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.
Читайте также: