Термическая обработка стали и ее виды

Сталь незаменима во многих производственных сферах всех экономически развитых стран. Этот важный сплав железа и углерода различается по степени концентрации последнего. В зависимости от требований к будущей продукции, концентрация углерода может колебаться от 0,5% до 2,14%.

Помимо углерода, в процессе производства стали, используются другие вещества, концентрация которых зависит от технологии выполняемого процесса. Характеристика полученного сплава окончательно формируется во время термической обработки, о которой речь пойдет в этой статье.

Что такое термическая обработка?

Если полученный сплав железа и углерода подвергнуть определенной температуре, а затем некоторое время выдержать его и охладить, то можно наделить будущий лист стали особыми характеристиками, позволяющим использовать такой материал для различных целей. В зависимости от сферы деятельности, может потребоваться сталь повышенной прочности или наоборот – мягкости.

Сталь имеет различную классификацию, для каждого типа которой требуются свои, особенные параметры термической обработки.

 

 

 

Процесс придания стали определенных характеристик происходит в несколько этапов, о которых следует рассказать.

Отжиг, и его виды

Под отжигом стали подразумевается ее нагревание до определенной температуры, затем выдержки и охлаждения. Это позволяет придать сплаву железа и углерода однородности. Существует два рода отжига стали.

Отжиг первого рода имеет четыре способа выполнения, которые не изменяют структуру стали при помощи превращений в нескольких фазах. Все способы отжига первого рода имеют цель нейтрализовать ненужные свойства стали при помощи особых параметров температуры для отжига и времени выдержки. Способ охлаждения во всех случаях тоже отличается по времени.

Отжиг второго рода направлен на достижение тех же целей, что и первый, но при помощи корректировки структуры сплава. Двойная перекристаллизация позволяет задать зернам меньший размер, ликвидировать внутренние напряжения и убрать наклеп. Отжиг второго рода бывает полным и неполным.

Технологический процесс при полном отжиге позволяет задать большую пластичность стали, а также уменьшить ее твердость.

 

 

 

Неполный отжиг используется чаще всего для обработки инструментальных сталей. Благодаря этому процессу сталь становится более пригодной для резания, а также подготавливается к закаливанию. Для того, чтобы снизить временной период неполного отжига, по мере необходимости можно использовать нормализацию, которая позволяет избежать закаливания.

Закаливание

При помощи закаливания можно добиться необходимых параметров пластичности, твердости и предела упругости стального сплава. Этот способ использует чаще всего для обработки стали. В его основе лежит процесс, связанный с нагревом сплава железа и углерода до 900 градусов, выдерживания при этой температуре, а затем – очень быстрого охлаждения. Закаливание стали может включать в себя полиморфное превращение.

Отпуск

При помощи этого вида термической обработки можно ослабить внутреннее напряжение в сплаве, возникшее в результате закаливания, осуществленное с применением полиморфного превращения. Существуют низкий, средний и высокий уровни отпуска, которые отличаются высотой температуры.

 

 

 

Химико-термическая обработка стали

Благодаря такой обработке повышается уровень стойкости стали к износу и воздействию коррозии. Технологический процесс химико-термической обработки стали имеет три способа осуществления, которые отличаются использованием различного насыщенного элемента:

• Цементация. В том случае, когда сплав стали имеет низкий процент углерода, сердцевина имеет вязкую структуру. Благодаря цементации можно добиться образования твердой поверхности на детали. Существует твердая и газовая цементация. Твердая цементация направлена на снижение степени зернистости сплава, а газовая – на поднятие концентрации углерода в верхнем слое сплава до необходимого.
• Азотирование. При помощи увеличения концентрации азота в сплаве достигается необходимая твердость, за счет реакции азота с легирующими элементами. Процесс позволяет обрабатывать сталь при более низкой температуре, чем в цементации.
• Цианирование. В этом способе обработки стали используется насыщение сплава азотом и углеродом. Цианирование может быть выполнено жидким и газовым способом.