Термічна обробка металу в Україні – види, переваги та класифікація

Термічна обробка сталі – це технологія температурного впливу на метал з метою надання матеріалу необхідних технічних характеристик. Термообробка металу являє собою сукупність процесів нагрівання, витримування та охолодження. В результаті змінюється кристалічна решітка металу. Робити це можна на різних етапах, як із заготовками, так і з уже готовими виробами.

ПВКП «Матрица» з 2000-го року займається виготовленням виробів з металу за зразком, кресленням або ескізом замовника. Працюємо по всій Україні.

Призначення термообробки

• значне збільшення міцності та зносостійкості;
• захист матеріалу від подальшої дії високих температур;
• зниження ризику появи корозії;
• усунення внутрішньої напруги у заготовках;
• підготовка матеріалу до подальшої обробки, збільшення його пластичності.

Вимоги до металу

Рішення про вибір способу термічної обробки приймається на підставі аналізу поставленого завдання, а також особливостей марки сталі. Можна використовувати матеріали будь-якої якості.

Сталь повинна відповідати трьом основним вимогам:

• належати до категорії інструментальних, конструкційних чи спеціальних;
• бути за складом легованою або вуглецевою;
• містити не більше 0,25% вуглецю для низьковуглецевих сплавів та менше 0,7% для високовуглецевих.

Види термічної обробки металу та класифікація

Весь процес термообробки складається з нагрівання металу до певної температури, витримки його в такому стані протягом якогось часу та швидкого або повільного охолодження. Швидкість цих процесів та інтервал між ними безпосередньо впливають на кінцевий результат.

На ПВКП «Матрица» виконується повний спектр термічної обробки – загартування, цементація, струми високої частоти (ТВЧ) та ін.

Загартування

Загартування потрібно, щоб наростити важливі показники матеріалу – від твердості та максимальної пружності до захисту від зносу та твердості. За допомогою закалки вдається зменшити верхню межу на стиск та пластичність.

Такий формат обробки є одним із найстаріших. Він базується на швидкому охолодженні прогрітого до високих температур металу.

Межа нагрівання відрізняється залежно від типу металу. Слід враховувати, за якої температури починає змінюватися внутрішня кристалічна решітка.

В залежності від марки сталі змінюється кілька основних параметрів:

1. Середовище охолодження. Найпростіший спосіб – це занурення у воду. Додаткові корисні властивості можна отримати від застосування технічної олії, газів інертного типу та розчинів з високим рівнем солі.
2. Швидкість охолодження. Змінюється залежно від початкового ступеня прогріву. Температура води, соляного розчину або газу може відрізнятися.
3. Нагрів. Вибирається залежно від максимуму зміни внутрішньої структури. Для багатьох видів сировини це 900°С.

Відпуск

Відпуск сталі часто застосовується у машинобудуванні, а також при виготовленні деталей різного призначення із сталевих заготовок. Зазвичай використовується із загартуванням, бо допомагає знизити внутрішню напругу матеріалу. Це робить сировину значно міцнішою, знімає крихкість, яка може з’явитися під впливом підвищених температур.

Ще одна мета застосування – збільшення показників ударної в’язкості. Матеріал стає менш жорстким, а значить при сильному зовнішньому механічному впливі його буде складно пошкодити.

Технологія відпуску поділена на три типи:

1. Низький. Технологія використовується для створення мартенситної структури металу. Головна мета – значно збільшити в’язкість сировини і зберегти його твердість.
2. Середній. Відмінність полягає у підвищенні максимальної температури до 500 °С. Зазвичай деталі обробляють при нагріванні до 340 °С. Застосовується повітряне охолодження.
3. Високий. Один із найбільш успішних способів, який дозволяє знизити високий рівень внутрішньої напруженості. Виріб прогрівається до високих температур, що допомагає створити та наростити в’язкість та пластичність без втрати міцності. Хоча методика досить складна у використанні для відповідальних деталей механізмів та машин, все ж вона оптимальна. Діапазон нагріву – 450-650°С.

Отжиг (відпал)

Відпал застосовується для стабілізації внутрішньої структури матеріалу та збільшення її однорідності. Це також допомагає значно зменшити рівень напруги металу.

Технологічний процес передбачає нагрівання до високих температур, витримку та тривале повільне охолодження.

У промисловості використовується кілька основних підходів:

Гомогенізація. Її також називають дифузійним відпалом. Це процес термообробки сталі у діапазоні температур від 1000 до 1150 °С. У такому стані сировина тримається упродовж 8 годин, для деяких марок сталі час збільшується до 15 годин. Температура охолодження контролюється, з печі заготовку можна витягувати лише після досягнення 800°С. Далі температура знижується на повітрі.

Рекристалізація. Це низький відпал, необхідний після проведення деформації. Головне завдання – зробити матеріал значно міцнішим шляхом зміни форми зерна у внутрішній структурі. Температурний діапазон становить 100-200 °С. Порівняно з гомогенізацією тривалість витримування сильно зменшилася – до двох годин. Повільне охолодження проходить усередині печі.

Ізометричний вплив. Підходить лише для легованих сталей. У цьому стані аустеніт поступово розпадається. Температура залежить від природного максимуму конкретної марки металу. Межа має бути перевищена лише на 20-30°С. Охолодження проходить у два етапи – швидкий та повільний.

Звільнення від внутрішньої та залишкової напруги. Методика застосовується після того, як деталь проходить механічну обробку, зварюється чи обробляється із використанням лиття. Максимальна температура нагріву становить 727 °С. Цей процес має найтриваліший період витримування серед усіх різновидів відпалу –20 годин. Заготовка буде охолоджуватися дуже повільно.

Повний. Якщо потрібно досягти дрібнозернистої структури матеріалу з переважанням перліту та фериту. Методика підійде для різних типів заготовок – від штампованих та литих до кованих. Метод нагрівання тут такий самий, як у ізометричного відпалу – прогрів виконується до граничної точки і ще на 30-50 ° С вище за нього. Охолодження проводиться до 500°С. Секрет якісного виконання операції у тому, щоб контролювати швидкість охолодження. Вона вказується із розрахунку на 60 хвилин. Для вуглецевої сталі охолодження має бути меншим за 150°С, а для легованої – 50°С.

Неповний. Основним завданням проведення неповного відпалу є переведення перліту у феритно-цементитну структуру. Технологія підійде для деталей, створених методом електродугового зварювання. У цьому разі температура становить 700°С, а тривалість витримки – 20 годин. Після повільного охолодження можна використовувати заготовку – її міцність та захист від пошкодження значно збільшаться.

Нормалізація

Цей тип термообробки необхідний для того, щоб змінити структуру металу та створити всередині дрібне зерно. Цей варіант підходить як для легованих, так і низьковуглецевих сталей.

Головна перевага нормалізації – вона дозволяє довести твердість до 300 НВ. Ви зможете використовувати заготовки, отримані гарячекатаним методом, а також наростити міцність, захист від зламу та в’язкість. Це дозволяє спростити процес подальшої обробки.

В якості середовища для охолодження використовується повітря. Максимальні температури нагрівання – не більше 50°С понад встановлену для матеріалу граничну температуру.

Хіміко-термічна обробка

У результаті такої термообробки відбувається вплив на зовнішній шар матеріалу. Це дозволяє підвищити твердість, захистити сировину від корозії та додатково наростити зносостійкість.

У процесі хіміко-термічної обробки можуть використовуватися такі методи:

Азотування. На відміну від цементації замість вуглецю застосовується азот. Для цього створюється нагріте аміачне середовище. Температурний діапазон становить 500-520°С.

Ціанування. Застосовується і вуглець, і азот у різних співвідношеннях в залежності від температури. Процес можливий як у газовому, так і в рідкому середовищі.

Хромування. Один із видів металізації. Метод названий так за основною речовиною, якою насичується матеріал (хром). Покращує міцність, стійкість до корозії, зовнішній вигляд деталі.

Технологія вибирається з орієнтиром на особливості та характеристики конкретного типу сплаву.

Струми високої частоти (ТВЧ)

ТВЧ-загартування – це термічний вплив на поверхню сталі високою температурою, джерелом якої є електричний струм великої частоти. В результаті такої додаткової обробки готових виробів підвищуються показники їхньої міцності та твердості. Це робить експлуатаційні властивості відчутно кращими, ніж без проведення даного технологічного процесу. ТВЧ-загартування включає такі поетапні операції:

1. Нагрівання виробу до високої температури.
2. Збереження температурного режиму на одному рівні.
3. Охолодження виробу.

Тривалість кожного з трьох етапів може змінюватись. Залежно від їхньої тривалості відрізняється глибина загартування ТВЧ. Для правильного охолодження після термічного впливу сталеву заготовку опускають в охолоджувальну рідину або її розпорошують на поверхню деталі.

Кріогенна обробка

Суть термічної обробки сталі криогенного типу полягає у значному охолодженні раніше загартованих заготовок. Головна мета використання – припинення мартенситного перетворення.

Як і у випадку з іншими засобами, заготовку потрібно поступово прогріти до стандартної температури.

Переваги термообробки

• Змінюються основні параметри металу: міцність, твердість, ударна в’язкість.
• Метал стає стійкішим до зносу.
• Вузли та деталі отримують більш тривалий ресурс використання.
• Підвищується стійкість до корозії.
• Термообробка металу дозволяє отримати конструкції, здатні витримати високі навантаження, тиск та температури.

Збільшується термін експлуатації виробів із обробленого температурою матеріалу.

Як замовити термічну обробку металу в Україні – ціна

ПВКП «Матрица» на протязі 25 років виконує повний спектр металообробних операцій під замовлення для клієнтів зі всієї України. Фрезерні, токарні, свердлильні, довбіжні, координатно-розточувальні, шліфувальні роботи та термообробка (ТВЧ, цементація, об’ємна калка).

Приклад деталей після термообробки:

Ви можете звернутись до нас за консультацією або прорахунком за контактами на сайті або нижче.

Порядок виконання Вашого замовлення такий:

1. Ви присилаєте креслення або фото зразка. Ми уточнюємо з вами деякі нюанси (умови експлуатації та ін.), прораховуємо вартість виготовлення деталі чи операції та узгоджуємо її.
2. Вносите передплату та відправляєте нам зразок Новою поштою.
3. Ми приймаємо зразок, наш конструкторський відділ знімає розміри деталі для фахівців та починається виробництво з дотриманням технологічних процесів.
4. Відправляємо Вам деталь Новою поштою по всій Україні. За бажанням можете приїхати до нас на виробництво.

Виготовляємо шестерні, зірочки, редуктори, шнеки, корпуси, вали, вал-шестерні, ножі промислові, шківи, муфти, турнікети для магазинів та багато іншого.

Працюємо з будь-якими видами сталі:

• Чорні види сталей;
• Кольорові сталі;
• Бронза, латунь;
• Нержавіючі сталі;
• Чавун.

Ми надаємо повний спектр послуг з металообробки на сучасному, точному обладнанні за допомогою якісного різального інструменту, що дозволяє нашим фахівцям забезпечувати максимальну точність деталі з кресленням, ескізом, зразком чи фото замовника.

Якщо Ви не знайшли потрібної моделі на сайті – зв’яжіться з нами, ми виготовимо новий виріб або відновимо існуючий (якщо можливо). Фахівці ПВКП «МАТРИЦА» проконсультують та допоможуть Вам знайти найбільш оптимальне вирішення вашого питання.

Зв’яжіться з нами для консультації та прорахунку:

+38 (095) 371 78 44 (Viber, Telegram)

e-mail: metmatrix2000@gmail.com

Або заповніть форму на сайті – менеджер зв’яжеться з Вами найближчим часом.