероживание. Алюминий нагревается материалом, который разлагает больше углерода, так что корпус становится прочным.

Требуется ли термическая обработка для вашего бизнеса?

Во многих отраслях промышленности термическая обработка используется для изменения характеристик различных металлов и сплавов. Процесс начинается с помещения материала в печь для термообработки и заканчивается охлаждением.Понимание структуры материала имеет решающее значение для достижения желаемого результата.

Despatch имеет ряд печей и печей для термообработки, которые выполняют процессы, упомянутые выше, и многие другие. Если вам нужна дополнительная информация о нашем ассортименте промышленных печей, пожалуйста, свяжитесь с Despatch.

Квалификация процедуры термообработки стальных отливок (технический отчет)

Чарльз, Мариоль, Дескевич, Николас, Варки, Випин, Фойгт, Роберт и Волленбург, Анджела. Аттестация процедуры термообработки стальных отливок . США: Н. п., 2004. Интернет. DOI: 10,2172 / 840826.

Чарльз, Мариоль, Дескевич, Николас, Варки, Випин, Фойгт, Роберт и Волленбург, Анджела. Аттестация процедуры термообработки стальных отливок . Соединенные Штаты. https://doi.org/10.2172/840826

Чарльз, Мариоль, Дескевич, Николас, Варки, Випин, Фойгт, Роберт и Волленбург, Анджела.Чт. «Квалификация процедуры термообработки стальных отливок». Соединенные Штаты. https://doi.org/10.2172/840826. https://www.osti.gov/servlets/purl/840826.

@article {osti_840826, title = {Аттестация процедуры термообработки стальных отливок}, author = {Чарльз, Мариоль и Дескевич, Николас и Варки, Випин и Фойгт, Роберт и Волленбург, Анджела}, abstractNote = {Методы термообработки, используемые на сталелитейных заводах, были тщательно изучены в рамках комплексных квалификационных испытаний процедур термообработки.Эти исследования подчеркивают взаимосвязь между важнейшими параметрами управления процессом термообработки и успехом термообработки. Испытания термической обработки в литейном производстве для разработки квалификационных требований к процедурам термообработки пролили свет на взаимосвязь между теорией термической обработки и существующей практикой. Профили температуры и времени загрузки печи на сталелитейных заводах существенно различаются в зависимости от оборудования для термообработки, практики загрузки печи и технического обслуживания печи. Температурно-временные профили управляющих термопар печи могут сильно отличаться от температурно-временных профилей, наблюдаемых в центре литейных нагрузок в печи.Типичные температуры аустенизации и время выдержки, используемые сталелитейными заводами, намного превышают те, которые требуются для превращения в аустенит. Также были исследованы концепции закалки и закаливаемости. Была разработана схема аттестации процедуры термообработки (HTPQ) для демонстрации успеха термообработки и для предварительной аттестации других сплавов и размеров сечений, требующих меньшей прокаливаемости. Успех темперирования зависит как от времени отпуска, так и от температуры. Таким образом, однородность температуры печи и контроль загрузки печи во время отпуска имеют решающее значение для получения желаемых механических свойств.Время разгона печи до установления стационарных условий термообработки влияет на степень выполняемой термообработки. Это влияние повышения температуры во время отпуска было количественно определено.}, doi = {10.2172 / 840826}, url = {https://www.osti.gov/biblio/840826}, журнал = {}, номер =, объем =, place = {United States}, год = {2004}, месяц = {4} }

Терминология и определения термической обработки

Старение Закалка: Закалка старением, обычно после быстрого охлаждения или холодной обработки.

Размягчение при старении: Самопроизвольное снижение прочности и твердости, которое происходит при комнатной температуре в некоторых деформационно-упрочненных сплавах, особенно в сплавах алюминия.

Старение: Процесс выдержки металлов при комнатной или заданной температуре с целью увеличения их твердости и прочности за счет осаждения; старение также используется для повышения стабильности размеров металлов, таких как отливки.

Сталь для закалки на воздухе: Легированная сталь, не требующая закалки от высокой температуры для затвердевания, но закаленная простым охлаждением на воздухе свыше ее критического диапазона температур.

AISI: Сокращение от American Iron & amp; Институт стали.

Аллотропия: Способность материала существовать в нескольких кристаллических формах.

Сплав: Вещество с металлическими свойствами, состоящее из двух или более химических элементов, из которых по крайней мере один является металлом. Пайка алюминия погружением: соединение алюминиевых деталей с использованием алюминиевого сплава при температуре выше 450 ° C и в соляной среде. Соль действует как флюс или чистящее средство для соединяемых поверхностей.

Отжиг: Для нагрева и последующего охлаждения материала или для обработок, направленных на изменение механических или физических свойств для получения определенной микроструктуры. Изменения свойств включают снятие напряжения, придание мягкости, изменение пластичности или ударной вязкости или изменение электрических или магнитных свойств.

ASMi: Аббревиатура от American Society of Metals International.

ASTM: Аббревиатура Американского общества испытаний материалов.

Атмосфера: Газовая среда, в которой обрабатываемый металл нагревается для обработки. Атмосферы используются для защиты от химических изменений или для изменения химического состава поверхности стали путем добавления или удаления углерода, азота, водорода и кислорода, а также для добавления определенных металлических элементов, таких как хром, кремний, сера и т. Д.

Austempering : Закалка стали путем закалки от температуры аустенизации до соли и превращения аустенита в бейнит.Аустемперинг часто увеличивает пластичность и вязкость.

Аустенит: Твердый раствор железа и углерода (а иногда и других элементов), полученный нагреванием материала до температуры выше верхней критической температуры (или температуры превращения).

Аустенизация: Процесс образования аустенита путем нагрева сплава железо / углерод выше температуры его превращения. Температура аустенизации варьируется для разных марок углеродистых, легированных и инструментальных сталей.

AWS: Сокращенное обозначение Американского общества сварщиков.

Термическая обработка: процессы и приложения

Термическая обработка – это контролируемый процесс нагрева и охлаждения материала с целью улучшения его свойств, характеристик и прочности. Большинство металлов и сплавов так или иначе подвергаются термообработке, и понимание и наука о термообработке развивались за последние 100–125 лет. Важность термической обработки очевидна для многих продуктов в автомобильной, аэрокосмической, строительной, сельскохозяйственной, горнодобывающей и потребительской отраслях, где термическая обработка используется для улучшения свойств материалов, особенно стали [2].

Термическая обработка увеличивает стоимость металлических изделий примерно на 15 миллиардов долларов в год, причем около 80 процентов из них составляют стальные изделия [2].

Здесь вы узнаете о:

Какая термообработка
Основы термической обработки
Методы термообработки
Области применения термической обработки

Что такое термическая обработка?

Термическая обработка – это производственный процесс, в котором материал, как правило, металл или сплав, изменяется с помощью циклов нагрева и охлаждения в сложных тепловых граничных условиях и в широком диапазоне температур. Термическая обработка определяет качество продукта с точки зрения микроструктуры, механических свойств, остаточного напряжения и точности размеров [3].

Основы термической обработки

Процесс термообработки может применяться к черным металлам, таким как чугун, AHSS, нержавеющая сталь и другие легированные стали, а также к цветным металлам, таким как алюминий, магний, титан, медь или латунь [2].

Процессы термообработки требуют следующих трех основных этапов [2]:

Нагрев материала до определенной температуры (в диапазоне до 2400 ° F / 1316 ° C)
Замачивание или поддержание определенной температуры в течение определенного времени (от секунд до более 60 часов)
Охлаждение с подходящей скоростью в соответствии с предписанными методами.Материал можно охладить быстро, медленно (в печи) или закалить (с использованием воды, рассола, масел, растворов полимеров, солей или газов).

Методы термообработки

Термическая обработка обычно состоит из контролируемых стадий нагрева, выдержки и охлаждения.

Существует пять методов термической обработки материалов. Вот обзор этих основных процессов термообработки и того, как они влияют на материал.

Нормализация

Этот процесс состоит из гомогенизации или измельчения зерна для получения однородной микроструктуры материала.Материал нагревают до температуры выше верхней критической линии фазовой диаграммы карбида железа для получения однородной аустенитной фазы. Затем следует фаза охлаждения в слегка перемешиваемом воздухе с образованием феррита. Нормализация обычно применяется к слиткам перед обработкой и стальным корпусам перед закалкой [4] [5]. Нормализация снижает твердость и увеличивает пластичность и обычно используется после того, как другие процессы непреднамеренно увеличили твердость и снизили пластичность.

Отжиг

В этом процессе материал нагревается выше своей верхней критической точки (температуры, выше которой образуется аустенит), пропитывается там и затем охлаждается с медленной скоростью.Этот процесс в основном используется для снятия внутренних напряжений, смягчения и улучшения зернистой структуры металлов. Это приводит к изменению механических и электрических свойств металла. Преимущества отжига включают улучшение обрабатываемости, простоту холодной обработки и повышение стабильности размеров. Этот процесс обычно используется для сталей и стальных сплавов [4].

Поверхностное упрочнение

Это также известно как упрочнение . Он включает в себя более десятка обработок, при которых поверхность материала упрочняется, создавая твердый «корпус», в то время как сердцевина остается жесткой или мягкой.Это обеспечивает повышенную износостойкость таких деталей, как шестерни, кулачки и втулки. Этот процесс является одним из наиболее распространенных для стали и чугуна.

Закалка

Этот процесс состоит из нагрева материала выше критической точки, где образуется аустенит, с последующим охлаждением. Материал можно быстро охладить на воздухе, в масле, воде или других источниках. Этот процесс быстрого охлаждения известен как закалка и обычно применяется к нержавеющим и высоколегированным сталям, в первую очередь для получения контролируемого количества мартенсита в микроструктуре и повышения твердости [2].Закалка часто используется для чугунов и сталей, легированных такими металлами, как никель и магний.

Возрастная закалка

Также известный как дисперсионное упрочнение, этот процесс упрочнения обеспечивает высокую прочность металлов за счет легирования такими элементами, как медь, титан или алюминий. Этот процесс обычно применяется к нержавеющим сталям с эффектом повышения стойкости к коррозии и окислению [6].

Закалка

Этот процесс следует за предыдущим процессом отверждения и состоит из нагрева материала до температуры ниже нижней критической точки с последующим охлаждением с подходящей скоростью.Он используется в основном для увеличения пластичности и вязкости, а также для увеличения размера зерна матрицы. Например, такие металлы, как сталь, часто бывают более твердыми и хрупкими, чем хотелось бы. Закалка снижает внутренние напряжения и ломкость. Этот процесс в основном используется в сталях и сплавах на основе алюминия [4].

Области применения термообработки

Термическая обработка чаще всего применяется в металлургии. Ниже приведены некоторые примеры применения термообработанных деталей [2] [7]:

Автомобили
Аэрокосмическая промышленность
Компьютеры
Металлообработка
Машины
Строительство
Прочие

В последнее время мировая автомобильная промышленность является крупным игроком на рынке термообработанных металлов.Что касается материалов, в отрасли преобладает сталь, но, по прогнозам, алюминий и другие металлы для производства автомобилей и самолетов будут стимулировать рост рынка. Мировой рынок термической обработки оценивается примерно в 90,7 миллиарда долларов в 2016 году и, по оценкам, будет ежегодно расти на 3,5% в период с 2017 по 2025 год [7].

[1] Ванпаемель, Дж., История упрочнения стали: наука и технология, Journal de Physique Colloques, 1982, 43 (C4), стр. C4-847-C4-854

[2] Общество термообработки, ASM International, What is Heat Treatment , The Heart of Industry, [Online].

[3] Аримото, К., Ли, Г., Арвинд, А., и Ву, Т.В. (1988), Моделирование процесса термообработки , Термическая обработка, включая симпозиум памяти Лю Дая, Труды 18-я конференция, октябрь, Общество термической обработки ASM.

[4] ASM International, Термообработка , Руководство по теме, [Интернет].

[5] Sharma, R.C. (1996), Принципы термообработки сталей , New Age International (P) Ltd Publishers, Нью-Дели.

[6] Сингх Р.(2016), Сварка коррозионно-стойких сплавов в прикладной сварке, второе издание, Elsevier.

[7] Размер рынка термообработки, отчет об анализе долей и тенденций по материалам (сталь, чугун), по процессам, по оборудованию, по применению (автомобилестроение, авиакосмическая промышленность) и прогнозы по сегментам, 2018–2025 (2018), Grand View Исследование [Интернет].

Что такое термическая обработка стали

Существует три типа термической обработки стали. Такие как общая термообработка, поверхностная термообработка и химико-термическая обработка.В зависимости от посредника, температуры и способа охлаждения термообработки каждую классификацию можно разделить на несколько различных процессов термообработки.

Общая термическая обработка стали

Термообработка стали с отверстиями, затем охлаждение до нужной температуры. Это может изменить все механические свойства. Он включает отжиг, нормализацию, закалку, отпуск. А закалка и отпуск тесно связаны. Люди всегда использовали вместе. Каждая их часть незаменима.

Отжиг

Нагрейте материал до соответствующей температуры. По размеру и материалу выбрать подходящее время сохранения тепла. Затем дайте ему медленно остыть. Цель – подготовить материал к закалке. Привести внутреннюю структуру материала в равновесное состояние. Тогда он приобретет отличные технологические свойства.

Нормализация

Образец стали нагревают до подходящей температуры, а затем охлаждают на воздухе.Его влияние на материал такое же, как и при отжиге. Но получаемая ткань более тонкая. Обычно люди используют его для улучшения характеристик свободного резания низкоуглеродистой стали. И иногда используют его для окончательной термообработки материала более низкого спроса.

Закалка

Нагрейте стальной материал до нужной температуры и поддерживайте ее. Затем сделайте его быстрое охлаждение в передающем веществе воды, масла, неорганических солей и т. Д. После закалки стальной материал станет тверже.Но при этом становится хрупким.

Закалка

Для снижения хрупкости стали. Сталь после закалки в течение длительного времени выдерживают в тепле при подходящей температуре выше комнатной и ниже 650 ° C, а затем охлаждают. Эти четыре этапа будут развивать различную термообработку в зависимости от разной температуры и способа охлаждения. Для того, чтобы получить большую прочность и ударную вязкость, необходимо совмещать обработку закалкой и высокотемпературным отпуском.Некоторые легированные стали после закалки образуют пересыщенный твердый раствор. Поставить на длительное время при комнатной температуре. Тогда его твердость, прочность, электромагнитные поля и т. Д. Будут улучшены. Люди называют эту термическую обработку лечением старения.

Способ термомеханической обработки требует эффективного сочетания деформации под давлением и термической обработки. Это придаст стальному материалу хорошую твердость и прочность. Термическая обработка, проводимая в вакууме или в вакууме, называется вакуумной термообработкой.Он не только предотвращает раскисление легированной стали, но и не обезуглероживает. После обработки поверхность стали остается гладкой. Повышение производительности стали.

Термическая обработка поверхности

Это способ просто термической обработки стальной поверхности для изменения ее механических свойств. Для того, чтобы просто обработать его поверхность без излишнего нагрева стали внутри. Необходимо использовать источник тепла с высокой плотностью энергии.Он может отдавать больше тепловой энергии стальному материалу на единицу площади. Сделайте так, чтобы поверхность стали быстро нагревалась. Основные методы термической обработки поверхности – закалка пламенем и индукционная термообработка. Наиболее полезными источниками тепла являются оксиацетилен, оксид этилена и т. Д.

Химическая термическая обработка

Предназначен для изменения химического состава, структуры, свойств поверхности стального материала. Он может изменять химический состав поверхностного слоя стального материала.Это большая разница между химической термообработкой и поверхностной термообработкой. Способ химико-термической обработки заключается в нагревании материала в среде (газе, жидкости, твердом теле), содержащей углерод, азот или другие легирующие элементы, в течение длительного времени. Чтобы элементы углерода, азота, бора и хрома попадали в его поверхностный слой. После этого также иногда требуются другие термические обработки, такие как закалка и отпуск. Науглероживание, азотирование – основные методы химико-термической обработки.

Термическая обработка является одним из важнейших процессов при производстве оснастки станков и пресс-форм.Он может контролировать все виды свойств стального материала. Такие как износостойкость, коррозионная стойкость, магнитные свойства и так далее. Используйте правильную термическую обработку зубчатого колеса, его срок службы будет больше, чем у обычных.