Термическая обработка стали

Прежде, чем изделие металлопроката появится на рынке продаж, оно проходит через длительный технологический процесс, который включает в себя нагрев, выдержку и охлаждение изделия. Именно такой процесс принято называть термической обработкой металла.

Термическая обработка может иметь два варианта действия на сталь, первый — это формирование свойств физических, механических и термических металла, и второй, промежуточный вариант, — это дополнительное улучшение свойств при обработке материала под давлением, резьбой и т.д.

Основные факторы термической обработки, это время и температура, регулируя длительность воздействия определенного уровня температуры, изменяют свойства любого вида стали, согласно стандартам. Также важна скорость нагрева и скорость охлаждения материала.

Большая часть операций термической обработки проводится при критических температурах, при которых происходят структурные превращения в сплавах. Большинство превращений требует для своего полного завершения определенный промежуток времени.

Термическая обработка проходит в несколько этапов:

• Отжиг;
• Нормализация (переходная ступень, бывает не всегда);
• Закалка;
• Отпуск.

Первый этап, отжиг, это приведение состояния металла из неравновесного в равновесное. Нагрев при отжиге может производиться ниже и выше температур фазовых превращений в зависимости от целей отжига. Охлаждения изделия после отжига происходит вместе с печью.

Отжиг, который представляет собой нагрев и выдержку стали с целью довести ее до равновесного состояния путем уменьшенной химической неоднородности, снятия внутренних напряжений и рекристаллизации, называют отжигом 1-ого рода. Его проведение не связано с прохождением фазовых превращений. Отжиг первого рода подходит для любых металлов и сплавов.

Виды отжига металла:

• Диффузионный отжиг представляет собой термическую обработку, при которой ликвидируется последняя дендритная химическая неоднородность. Температура нагрева металла достигает 1050-1150 градусов, после металл выдерживают при этой температуре 10-15 часов и медленно охлаждают;
• Полный отжиг — металл нагревают до температуры на 30-50 градусов превышающую критическую точку, затем идет охлаждение до 500-550 градусов: для углеродистых сталей охлаждение идет 150-200°С в час, для легированных — 50-75°С в час;
• Неполный отжиг — нагрев стали до 750 градусов, после охлаждение;
• Изотермический отжиг подходит для легированных сталей, металл нагревают на 20-30 градусов выше критической температуры, а после медленно при плюсовой температуре охлаждают. Свойства стали после данного вида отжига похожи на свойства металла после полного отжига;
• Незернистый перлит — вид отжига, при котором сталь нагревают на 25-30 градусов выше критической точки, после чего дают остыть вместе с печью, а далее естественное охлаждение;
• Рекристаллизация металла или рекристаллизационный отжиг, еще его называют низкий отжиг, металл нагревают до температуры на 50-100 градусов ниже критической точки, после выдерживают некоторое время и охлаждают естественным способом.

Термическая обработка, направленная на релаксацию остаточных напряжений, называемая отжигом, уменьшающим напряжение.

Отжиг второго рода, это своеобразный переход между первым и вторым этапом термической обработки. Отжигом 2-ого рода называют перекристаллизация, при которой нагрев производится выше температур фазовых превращений с последующим медленным охлаждением для получения структурно равновесного состояния.

Если этот процесс проходит на воздухе, то его называют нормализацией. После этого этапа идет переход к закалке металла.

Закалку металла подразделяют на два вида:

• С полиморфным превращением используют для сплава железа с углеродом;
• Без полиморфного превращения подходит для сплавов алюминия с медью.

В результате закалки изменяется кристаллическая структура металла — повышаются уровни твердости материала и антикоррозийности. Углеродные стали с содержимым углерода до 0,3 % не закаливаются.

В зависимости от марки сталь нагревают до определенной температуре:

• Стали У7, У7А нагревают до 770-790 °С;
• Стали У8-У13А нагревают до 760-780 °С;
• Стали Р9-Р18 К5-Ф2 — до 1235-1280 °С.

Во время закалки металл особенно неустойчив. Поэтому сразу переходят к последнему этапу термической обработки — отпуску. Отпуск проводят после закалки с полиморфным превращением.

Уровни отпуска металла:

• Высокий — подходит для конструкционных, углеродистых и легированных сталей, проводится при температуре 500-650 градусов, после следует естественное плавное охлаждение стали. Это улучшает характеристики металла: при достаточно высокой твердости, увеличиваются показатели прочности, вязкости и пластичности;
• Средний отпуск проводят при нагреве металла до температуры 350-450 градусов, после чего медленно охлаждают. После чего показатели твердости уменьшаются, но вязкость поднимается до высокого уровня;
• Низкий отпуск — при температуре 150-250 градусов, твердость при этом не меняется, незначительно повышается вязкость.

Самопроизвольный отпуск, проводимый после закалки без полиморфного превращения, в результате длительной выдержки при комнатной температуре или при сравнительно небольшом подогреве, называется старением.

Термическая обработка стали — очень важный и нужный процесс, благодаря которому можно получить сталь с нужными характеристиками для дальнейшего вида использования. Благодаря большому выбору технологических процессов термообработки, можно повышать уровни только тех свойств стали, которые важны в дальнейшей эксплуатации.

Купить металлопрокат

Купить металлопрокат в Днепре — удобно и выгодно. Мы можем предложить металлопрокат по самым демократичным ценам.

Металлобаза «УМП» предлагает купить металлопрокат, наши сотрудники помогут подобрать вам нужный металлопрокат в соответствии с вашим строительным проектом.