Тепловая обработка стали 45
В этой статье мы рассмотрим следующие разделы:
Термическая или тепловая обработка металлов представляет собой совокупность таких процессов как: выдержка и охлаждение твердого металлического сплава, с целью улучшения характеристик изделия. Сама трансформация стали марки 45 будет происходить благодаря изменениям в ее внутренней структуре.
А как же детально проходит дальнейшая операция? Если нагревать конструкционную специальную сталь 45 до высоких температур (720 °C), то можно заметить изменение в кристаллической решетке металла. Она превращается из объемно-центрированного в гранецентрированный структурный тип.
Итак, термообработка включает в себя такие виды обязательных процедур.
- закалка
- отжиг
- нормализация
- отпуск
Закалка
Процесс закалки стали представляет собой нагрев стали 45 до температурного диапазона 830-850 °C. Если закаливать металл до не нужной температуры, то можно заметить образование ферритных участков. Их появление во много раз уменьшает прочность стали.
А если закаливать изделие до температуры 1000 °C, то произойдет значительное распространение зерен мартенсита, которое повлечет снижение вязкости и повышению образования трещин. Процесс нагревания проходит в непрерывной или периодической электропечи.
Мартенсит является упорядоченным пересыщенным твердым раствором С (углерод) в а-железе такой же концентрации. Это химическое вещество было названо в честь немецкого металлографа Адольфа Мартенса.
Закалка зависит от двух факторов:
- химический состав металла
- форма и габариты детали
Если у углерода большие размеры и высокое процентное содержание, то для закаливания стали нужно большое количество времени. После этой операции происходит выдержка, чтобы выровнять неоднородность аустенита.
Аустенит - высокотемпературный гранецентрированный вид Fe и его сплавов. Фаза названа в честь английского металлурга Уильяма Чандлера Робертс-Остина.
Если произошел сильный перегрев, то это может привести к окислению и обезуглероживанию. А чтобы этого не происходило, необходимо нагревать сталь в вакууме или расплавленной соли. Вообще, закаливание проводят в двух средах, которые мы представили в таблице.
|
Среда |
Характеристики |
|
Вода |
обладает повышенной скоростью, но при увеличении t она заметно падает. Также в воде вероятен риск появления напряжения и колебания деталей |
|
Масло |
В этой среде сталь охлаждается, а также снижается возникновение трещин. В отличие от воды, в масле низкая температура и может происходит загустение |
Отжиг
Процедура отжига включает в себя нагревание, выдержку и долгое охлаждение в печи. Существует две разновидности рассматриваемого процесса, которые мы подробно представили в табличном варианте ниже.
|
Вид рода |
Задачи |
Особенности |
|
первый |
выравнивает химсостав металла увеличивает обрабатывает стали, с помощью давления уменьшает остаточное напряжение после технологической обработки |
Его структура не подвергается трансформации, остается неизменной при любых задачах, t=500-630°C |
|
второй |
измельчение зерен металла помогает образовывать структуру феррит+перлит |
Этот тип - подготовительная термообработка. Он используется, чтобы повысить обрабатываемость стали, t=770-840°C |
Нормализация
Рассматриваемая операция включает в себя нагревание стали и ее охлаждение на открытом воздухе, в результате чего может произойти измельчение крупнозернистой структуры.
В отличие от отжига, нормализация улучшает показатель вязкости и надежности в несколько раз. Такие изменения заметны при охлаждении на воздухе, способствующее разложить аустенитные фазы в небольших показателях температуры.
Перлит от французского переводится как “жемчуг” и обозначает горную породу вулканического происхождения.
После этого происходит увеличение перлита и это является одной из причин усовершенствования механических особенностей.
Отпуск
Отпуск - заключительный этап термообработки стали 45. Он отличается от всех остальных вышерассмотренных процедур тем, что металл нагревается ниже критической температуры, происходит выдержка и охлаждение. Целью отпуска - снять внутреннее напряжение, повысить вязкость и прочность. Следует отметить, что основным процессом происходящим при отпуске является распад мартенсита.
Для визуального запоминания процессов термообработки стали, мы подготовили поэтапный слайдер каждой процедуры.
Таким образом, термообработка стали марки 45 проходит через несколько процессов: закалка, отжиг, нормализация и отпуск. В основе каждой процедуры цель - как можно лучше изменить свойства металла.
