Термическая обработка металлов: виды и особенности

Термическая обработка металлов — это процесс, в ходе которого материал нагревается и постепенно охлаждается. С помощью контролируемого изменения температур меняются физические свойства сплава. Термообработка позволяет формировать металлы в соответствии с конкретными требованиями.

Цикл начинается и заканчивается при температуре окружающей среды. В результате нагрева, отжига и окончательного охлаждения достигается ожидаемый уровень пластичности материала.

Виды термообработки

Обычная

Обыкновенная термическая обработка состоит из трех этапов, сочетание которых дает эффект, определяющий популярность этого способа.

На первом этапе используют отжиг материала. Процесс заключается в нагреве сплава до определенной температуры и охлаждении до условий окружающей среды.

На следующем этапе происходит закалка и быстрое охлаждение. Манипуляция завершается дисперсионным твердением, улучшающим физические свойства, устойчивость к повреждениям конечного материала. Невысокая сложность работ и, соответственно, относительно низкая их стоимость при сохранении высокого качества обрабатываемых материалов позволяют сказать, что такая термическая обработка металлов — выгодное решение.

Термопластический вариант

Метод, в котором допустимы три решения. В каждом из них первостепенное значение имеет использование температуры как фактора, влияющего на форму и свойства материала. Термопластическая обработка может быть — в зависимости от способа — низкотемпературной и высокотемпературной. Третий вариант — изотермическое превращение.

Технологический процесс, изменяющий конечные свойства стали и других сплавов, обеспечивает пластичность материала. Высокотемпературная обработка гарантирует гибкость. Низкотемпературный режим обеспечивает прочность. Метод распространен при обработке средне- и высоколегированной стали.

Термохимический метод

Термохимическая обработка — способ, сочетающий в себе воздействие температуры и химических реагентов. Технология, основанная на насыщении материала одним или несколькими влияющими факторами. Методика позволяет получить материал, в котором свойства верхнего слоя изделия отличаются от свойств сердцевины. Это достигается изменением химического состава благодаря диффузии атомов.

Термомагнитная обработка

Наименее распространенный вид термообработки. Это технологический процесс, изменяющий магнитные свойства твердых сплавов. Трансформации происходят в результате запуска в материале структурных изменений. Процесс осуществляется в результате совмещения нескольких воздействующих факторов: температуры, времени и магнитного поля. В случае с некоторыми видами стали решение существенно влияет на ее стойкость и прочность.

Термическая обработка стали

Это процесс, основанный на трех механизмах. Первый — это мягкий отжиг металлов. Этап происходит как с фазовым переходом, так и без него. На следующей стадии происходит закалка металла с последующим насыщением раствором. Цель, независимо от используемой методики, сводится к достижению такой пластичности, чтобы материал профилировался до определенной формы или размеров.

Эти процессы должны происходить с определенной скоростью и температурой, и используются для изменения свойств сплава в твердом состоянии. Другое применение термообработки состоит в коррекции механических и пластических свойств путем изменения структуры материала. Кроме того, возможно использование дополнительных методов, таких как химическая или механообработка.

Типовые устройства для термической обработки металлов

Завод, занимающийся термической обработкой, использует ряд устройств. Прежде всего в промышленности используются печи. Современное оборудование оснащено датчиками, системами управления и контроля для осуществления настроек и записи данных. К самым часто используемым типам печей относятся:

1. Камерные печи различных модификаций. Отличаются формой, типом нагревателей и других элементов. В камерных печах тепловая энергия выделяется за счет нагрева резистивного провода.
   
2. Тигельные печи. Позволяют расплавить металл и поддерживать его в жидком состоянии, пока субстанция не будет использована для других технологических процессов.
   
3. Ретортные печи. В корпусе этого оборудования термообработка происходит в атмосфере защитных газов. Устройства обеспечивают возможность сброса веществ, которые образуются в ходе процессов, протекающих в реторте.

Эти и другие промышленные печи используются для плавки, подготовки компонентов, изготовления и соединения элементов путем спекания или пайки. Каждый завод термической обработки металлов оснащен таким агрегатом.

Применение термической обработки

В первую очередь термическая обработка металлов используется в промышленности. Поверхностная закалка элементов широко применяется в металлургии, производстве и сварке. Термообработка подходит как для полуфабрикатов, так и для готовых компонентов.