Термическая обработка металлов и знаменитые «четыре огня»
Термическая обработка металлов — это процесс, при котором металлическую заготовку нагревают в выбранной среде до соответствующей температуры, выдерживают при этой температуре в течение определенного времени, а затем охлаждают в различных средах с различной скоростью, чтобы контролировать ее свойства путем изменения микроструктуры на поверхности или в объеме.
Процесс термической обработки обычно состоит из трех этапов: нагревания, выдержки (выдержки) и охлаждения.
Общая термическая обработка, обычно называемая «четыре огня» — это четыре наиболее часто используемых метода: отжиг, нормализация, закалка и отпуск.
Отжиг. Отжиг — это термическая обработка, при которой сталь нагревают до заданной температуры, выдерживают в течение определённого времени, а затем медленно охлаждают вместе с печью. Получаемая микроструктура обычно представляет собой перлит и феррит. Основные цели отжига — устранение структурных дефектов, гомогенизация состава, измельчение зерна и улучшение механических свойств. Отжиг также снижает твёрдость, повышает пластичность и вязкость, а также улучшает обрабатываемость.
Нормализация. Нормализация включает нагрев стали выше определённой температуры до полного превращения в аустенит, а затем охлаждение на воздухе. Образующаяся структура обычно представляет собой сорбит (мелкоперлитную структуру). По сравнению с отжигом, нормализация охлаждается быстрее, что позволяет получить более мелкую микроструктуру и несколько улучшить механические свойства. Нормализация также занимает меньше времени и занимает меньше времени в печи, поэтому она более производительна.
Закалка. Закалка — это термическая обработка, при которой сталь нагревают выше заданной температуры, выдерживают при этой температуре, а затем быстро охлаждают погружением в закалочную среду, в результате чего её температура резко падает со скоростью, превышающей критическую. В результате образуется преимущественно неравновесная структура, такая как мартенсит или нижний бейнит. Закалка повышает прочность и твёрдость, но снижает пластичность. В качестве закалочной среды обычно используют воду, масло, щелочные и солевые растворы.
Отпуск. Отпуск — это повторный нагрев ранее закаленной стали до определённой температуры с последующим охлаждением заданным способом. Отпуск можно разделить по температуре на низкотемпературный, среднетемпературный и высокотемпературный.
Низкотемпературный отпуск (150–250 °C): направлен на сохранение высокой твердости и износостойкости после закалки, а также на снижение внутренних напряжений и хрупкости для предотвращения растрескивания или преждевременного выхода из строя в процессе эксплуатации.
Среднетемпературный отпуск (350–500 °C): направлен на достижение высокого предела текучести, хорошего предела упругости и повышенной вязкости.
Высокий отпуск (500–650 °C): закалка с последующим высоким отпуском обычно называется закалкой с отпуском; ее целью является получение сбалансированного набора механических свойств — хорошей прочности, твердости, пластичности и вязкости.
Для большинства изделий нашей компании требуется одна или несколько из перечисленных выше термообработок. Различные материалы требуют разных режимов термообработки. Четыре основных компонента бурового инструмента — буровая коронка, буровая штанга, соединительная муфта и хвостовик — требуют термообработки, поэтому термообработка особенно важна в нашей машиностроительной отрасли и для инструментов для бурения горных пород. Не стоит недооценивать эти четыре «пожара»: неправильное обращение с одним из них может свести на нет всю проделанную работу. Учитесь, исследуйте и накапливайте опыт.
