|
1. Понятие о термических и химико-термических технологических процессах в машиностроении и их классификация.
Технологический процесс составляет основу любого производственного процесса, является важнейшей его частью, связанной с переработкой сырья и превращением его в готовую продукцию. Технологический процесс включает в себя ряд стадий ("стадия" - по-гречески "ступень"). Итоговая скорость процесса зависит от скорости каждой стадии. В свою очередь, стадии расчленяются на операции. Операция - это законченная часть технологического процесса, выполняемая на одном рабочем месте и характеризуемая постоянством предмета труда, орудий труда и характером воздействия на предмет труда .
Термической обработкой называются процессы, сущность которых заключается в нагреве и охлаждении изделии по определенным режимам, в результате чего происходят изменения структуры, фазового состава, механических и физических свойств материала. С помощью такой обработки можно изменять свойства металлических материалов в нужном направлении.
Термическую обработку применяют на различных стадиях производства деталей машин и металлоизделий. В одних случаях она может быть промежуточной операцией, служащей для улучшения обрабатываемости сплавов давлением, резанием, в других - является окончательной операцией, обеспечивающей необходимый комплекс показателей механических, физических и эксплуатационных свойств изделий или полуфабрикатов .
Основными видами термической обработки (по А. А. Бочвару) являются отжиг, закалка и отпуск (старение).
Сочетание теплового воздействия с химическими, механическими воздействиями является основой двух других разновидностей термообработки: химико-термической (ХТО) и термомеханической (ТМО).
Отжиг бывает 1-го и 2-го рода. Сущность отжига 1-го рода заключается в нагреве заготовок выше температуры фазового превращения с последующим медленным охлаждением (иногда вместе с печью). Различают следующие разновидности отжига 1-го рода:
гомогенизационный, применяемый для выравнивания структуры, особенно крупных стальных отливок, поковок;
рекристаллизационный, устраняющий изменения структуры, возникающие, в частности, в процессе обработки металлов давлением, при котором они получают наклеп, сопровождаемый заметным повышением твердости и снижением пластичности;
отжиг, снимающий или уменьшающий остаточные внутренние напряжения, возникающие при различных технологических операциях (холодной обработке давлением, сварке и др.).
С помощью отжига 2-го рода, или полного отжига, изменяют структуру сплава и устраняют внутренние напряжения. Заготовки нагревают до температуры, превышающей на 30-50°С температуру фазового превращения, и медленно охлаждают вместе с печью. Такой процесс термообработки проводят после штамповки, отливки заготовок, а также после черновой механической обработки с целью понижения твердости.
Разновидностью отжига 2-го рода является нормализация, при которой заготовки охлаждают на воздухе. В отдельных случаях нормализация улучшает обрабатываемость материалов резанием (например, очень вязких сталей), вызывая некоторое повышение механической прочности.
Закалка- это процесс, осуществляемый для повышения твердости и прочности материала. При закалке заготовки (наиболее часто стальные) нагревают выше температуры превращения и быстро охлаждают в воде, минеральном масле, растворах солей или в расплавленных солях (270 - 290 °С). Тип охлаждающей среды определяет скорость охлаждения, которая влияет на получение той или иной структуры.
В зависимости от температуры нагрева различают закалку полную и неполную. При полной закалке углеродистых сталей в холодной воде получают структуру мартенсита с некоторым количеством аустенита. Мартенсит - это пересыщенный твердый раствор внедрения углерода в ot-железо, имеющий весьма высокую твердость и большую хрупкость. Если охлаждение стали вести менее интенсивно, то можно получить менее твердые и напряженные структуры троостита или сорбита закалки. Для уменьшения хрупкости и внутренних напряжений, вызванных закалкой стали, т. е. получения необходимых механических свойств, стали подвергают отпуску.
При необходимости получить высокую твердость лишь поверхностного слоя применяют поверхностную закалку заготовок, нагревая их токами высокой частоты с последующим быстрым охлаждением окунанием в жидкость или на дождевальной установке.
Отпуск- нагрев закаленных заготовок до температур, лежащих ниже температуры фазового превращения, и охлаждение их на воздухе. Повышая температуру отпуска, можно повысить пластичность и вязкость материала при одновременном понижении твердости и прочности. Отпуск при высоких температурах нагрева называют улучшением.
Различают низкий, средний и высокий отпуск. Низкий отпуск т. е. нагрев стали до небольшой температуры (150-200°С), ведет к понижению остаточных внутренних напряжений при сохранении ее высокой твердости и износостойкости. Средний отпуск, сохраняя повышенную твердость (HRC40-45), обеспечивает достаточную прочность, упругость и выносливость. Его часто применяют при изготовлении пружин и рессор.
При высоком отпуске получают достаточно высокий предел упругости при достаточной ударной вязкости и твердости (HRC30-40). В результате высокого
|
На уровень вверх
Купить