Дать понятие об отжиге и нормализации при термической обработке сталей

Термическая обработка стали основывается на структурных превра-щениях, происходящих в аустените при различных режимах нагрева и охлаждения.

Характер перекристаллизации аустенита зависит от степени его пе-реохлаждения. Перекристаллизация может идти диффузионным или без-диффузионным путём.

Отжиг – операция термической обработки, заключающаяся в нагреве, выдержке при установленных температурах и последующем медленном охлаждении.

При помощи отжига можно изменить форму и размеры зерен струк-туры стали, получить устойчивую (равновесную) структуру, устранить неоднородность ее химического состава, уменьшить вредные внутренние напряжения, устранить наклеп и благодаря этому улучшить свойства стали. Отжигу подвергают чаще всего изделия из конструкционной стали, перегретые при обработке давлением или термической обработке, а также литейные изделия.

Отжиг для получения зернистого цементита производят с целью изменения строения цементита (вместо пластинчатого цементита полу-чают зернистый). Такому отжигу подвергают, как правило, инструмен-тальные стали: во-первых, уменьшается твердость стали и, следовательно, облегчается ее обработка на металлорежущих станках; во-вторых, повышается режущая способность инструмента, так как зернистый цементит более равномерно распределяется в структуре закаленной стали; в-третьих, сталь с зернистым цементитом менее склонна к перегреву, трещинам и короблению при закалке.

Нормализация – вид термической обработки, при которой сталь нагревают до температуры на 35...50 °С выше верхних критических (линии GSE) и после выдержки при этой температуре охлаждают на спокойном воздухе. От отжига нормализации отличается более быстрым охлаждением изделия (примерно в два раза). Нормализация – более дешевая операции по сравнению с отжигом, так как печи в этом процессе используются только для нагрева в выдержки изделия при температуре нагрева, а охлаждение производится вне печи.

Дать понятие о закалке, закаливаемости, отпуске при термической обработке сталей.

Термическая обработка – это тепловая обработка металлов и сплавов, в результате которой происходит изменение их структуры, а следовательно, и физических свойств в широких пределах. Термическая обработка является одним из важнейших технологических процессов в машиностроении, так как позволяет повысить прочность, твёрдость, износостойкость, обрабатываемость металлов, улучшить эксплуатационную надежность и уменьшить размеры деталей и узлов.

Закалка – операция термической обработки, при которой сталь нагревают до температуры получения аустенитной структуры, выдерживают некоторое время при этой температуре, а затем быстро охлаждают. Закалку чаще всего применяют для повышения твердости и прочности стальных изделий. При этом, как правило, стремятся получить структуру мартенсита, которая обеспечивает максимальную твердость стали.

Закаливаемость – способность стали приобретать высокую твердость после закалки. Чтобы определить закаливаемость той или иной стали, надо измерить твёрдость поверхностного слоя изделия после закалки: чем выше эта твердость, тем лучше закаливаемость стали.

Отпуск – финишная термическая обработка, заключающаяся в нагреве закалённой стали до температур ниже 727°С, выдержке при заданной температуре и последующем охлаждении с определённой скоростью. Целью отпуска является повышение вязкости и пластичности, снижение твёрдости и уменьшение внутренних напряжений закалённых сталей. В зависимости от температуры отпуск подразделяют на низкий, средний и высокий.

9. Рассказать о цементации и азотировании стали при химико-термической обработке.

Химико – термическая обработка металлов и сплавов заключается в нагреве и выдержке их при высокой температуре в активных средах, в результате чего изменяются химический состав, структура и свойства поверхностного слоя обрабатываемых материалов.

Цементация стали

Цементацией называется процесс насыщения поверхности стальных изделий углеродом. Цементации подвергают изделия, которые в основном работают на износ, но в то же время испытывают сотрясения и удары. Такие изделия должны иметь твердую закаленную поверхность и вязкую сердцевину. Если такие детали изготовить из стали с высоким содержанием углерода, то после термической обработки поверхность их будет твердой и износоустойчивой, а сердцевина – хрупкой и твердой. В результате ударных нагрузок такое изделие может быстро разрушиться.

Цементации обычно подвергают сталь, содержащую 0,12 – 0,25 % углерода, на глубину 0,5 – 2,0 мм. В результате цементации содержание углерода в поверхностном слое металла увеличивается до 0,9 – 1,0 %. Более высокое содержание углерода нежелательно, так как в этом случае вокруг зерен перлита образуется хрупкая сетка цементита – поверностный слой стали становится очень хрупким и может крошиться.

Азотирование стали

Азотирование – диффузионное насыщение поверхности изделия азотом. Этот процесс основан на способности железа при определенных условиях поглощать и растворять в себе атомарный азот.

Поверхность азотированного изделия отличается очень высокой твердостью; кроме того, она хорошо сопротивляется коррозии в таких средах, как вода, пар, некоторые кислоты и соли. Повышение твёрдости и коррозионной устойчивости изделия при азотировании обусловлено образованием в его поверхностном слое очень незначительных измельчённых нитридов – химических соединений азота с металлом. Нитриды и придают металлу высокую твердость, поэтому азотирование не требует никакой дополнительной термической обработки.