Курсовая работа
натему: «Термическая обработка металлов и сплавов»
Введение
Термическуюобработку применяют на различных стадиях производства деталей машин иметаллоизделий. В одних случаях она может быть промежуточной операцией, служащейдля улучшения обрабатываемости сплавов давлением, резанием, в других – являетсяокончательной операцией, обеспечивающей необходимый комплекс показателеймеханических, физических и эксплуатационных свойств изделий или полуфабрикатов.Полуфабрикаты подвергают термической обработке для улучшения структуры,снижения твердости (улучшения обрабатываемости), а детали – для придания имопределенных, требуемых свойств (твердости, износостойкости, прочности идругих).
Врезультате термической обработки свойства сплавов могут быть изменены в широкихпределах. Возможность значительного повышения механических свойств послетермической обработки по сравнению с исходным состоянием позволяет увеличитьдопускаемые напряжения, уменьшить размеры и массу машин и механизмов, повыситьнадежность и срок службы изделий. Улучшение свойств в результате термическойобработки позволяет применять сплавы более простых составов, а поэтому болеедешевые. Сплавы приобретают также некоторые новые свойства, в связи с чемрасширяется область их применения.
Назначениеи виды термической обработки
Термической(тепловой) обработкой называются процессы, сущность которых заключается внагреве и охлаждении изделий по определенным режимам, в результате чегопроисходят изменения структуры, фазового состава, механических и физическихсвойств материала, без изменения химического состава.
Назначениетермической обработки металлов – получение требуемой твердости, улучшениепрочностных характеристик металлов и сплавов. Термическая обработка подразделяетсяна термическую, термомеханическую и химико-термическую. Термическая обработка –только термическое воздействие, термомеханическая – сочетание термическоговоздействия и пластической деформации, химико-термическая – сочетаниетермического и химического воздействия. Термическая обработка, в зависимости отструктурного состояния, получаемого в результате ее применения, подразделяетсяна отжиг (первого и второго рода), закалку и отпуск.
Отжиг
Отжиг – термическая обработка заключающаяся в нагреве металла доопределенных температур, выдержка и последующего очень медленного охлаждениявместе с печью. Применяют для улучшения обработки металлов резанием, снижениятвердости, получения зернистой структуры, а также для снятия напряжений,устраняет частично (или полностью) всякого рода неоднородности, которые быливнесены в металл при предшествующих операциях (механическая обработка,обработка давлением, литье, сварка), улучшает структуру стали.
Отжигпервого рода. Это отжиг при котором непроисходит фазовых превращений, а если они имеют место, то не оказывают влиянияна конечные результаты, предусмотренные его целевым назначением. Различаютследующие разновидности отжига первого рода: гомогенизационный ирекристаллизационный.
Гомогенизационный – это отжиг с длительной выдержкой при температуре выше 950ºС(обычно 1100–1200ºС) с целью выравнивания химического состава.
Рекристаллизационный – это отжиг наклепанной стали при температуре, превышающейтемпературу начала рекристаллизации, с целью устранения наклепаи получениеопределенной величины зерна.
Отжигвторого рода. Это отжиг, при которомфазовые превращения определяют его целевое назначение. Различают следующиевиды: полный, неполный, диффузионный, изотермический, светлый, нормализованный(нормализация), сфероидизирующий (на зернистый перлит).
Полныйотжиг производят путем нагрева стали на 30–50 °Свыше критической точки, выдержкой при этой температуре и медленным охлаждениемдо 400–500 °С со скоростью 200 °С в час углеродистых сталей, 100 °Св час для низколегированных сталей и 50 °С в час для высоколегированныхсталей. Структура стали после отжига равновесная, устойчивая.
Неполныйотжиг производится путем нагрева стали доодной из температур, находящейся в интервале превращений, выдержкой и медленнымохлаждением. Неполный отжиг применяют для снижения внутренних напряжений,понижения твердости и улучшения обрабатываемости резанием
Диффузионныйотжиг. Металл нагревают до температур 1100–1200ºС,так как при этом более полно протекают диффузионные процессы, необходимые длявыравнивания химического состава.
Изотермическийотжиг заключается в следующем: стальнагревают, а затем быстро охлаждают (чаще переносом в другую печь) дотемпературы, находящейся ниже критической на 50–100ºС. В основномприменяется для легированных сталей. Экономически выгоден, так как длительностьобычного отжига (13 – 15) ч, а изотермического отжига (4 – 6) ч
Сфероидизирующийотжиг (на зернистый перлит) заключается в нагревестали выше критической температуры на 20 – 30 °С, выдержке при этой температуреи медленном охлаждении.
Светлыйотжиг осуществляется по режимам полного илинеполного отжига с применением защитных атмосфер ил в печах с частичнымвакуумом. Применяется с целью защиты поверхности металла от окисления иобезуглероживания.
Нормализация – заключается в нагреве металла до температуры на (30–50) ºСвыше критической точки и последующего охлаждения на воздухе. Назначениенормализации различно в зависимости от состава стали. Вместо отжиганизкоуглеродистые стали подвергают нормализации. Для среднеуглеродистых сталейнормализацию применяют вместо закалки и высокого отпуска. Высокоуглеродистыестали подвергают нормализации с целью устранения цементитной сетки.Нормализацию с последующим высоким отпуском применяют вместо отжига дляисправления структуры легированных сталей. Нормализация по сравнению с отжигом– более экономичная операция, так как не требует охлаждения вместе с печью.
Закалка
Закалка – это нагрев до оптимальной температуры, выдержка и последующеебыстрое охлаждение с целью получения неравновесной структуры.
Врезультате закалки повышается прочность и твердость и понжается пластичностьстали. Основные параметры при закалке – температура нагрева и скоростьохлаждения. Критической скоростью закалки называется скорость охлаждения, обеспечивающаяполучение структуры – мартенсит или мартенсит и остаточный аустенит.
Взависимости от формы детали, марки стали и требуемого комплекса свойствприменяют различные способы закалки.
Закалка водном охладителе. Деталь нагревают дотемпературы закалки и охлаждают в одном охладителе (вода, масло).
Закалка вдвух средах (прерывистая закалка) – этозакалка при которой деталь охлаждают последовательно в двух средах: перваясреда – охлаждающая жидкость (вода), вторая – воздух или масло.
Ступенчатаязакалка. Нагретую до температуры закалки детальохлаждают в расплавленных солях, после выдержки в течении времени необходимогодля выравнивания температуры по всему сечению, деталь охлаждают на воздухе, чтоспособствует снижению закалочных напряжений.
Изотермическаязакалка так же, как и ступенчатая, производитсяв двух охлаждающих средах. Температура горячей среды (соляные, селитровые илищелочные ванны) различна: она зависит от химического состава стали, но всегдана 20–100 °С выше точки мартенситного превращения для данной стали.Окончательное охлаждение до комнатной температуры производится на воздухе.Изотермическая закалка широко применяется для деталей из высоколегированныхсталей. После изотермической закалки сталь приобретает высокие прочностныесвойства, то есть сочетание высокой вязкости с прочностью.
Закалка ссамоотпуском имеет широкое применение винструментальном производстве. Процесс состоит в том, что детали выдерживаютсяв охлаждающей среде не до полного охлаждения, а в определенный момент извлекаютсяиз нее с целью сохранения в сердцевине детали некоторого количества тепла, засчет которого производится последующий отпуск.
Отпуск
Отпуск стали является завершающей операцией термической обработки,формирующей структуру, а следовательно, и свойства стали. Отпуск заключается внагреве стали до различных температур (в зависимости от вида отпуска, но всегданиже критической точки), выдержке при этой температуре и охлаждении с разнымискоростями. Назначение отпуска – снять внутренние напряжения, возникающие впроцессе закалки, и получить необходимую структуру.
Взависимости от температуры нагрева закаленной детали различают три видаотпуска: высокий, средний и низкий.
Высокийотпуск производится при температурах нагревавыше 350–600 °С, но ниже критической точки; такой отпуск применяется дляконструкционных сталей.
Среднийотпуск производится при температурах нагрева350 – 500 °С; такой отпуск широко применяется для пружинной и рессорнойсталей.
Низкийотпуск производится при температурах 150–250 °С. Твердостьдетали после закалки почти не изменяется; низкий отпуск применяется дляуглеродистых и легированных инструментальных сталей, для которых необходимывысокая твердость и износостойкость.
Контрольотпуска осуществляется по цветам побежалости, появляющимся на поверхностидетали.
Старение
Старение –это процесс изменения свойств сплавов без заметногоизменения микроструктуры. Известны два вида старения: термическое идеформационное.
Термическоестарение протекает в результате изменениярастворимости углерода в железе в зависимости от температуры.
Еслиизменение твердости, пластичности и прочности протекает при комнатнойтемпературе, то такое старение называется естественным.
Если жепроцесс протекает при повышенной температуре, то старение называетсяискусственным.
Деформационное(механическое) старение протекает послехолодной пластической деформации.
Обработкахолодом
Новый видтермической обработки, для повышения твердости стали путем перевода остаточногоаустенита закаленной стали в мартенсит. Это выполняется при охлаждении стали дотемпературы нижней мартенситной точки.
Методыповерхностного упрочнения
Поверхностнойзакалкой называют процесс термической обработки,представляющий собой нагрев поверхностного слоя стали до температуры вышекритической и последующее охлаждение с целью получения в поверхностном слоеструктуры мартенсита.
Различаютследующие виды: индукционная закалка; закалка в электролите, закалка принагреве токами высокой частоты(ТВЧ), закалка с газопламенным нагревом.
Индукционнаязакалка основана на физическом явлении,сущность которого заключается в том, что электрический ток высокой частоты,проходя по проводнику, создает вокруг него электромагнитное поле. Наповерхности детали, помещенной в этом поле, индуцируются вихревые токи, вызываянагрев металла до высоких температур. Это обеспечивает возможность протеканияфазовых превращений.
Взависимости от способа нагрева индукционная закалка подразделяется на три вида:
одновременныйнагрев и закалка всей поверхности (используется для мелких деталей);
последовательныйнагрев и закалка отдельных участков (используется для коленчатых валов иподобных им деталей);
непрерывно-последовательныйнагрев и закалка перемещением (используется для длинных деталей).
Газопламеннаязакалка. Процесс газопламенной закалкизаключается в быстром нагреве поверхности детали ацетилено-кислородным,газокислородным или кислородно-керосиновым пламенем до температуры закалки споследующим охлаждением водой или эмульсией.
Закалка вэлектролите. Процесс закалки в электролитезаключается в следующем: в ванну с электролитом (5–10% раствор кальцинированнойсоли) опускают закаливаемую деталь и пропускают ток напряжением 220–250 В. Врезультате чего происходит нагрев детали до высоких температур. Охлаждениедетали производят или в том же электролите (после выключения тока) или вспециальном закалочном баке.
Термомеханическаяобработка
Термомеханическаяобработка (Т.М.О.) – новый метод упрочнения металлов и сплавов при сохранениидостаточной пластичности, совмещающий пластическую деформацию и упрочняющуютермическую обработку (закалку и отпуск). Различают три основных способатермомеханической обработки.
Низкотемпературнаятермомеханическая обработка (Н.Т.М.О) основанана ступенчатой закалке, то есть пластическая деформация стали осуществляетсяпри температурах относительной устойчивости аустенита с последующей закалкой иотпуском.
Высокотемпературнаятермомеханическая обработка (В.Т.М.О) при этом пластическуюдеформацию проводят при температурах устойчивости аустенита с последующейзакалкой и отпуском.
Предварительнаятермомеханическая обработка (П.Т.М.О) деформацияпри этом может осуществляться при температурах Н.Т.М.О и В.Т.М.О или притемпературе 20ºС. Далее осуществляется обычная термическая обработка:закалка и отпуск.
Назначениеи виды химико-термической обработки
Химико-термическойобработкой называют процесс, представляющий собой сочетание термического ихимического воздействия с целью изменения состава, структуры и свойствповерхностного слоя стали.
Цельхимико-термической обработки: повышение поверхностной твердости,износостойкости, предела выносливости, коррозионной стойкости, жаростойкости(окалиностойкости), кислотоустойчивости.
Наибольшееприменение в промышленности получили следующие виды химико-термической обработки:цементация; нитроцементация; азотирование; цианирование; диффузионнаяметаллизация.
Цементация– это процесс поверхностногонасыщения углеродом, произведенный с целью поверхностного упрочнения деталей.
Взависимости от применяемого карбюризатора цементация подразделяется на тривида: цементация твердым карбюризатором; газовая цементация (метан, пропан,природный газ).
Газоваяцементация. Детали нагревают до 900–950ºС вспециальных герметически закрытых печах, в которые непрерывным потоком подаютцементующий углеродосодержащий газ [естественный (природный) илиискусственный].
Процесс цементациив твердом карбюризаторе заключается в следующем. Детали, упакованные в ящиквместе с карбюризатором (смесь древесного угля с активизатором), нагревают доопределенной температуры и в течении длительного времени выдерживают при этойтемпературе, затем охлаждают и подвергают термической обработке.
Цементациилюбым из рассмотренных выше способов подвергаются детали из углеродистой илегированной стали с содержанием углерода не более 0,2%. Цементациялегированных сталей, содержащих карбидообразующие элементы Cr, W, V, дает особохорошие результаты: у них, кроме повышения поверхностной твердости иизносостойкости, увеличивается также предел усталости.
Азотирование – это процесс насыщения поверхностного слоя различных металлов исплавов, стальных изделий или деталей азотом при нагреве в соответствующейсреде. Повышается твердость поверхности изделия, выносливости, износостойкости,повышение коррозионной стойкости.
Цианирование–.насыщение поверхностногослоя изделий одновременно углеродом и азотом.
Взависимости от используемой среды различают цианирование: в твердых средах; вжидких средах; в газовых средах.
Взависимости от температуры нагрева цианирование подразделяется нанизкотемпературное и высокотемпературное.
Цианированиев жидких средах производят в ваннах срасплавленными солями.
Цианированиев газовых средах (нитроцементация). Процессодновременного насыщения поверхности детали углеродом и азотом. Для этогодетали нагревают в среде, состоящей из цементующего газа и аммиака, то естьнитроцементация совмещает в себе процессы газовой цементации и азотирования.
Диффузионноенасыщение металлами и металлоидами
Существуюти применяются в промышленности способы насыщения поверхности деталей различнымиметаллами (алюминием, хромом и др.) и металлоидами (кремнием, бором и др.)Назначение такого насыщения – повышение окалиностойкости, коррозионностойкости,кислотостойкости, твердости и износостойкости деталей. В результате поверхностныйслой приобретает особые свойства, что позволяет экономить легирующие элементы.
Алитирование– процесс насыщения поверхностного слоя стали алюминием дляповышения жаростойкости (окалиностойкости) и сопротивления атмосфернойкоррозии.
Алитированиепроводят в порошкообразных смесях, в ваннах с расплавленным алюминием, вгазовой среде и распыливанием жидкого алюминия.
Хромирование– процесс насыщенияповерхностного слоя стали хромом для повышении коррозионной стойкости ижаростойкости, а при хромировании высокоуглеродистых сталей – для повышениятвердости и износостойкости.
Силицирование – процесс насыщения поверхностного слоя детали кремнием дляповышения коррозионной стойкости и кислотостойкости. Силицированию подвергаютдетали из низко- и среднеуглеродистых сталей, а также из ковкого ивысокопрочного чугунов.
Борирование– процесс насыщения поверхностного слоядетали бором. Назначение борирования – повысить твердость, сопротивлениеабразивному износу и коррозии в агрессивных средах, теплостойкость ижаростойкость стальных деталей. Существует два метода борирования: жидкостноеэлектролизное и газовое борирование.
Сульфидирование– процесс насыщенияповерхностного слоя стальных деталей серой для улучшения противозадирныхсвойств и повышения износостойкости деталей.
Сульфоцианирование– процесс поверхностного насыщения стальных деталей серой,углеродом и азотом. Совместное влияние серы и азота в поверхностном слоеметалла обеспечивает более высокие противозадирные свойства и износостойкостьпо сравнению насыщение только серой.
Термическаяобработка чугуна
Термическуюобработку чугунов проводят с целью снятия внутренних напряжений, возникающихпри литье и вызывающих с течением времени изменения размеров и формы отливки,снижения твердости и улучшения обрабатываемости резанием, повышениямеханических свойств. Чугун подвергают отжигу, нормализации, закалке и отпуску,а также некоторым видам химико-термической обработки (азотированию,алитированию, хромированию).
Отжигдля снятия внутренних напряжений. Этому отжигу подвергают чугуны при следующих температурах: серыйчугун с пластинчатым графитом 500 – 570ºС; высокопрочный чугун сшаровидным графитом 550 – 650ºС; низколегированный чугун 570 – 600ºС;высоколегированный чугун 620 – 650ºС. При этом отжиге фазовых превращениине происходит, а снимаются внутренне напряжения, повышается вязкость,исключается коробление и образование трещин в процессе эксплуатации.
Смягчающийотжиг (отжиг графитизирующий низкотемпературный).Проводят для улучшения обрабатываемости резанием и повышенияпластичности. Его осуществляют продолжительной выдержкой при 680 – 700ºСили медленным охлаждением отливок при 760 – 700ºС. Для деталей сложнойконфигурации охлаждение медленное, а для деталей простой формы – ускоренное.
Отжигграфитизирующий, в результате которого из белого чугуна получают ковкий чугун.
Нормализацию применяют для увеличения связанногоуглерода, повышения твердости, прочности и износостойкости серого, ковкого ивысокопрочного чугунов. При нормализации чугун (отливки) нагревают вышетемператур интервала превращения 850 – 950ºС и после выдержки, охлаждаютна воздухе.
Закалке подвергают серый, ковкий и высокопрочный чугун для повышениятвердости, прочности и износостойкости. По способу выполнения закалка чугунаможет быть объемной непрерывной, изотермической и поверхностной.
При объемнойнепрерывной закалке чугун нагревают до температуры 850 – 950ºС. Затемвыдерживают для прогрева и полного растворения углерода. Охлаждениеосуществляют в воде или масле. После закалки проводят отпуск при температуре200 – 600ºС. В результате повышается твердость, прочность иизносостойкость чугуна.
При изотермическойзакалке чугуны нагревают так же, как и при объемнойнепрерывной закалке,выдерживают от 10 до 90 минут и охлаждают в расплавленной соли при 200 – 400ºС,и после выдержки охлаждают на воздухе.
Поверхностнаязакалка с нагревом поверхностного слоякислородно – ацетиленовым пламенем, токами высокой частоты или в электролите.Температура нагрева 900 – 1000ºС. Охлаждение в воде, масле или маслянойэмульсии.
Старениеприменяют для стабилизацииразмеров литых чугунных деталей, предотвращения коробления и снятия внутреннихнапряжений. Обычно старении проводят после грубой механической обработки.Различают два вида старения: естественное и искусственное.
Естественноестарении осуществляется на открытом воздухе илив помещении. Изделия после литья выдерживаются в течении 6 – 15 месяцев.
Искусственноестарение осуществляется при повышенных температурах;длительность – несколько часов. При искусственном старении отливки чугуназагружают в печь, нагретую до 100 – 200º С, нагревают до температуры 550 –570ºС со скоростью 30 – 60ºС в час, выдерживаю 3 – 5 часов иохлаждают вместе с печью со скоростью 20 – 40ºС в час до температуры 150 –200ºС, а затем охлаждают на воздухе.
Химико-термическаяобработка чугуна
Дляповышения поверхностной твердости и износостойкости серые чугуны подвергаютазотированию. Чаще азотируют серые перлитные чугуны, легированные хромом,молибденом, алюминием. Температура азотирования 550 – 580ºС, времявыдержки 30 – 70 часов. Кроме азотирования, повышения поверхностной твердости иизносостойкости легированного серого перлитного чугуна можно достигнуть газовыми жидкостным цианированием при температуре 570ºС. Для повышения жаростойкостичугунные отливки можно подвергать алитированию, а для получения высокойкоррозионной стойкости в кислотах – силицированию.
Термическаяобработка сплавов цветных металлов
Алюминиевыесплавы
Алюминиевыесплавы подвергаются трем видам термической обработки: отжигу, закалке истарению. Основными видами отжига являются: диффузионный,рекристаллизационный и термически упрочненных сплавов.
Гомогенизацию применяют для выравнивания химической микронеоднородности зерентвердого раствора. Для выполнения гомогенизации алюминиевые сплавы нагревают до450 – 520ºС и выдерживают при этих температурах от 4 до 40 часов; послевыдержки – охлаждение вместе с печью или на воздух. В результате этогоструктура становится более однородной и повышается пластичность.
Рекристаллизационныйотжиг для алюминия и сплавов на ег основеприменяют гораздо шире, чем для стали. Это объясняется тем, что такие металлы,как алюминий и медь, а так же многие сплавы на их основе, не упрочняютсязакалкой и повышение механических свойств может быть достигнуто только холоднойобработкой давлением, а промежуточной операцией при такой обработке являетсярекристаллизационный отжиг. Температура рекристаллизационного отжигаалюминиевых сплавов 300 – 500ºС выдержка 0,5 – 2 часа.
Отжигтермически упрочненных сплавов применяютдля полного снятия упрочнения, он проводится при температурах 350 – 450ºСс выдержкой 1 – 2 часа и последующим достаточно медленным охлаждением.
После закалкипрочность сплава несколько повышается, а пластичность не изменяется.После закалки алюминиевые сплавы подвергают старению, при которомпроисходит распад пересыщенного твердого раствора.
Деформируемыеалюминиевые сплавы
Взакаленном состоянии дуралюмины пластичны и легко деформируются. После закалкии естественного или искусственного старения прочность дуралюмина резкоповышается.
Литейныеалюминиевые сплавы
Длялитейных алюминиевых сплавов используют различные виды термической обработки взависимости от химического состава. Для упрочнения литейные алюминиевые сплавыподвергают закалке с получением пересыщенного твердого раствора иискусственному старению, а также только закалке без старения с получением взакаленном состоянии устойчивого твердого раствора.
Магниевыесплавы
Магниевыесплавы, так же как и алюминиевые, подвергают отжигу, закалке и старению. Длявыравнивания химической микронеоднородности зерен твердого раствора путемдиффузии слитки магниевых сплавов подвергают гомогенизации притемпературах 350 – 400ºС с выдержкой 18 – 24 часа. Полуфабрикатыдеформируемых магниевых сплавов подвергают рекристаллизационному отжигупри температуре ≈ 350ºС, а также при боле низких температурах 150 –250ºС отжигу для снятия остаточных напряжений.
Магниевыесплавы подвергают закалке, или закалке и искусственномустарению. При температуре 20С в закаленных магниевых сплавах никакихизменений не происходит, то есть они не подвержены естественному старению.
Медь имедные сплавы
Термическаяобработка меди. Деформирование медисопровождается повышением ее прочности и понижением пластичности. Для повышенияпластичности медь подвергают рекристаллизационному отжигу при 500 – 600ºС,в результате которого пластичность резко повышается, а прочность снижается.
Термическаяобработка латуней. Они подвергаются толькорекристаллизационному отжигу при 600 – 700ºС (для снятия наклепа).Охлаждают латуни при отжиге на воздухе или для ускорения охлаждения и лучшегоотделения окалины в воде. Для латунных деталей, имеющих после деформацииостаточные напряжения, в условиях влажной атмосферы характерно явлениесамопроизвольного растрескивания. Чтобы этого избежать латунные деталиподвергают низкотемпературному отжигу при 200 – 300 С, в результате чегоостаточные напряжения снимаются, а наклеп остается. Низкотемпературному отжигуособенно необходимо подвергать алюминиевые латуни, которые склонны ксамопроизвольному растрескиванию.
Термическаяобработка бронз. Для выравниванияхимического состава бронзы подвергают гомогенизации при 700 – 750ºС споследующим быстрым охлаждением. Для снятия внутренних напряжений отливки отжигаютпри 550ºС. Для восстановления пластичности между операциями холоднойобработки давлением подвергают рекристаллизационному отжигу при 600 – 700ºС.
Алюминиевыебронзы с содержанием алюминия от 8 до 11%,испытывающие при нагреве и охлаждении фазовую перекристаллизацию, могутподвергаться закалке. В результате закалки повышается прочность итвердость, но снижается пластичность. После закалки следует отпуск при400 – 650º С в зависимости о требуемых свойств. Также подвергают гомогенизации,а деформируемые полуфабрикаты – рекристаллизационному отжигу при 650 –800ºС.
Бериллиевуюбронзу закаливают в воде от температуры760 – 780ºС; при это избыточная фаза выделиться не успевает, и послезакалки сплав состоит из пересыщенного твердого раствора и обладает небольшойтвердостью и прочностью и большой пластичностью. После закалки проводится отпуск(старение) при 300 – 350ºС выдержкой 2 часа. Для повышения устойчивостипересыщенного твердого раствора и облегчения закалки бериллиевые бронзыдополнительно легируют никелем.
Титановыесплавы
Титановыесплавы подвергают рекристаллизационному отжигу и отжигу с фазовойперекристаллизацией, атак же упрочнению термической обработкой – закалкой истарением. Для повышения износостойкости и задиростойкости титановые сплавыподвергают азотированию, цементации или окислению.
Рекристаллизационныйотжиг применяют для титана и сплавов дляснятия наклепа после холодной обработки давлением. Температурарекристаллизационного отжига 520 – 850ºС в зависимости от химическогосостава сплава и вида полуфабриката.
Отжиг сфазовой перекристаллизацией применяют с цельюснижения твердости, повышения пластичности, измельчения зерна, устраненияструктурной неоднородности. Применяют простой, изотермический и двойной отжиг;температура нагрева при отжиге 750 – 950ºС в зависимости от сплава.
При изотермическомотжиге после выдержки при температуре отжига детали охлаждают до 500 – 650ºС(в зависимости от сплава) в той же печи иди переносят в другую печь ивыдерживают определенное время, и охлаждают на воздухе. При изотермическомотжиге сокращается продолжительность отжига, а пластичность получается болеевысокой.
При двойномотжиге детали нагревают до температуры отжига, выдерживают и охлаждают навоздухе. Затем повторно нагреваю до 500 – 650ºС, выдерживают и охлаждаютна воздухе. Двойной отжиг по сравнению с изотермическим повышает пределпрочности при незначительном снижении пластичности и сокращает длительностьобработки.
Из всехвидов химико-термической обработки титановых сплавов наибольшее распространениеполучило азотирование, осуществляемое в среде азота или в смеси азота и аргонапри температурах 850 – 950 С в течении 10 – 50 часов. Детали из титановыхсплавов после азотирования обладают хорошими антифрикционными свойствами.
Заключение
Термическаяобработка является одной из основных, наиболее важных операций общеготехнологического цикла обработки, от правильного выполнения которой зависиткачество (механические и физико-химические свойства) изготовляемых деталеймашин и механизмов, инструмента и другой продукции. Разработаны ирационализированы технологические процессы термической обработки серых и белыхчугунов, сплавов цветных металлов
Перспективнымнаправлением совершенствования технологии термической обработки являетсяустановка агрегатов для термической обработки в механических цехах, созданиеавтоматических линий с включением в них процессов термической обработки, атакже и разработка методов, обеспечивающих повышение прочностных свойствдеталей, их надежности и долговечности.
Литература
1. Б.В. Захаров. В.Н. Берсенева «Прогрессивныетехнологические процессы и оборудование при термической обработке металлов» М.«Высшая школа» 1988 г.
2. В.М. Зуев «Термическая обработка металлов» М. Высшаяшкола 1986 г.
3. Б.А. Кузьмин «Технология металлов и конструкционныематериалы» М. «Машиностроение» 1981 г.
4. В.М. Никифоров «Технология металлов и конструкционныематериалы» М. «Высшая школа» 1968 г.
5. А.И. Самохоцкий Н.Г. Парфеновская «Технологиятермической обработки металлов» М. Машиностроение 1976 г.