2 Характеристика термического цеха

2.1 Характеристика термической обработки

Термической обработкой называются процессы, сущность которых заключается в нагреве и охлаждении изделий по определенным режимам, в результате чего происходят изменения структуры, фазового состава, механических и физических свойств материала, без изменения химического состава.

В термическом цехе осуществляются следующие виды термической обработки металла:

• отжиг

• закалка 

• отпуск (высокий и низкий )

• цементация

Отжиг

Отжиг - термическая обработка, заключающаяся в нагреве металла до определенных температур, выдержка и последующего очень медленного охлаждения вместе с печью. Применяют для улучшения обработки металлов резанием, снижения твердости, получения зернистой структуры. Цель отжига — устранение химической неоднородности сталей, понижение твердости для облегчения механической обработки и др. 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. 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 остаточное внутренние напряжения, возникающие при различных технологических операциях.

С помощью отжига 2-го рода, или полного отжига, изменяют структуру сплава и устраняют внутренние напряжения. Заготовки нагревают до температуры, пресыщающей на 30-50 градусов 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.

Закалка

Закалка - это нагрев до оптимальной температуры 900 – 950 ^оС , выдержка и последующее быстрое охлаждение с целью получения неравновесной структуры. В результате закалки повышается прочность и твердость и понижается пластичность стали.

Большинство конструкционных сталей нагревают при закалке до температуры 850-900 градусов С, а охлаждают в воде, масле или соляных растворах. Охлаждение в расплавленных солях применяют для высоколегированных сталей, например инструментальных, быстрорежущих сталей, содержащих большое количество легирующих элементов.

В зависимости от температуры нагрева различают закалку полную и неполную. При полной закалке углеродистых сталей в холодной воде получают структуру мартенсита, имеющий весьма высокую твердость и большую хрупкость. Если охлаждение стали вести менее интенсивно, то можно получить менее твердые и напряженные структуры троосита. Для уменьшения хрупкости и внутренних напряжений, стали подвергают отпуску.

Нагрев изделия под закалку до 950^оС осуществляется в шахтных и камерных электропечах печах и электро - соляной ванне. Охлаждение – в водяных и масляных баках и ваннах до температуры 150^оС и в селитровых ваннах до температуры 180^оС. Затем происходит охлаждение металла на воздухе в помещении.

Отпуск

Отпуск заключается в нагреве стали до различных температур, выдержке при этой температуре и охлаждении с разными скоростями. Назначение отпуска - снять внутренние напряжения, возникающие в процессе закалки, и получить необходимую структуру. 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 градусов С), ведет к понижению остаточных внутренних напряжений при сохранении ее высокой твердости и износостойкости. Средний отпуск, сохраняя повышенную твердость, обеспечивает достаточную прочность, упругость и выносливость. Ее часто применяют при изготовлении пружин и рессор. При высоком отпуске получают достаточно высокий предел упругости при достаточной ударной вязкости и твердости. В результате высокого отпуска получают структуру, которая необходима для деталей машин, подвергающихся действию высоких напряжений и ударным переменным нагрузкам ( для шатунов, болтов и др.). При высоком отпуске изделия нагреваются в шахтных печах до 600^оС, выдерживаются при этой температуре определенное время, затем охлаждаются вместе с печью до 300^оС. Низкий отпуск осуществляется в селитровых ваннах при 300 ^оС, а далее с такой температурой изделия извлекаются из ванны и охлаждаются на воздухе до температуры рабочей зоны.