Металлообрабатывающая компания

VT-METALL

Гибкий подход - железное качество

Бесплатный номер

Офис в Москве

Пн-Пт с 9:00 до 20:00
8 (800) 301-99-67 +7 (499) 403-38-65
info@vt-metall.ru
Заказать звонок

VT-METALL

Металлообрабатывающая компания

Пн-Пт с 9:00 до 20:00
8 (800) 301-99-67
МЕНЮ
Термическая обработка металлов: виды и особенности

Термическая обработка металлов

Термическая обработка металлов

Из этого материала вы узнаете:

  • Особенности и история возникновения термической обработки металлов
  • Преимущества термической обработки металлов
  • Оборудование для термической обработки металлов
  • 3 вида термической обработки металлов
  • Химико-термическая обработка металлов
  • Особенности термической обработки цветных металлов и сплавов

Термическая обработка позволяет изменить исходную структуру металлов без добавления дополнительных компонентов. Благодаря этой технологии можно изменить характеристики материала, сделать его более прочным или «послушным», повысить эксплуатационные качества.

Обо всех тонкостях и особенностях процесса, а также об основных видах термообработки расскажем в нашей статье.

Особенности и история возникновения термической обработки металлов

Люди очень давно научились обрабатывать металлы при помощи воздействия температурой. В средние века кузнецы разогревали будущие мечи, а потом охлаждали их в воде. В XIX веке уже были известны методы обработки чугуна: металл помещали в емкость со льдом, а сверху засыпали сахаром, после чего переходили к равномерному разогреванию. На это уходило 20 часов, зато потом чугунная заготовка поддавалась ковке.

 

В середине XIX века Д. К. Чернов, русский металлург, стал основателем науки, известной как материаловедение. Он первым отметил, что нагревание металла вызывает изменение его характеристик.

VT-metall предлагает услуги:

Любые металлические детали оборудования, узлы коммуникаций нередко испытывают на себе большие нагрузки под действием давления и критических температур. Материал сможет справиться с такими условиями, имея большой срок службы и будучи стойким к износу, надежным.

Однако не все готовые металлические конструкции могут долго выдерживать нагрузки, поэтому специалисты в сфере металлургии подвергают металл термической обработке. Нагревание никак не сказывается на химическом составе изделия, влияя только на его характеристики. А именно: повышается сопротивляемость появлению ржавчины, стойкость к износу, прочность.

Преимущества термической обработки металлов

Термообработка стали и сплавов на данный момент представляет собой обязательный этап изготовления деталей с заданными качествами. Однако стоит оговориться, что многие материалы, в том числе цветные металлы и их сплавы также подвергаются термической обработке.

Преимущества термической обработки металлов

Стали без предварительной термообработки применимы только для изготовления некоторых металлоконструкций и деталей, которые имеют небольшую продолжительность эксплуатации, а к их производству не предъявляют серьезных требований. Тогда как ежедневное использование предполагает соблюдение повышенных норм, поэтому требует применения термообработки.

У сталей, не подвергавшихся подобному воздействию, наблюдается высокий абразивный износ, пропорциональный их собственной твердости, а последняя определяется химическим составом металла. Эти особенности учитывают при изготовлении незакаленных матриц штампов, которые отлично работают в сочетании с калеными пуансонами.

Оборудование для термической обработки металлов

Для термической обработки металлов в любом цехе используются такие виды оборудования:

  • нагревательные установки;
  • закалочные емкости;
  • устройства для приготовления, подачи сред в жидком и газообразном состоянии;
  • оборудование для подъема и транспортировки;
  • измерительная и лабораторная техника.

Оборудование для термической обработки металлов

Под нагревательными установками понимают камерные печи, высокочастотные индукторы, газоплазменные установки и ванны с горячими расплавами. В обособленную группу выделяют установки для химико-термической и термомеханической обработок.

Изделия загружают и выгружают при помощи мостовых кранов, кран-балок и иных подъемных механизмов. Тогда как за перемещение между операционными узлами отвечают специальные тележки с предусмотренной крепежной оснасткой.

Системы для термической обработки металлов жидкими и газообразными средами находятся в непосредственной близости от соответствующего оборудования либо могут быть соединены с ним трубопроводами.

В качестве основной измерительной техники в термическом цехе задействуются пирометры и стандартные измерительные инструменты.

3 вида термической обработки металлов

Специалисты выделяют такие ключевые виды термической обработки металла:

  • отжиг;
  • закалка;
  • отпуск.

Кроме того, существует термохимическая обработка – она считается комбинированным методом, позволяющим повысить твердость и износостойкость.

Отжиг

При данной процедуре материал нагревают до определенной температуры, поддерживают ее в течение заданного отрезка времени, а потом медленно остужают до нормального состояния.

Закалка металла

Обычно к такой термической обработке металлов прибегают со следующими целями:

  • увеличить механические показатели;
  • добиться однородности материала;
  • повысить пластичность;
  • поднять уровень сопротивляемости;
  • снизить внутреннее сопротивление металла, чтобы иметь возможность проводить его ковку.

В зависимости от нюансов процедуры выделяют разные виды отжига. Чаще всего на производствах используют:

  • диффузионный отжиг;
  • полный или неполный отжиг;
  • сфероидизацию;
  • изотермический отжиг;
  • нормализацию.

Полный отжиг позволяет улучшить свойства металла и снять внутреннее сопротивление, что важно для последующих этапов работы. Данную разновидность термической обработки выбирают для таких металлов:

  • стали с минимальным содержанием карбона;
  • доэвтектоидного сплава.

Во время полного отжига изделие доводят до критической температуры или точки А3, выдерживают в таком состоянии и охлаждают до нормальных показателей. Нужно понимать, что степень нагрева и время передержки подбирается с учетом особенностей определенных металлов.

Неполный отжиг применяется, чтобы придать материалу большую мягкость, пластичность. Металл нагревают до +770 °C, после чего остужают в два этапа: сначала заготовка остается в печи, а потом продолжает охлаждаться на воздухе.

Изотермический отжиг является способом обработки сталей с высоким содержанием хрома. Данный подход позволяет сократить временные затраты на производство, так как предполагает ускоренное охлаждение. А именно: не требуется ждать, когда сталь остынет вместе с печью.

Закалка металла

Этот вариант термической обработки металлов предполагает нагрев изделия до критических температур и последующее резкое охлаждение при помощи сжатого воздуха, водяного тумана, жидкой полимерной закалочной среды. В результате повышается прочность материала, снижается его вязкость, эластичность.

Закалка металла

Закалка может осуществляться разными методами:

  • Использование одной среды. Данный способ термической обработки металлов прост, но подходит далеко не для всех материалов, поскольку быстрое охлаждение приводит к неравномерности температуры. Подобное агрессивное воздействие на металлы с большой долей углерода чревато их разрушением.
  • Многоступенчатая закалка. Материал доводят до нужной температуры, а потом погружают в соляную ванну. Когда степень нагрева выравнивается, изделие охлаждают при помощи масла, воздуха, тумана.
  • Светлая закалка. Заготовку выдерживают в соляной ванне с добавлением хлористого натрия, после чего снижают температуру в ванне с едким натрием и едким калием.
  • Самоотпуск. Деталь вынимают из системы охлаждения до снижения температуры, поэтому в центре изделие остается горячим. После завершения отпуска металл погружают в специальную среду, чтобы полностью охладить.
  • Изотермическое закаливание. Имеет тот же принцип, что и ступенчатая закалка, однако предполагает более продолжительную передержку в соляной ванне.

Благодаря подобной термической обработке металлу сообщают новые свойства, воздействуя на внутреннее напряжение изделия. Однако ошибка при выборе среды для охлаждения чревата порчей материала. Практика показывает, что использование воды при остужении негативно отражается на качестве металла, поэтому для этих целей более предпочтительно масло.

Когда материал или заготовка имеют неравномерную толщину, охлаждение начинают с более толстой части. Тогда как детали значительной длины погружают в охлаждающую среду строго вертикально.

Несоблюдение правил закалки приводит к появлению ряда дефектов:

  • формирование крупнозернистой структуры металла;
  • повышение хрупкости;
  • коробление заготовки;
  • растрескивание материала.

Мелкие изъяны удается устранить посредством отжига, повторной закалки в другой закалочной среде при условии, что выполняются все требования технологии.

Отпуск

Данный способ термической обработки металлов делят на низкий и высокий отпуск, исходя из используемой степени нагрева.

В первом случае работают с температурами в пределах +120…+200 °С. Нагретое изделие выдерживают при нужных показателях, после чего охлаждают естественным путем на воздухе. Метод является этапом производства наиболее точных деталей и инструментов, так как позволяет сохранить твердость стали и сделать ее более прочной. Данный эффект достигается благодаря разрушению ряда остаточных веществ.

Закалка металла

Измерительные инструменты и наиболее точные механизмы проходят обработку низким отпуском при максимальной температуре +160 °С. Данный подход также известен как искусственное старение.

При высоком отпуске металл нагревается до +350…+600 °С, а остывает также на воздухе. Этот метод зарекомендовал себя как наиболее эффективный при работе с углеродистой сталью.

Для данной операции задействуют специальные печи шахтного типа, воздушную и масляную среду. Нужно понимать, что используемая при термической обработке металлов температура во многом определяется особенностями изготавливаемых изделий. Так, пружины и другие элементы, подвергаемые в процессе эксплуатации переменным нагрузкам, нагревают до +350…+450 °С.

Химико-термическая обработка металлов

Речь идет о комбинированном методе, позволяющем придать изделию требуемую прочность, твердость, эластичность, вязкость.

Химико-термическая обработка металлов проходит в три стадии:

  • диссоциация;
  • адсорбация;
  • диффузия.

Размер диффузионного слоя определяется степенью нагрева и продолжительностью выдержки детали при выбранной температуре.

Насыщение может проходить в газовых, жидких, твердых средах. Газовые наиболее активно применяются на производствах, так как разогреваются значительно быстрее.

На данный момент используют следующие способы химико-термической обработки металлов:

  • Диффузная металлизация, при которой сталь поверхностно насыщают металлами. Сформировать тонкий диффузный слой можно в любой из сред при температуре в пределах +900…+1200 °С. Готовые изделия отличаются высокой жаропрочностью. Для создания такого покрытия применяются различные вещества, поэтому принято говорить о нескольких видах металлизации: хромировании, борировании, алитировании.
  • Науглероживание предполагает насыщение поверхности металла углеродом для достижения более высокой твердости и износостойкости.
  • Азотирование или обогащение материала изделия азотом, которое проходит в аммиаке в условиях высоких температур.
  • Цианирование представляет собой обработку стали азотом и углеродом в газовой или жидкой среде. Метод позволяет повысить качество стали с низким стартовым содержанием углерода.

Особенности термической обработки цветных металлов и сплавов

Отличия термической обработки цветных металлов и сплавов от любых других методов объясняются в первую очередь строением их кристаллических решеток, повышенной или пониженной теплопроводностью, химической активностью в отношении кислорода и водорода.

Закалка металла

Так, прокаливание алюминиевых и медных сплавов не представляет особого труда, а в случае с титаном возможность проведения данной процедуры относиться к одним из основных инженерных задач. Это объясняется тем, что теплопроводность титана в 15 раз ниже аналогичного показателя алюминия.

При сильном нагреве запускается активная химическая реакция сплавов меди с кислородом, поэтому термическая обработка подобных металлов невозможна без использования защитных сред. Алюминиевые сплавы не взаимодействуют с атмосферными газами, а титан легко поглощает водород. Чтобы не допустить высокого содержания данного компонента, изделие отжигают в условиях вакуума.

Работа с профилями, трубами, уголками из деформируемых алюминиевых сплавов сопряжена с точным соблюдением температурного режима. А именно: используют относительно небольшой нагрев в пределах +450…+500 °C.

Для современной промышленности термическая обработка металлов является одним из ключевых процессов. Она позволяет обеспечить изделиям необходимый уровень прочности и твердости при помощи различных принципов температурного воздействия.

Почему следует обращаться именно к нам

Мы с уважением относимся ко всем клиентам и одинаково скрупулезно выполняем задания любого объема.

Наши производственные мощности позволяют обрабатывать различные материалы:

  • цветные металлы;
  • чугун;
  • нержавеющую сталь.

При выполнении заказа наши специалисты применяют все известные способы механической обработки металла. Современное оборудование последнего поколения дает возможность добиваться максимального соответствия изначальным чертежам.

Для того чтобы приблизить заготовку к предъявленному заказчиком эскизу, наши специалисты используют универсальное оборудование, предназначенное для ювелирной заточки инструмента для особо сложных операций. В наших производственных цехах металл становится пластичным материалом, из которого можно выполнить любую заготовку.

Преимуществом обращения к нашим специалистам является соблюдение ими ГОСТа и всех технологических нормативов. На каждом этапе работы ведется жесткий контроль качества, поэтому мы гарантируем клиентам добросовестно выполненный продукт.

Благодаря опыту наших мастеров на выходе получается образцовое изделие, отвечающее самым взыскательным требованиям. При этом мы отталкиваемся от мощной материальной базы и ориентируемся на инновационные технологические наработки.

Мы работаем с заказчиками со всех регионов России. Если вы хотите сделать заказ на металлообработку, наши менеджеры готовы выслушать все условия. В случае необходимости клиенту предоставляется бесплатная профильная консультация.

 

Экспресс расчет
стоимости заказа

Узнайте предварительную стоимость заказа,
отправив нам необходимую информацию:

Рекомендуемые статьи

Россия, Москва, 2-й Котляковский переулок, 18
phoneПозвонить бесплатно
Скачать
каталог со
спецценами
Написать
в WhatsApp
Заказать
звонок
Акция

Заказать звонок

Узнайте предварительную стоимость заказа.
Оставьте заявку, и мы Вам перезвоним.