Термической обработкой стали называется
технологический процесс, состоящий из нагрева стальных заготовок, деталей или инструментов до определенных температур, выдержки и последующего охлаждения с заданной скоростью. Целью термической обработки является изменение структуры стали и получение требуемых
свойств. Термическая обработка основана на вторичных фазовых превращениях в структуре
стали при её нагреве и охлаждении. Вторичные
фазовые превращения (превращения в твердом состоянии) вызываются аллотропией (
полиморфизмом) железа, то есть способностью железа при нагреве и охлаждении изменять строение кристаллической решетки
Основные
виды термической обработки стали – отжиг, нормализация,
закалка и
отпуск. Отжиг и нормализация относятся к операциям предварительной обработки. Такой термической обработке подвергаются заготовки (поковки, отливки, сварные заготовки) с целью снижения
твердости и улучшения обрабатываемости на металлорежущих станках.
Закалка и
отпуск относятся к операциям окончательной термической обработки, применяемой для готовых деталей или инструментов. Целью
закалки является получение высокой
твердости, прочности и износостойкости.
Отпуск служит вспомогательной операцией после
закалки с целью уменьшения хрупкости закаленной
стали или получения требуемого комплекса
свойств (высокой упругости, высокой
вязкости в сочетании с достаточно высокой
прочностью и др.)
Любой
режим термической обработки определяется двумя факторами: температурой и временем и может быть представлен графически в координатах «время-температура». Температура нагрева для отжига, нормализации и
закалки определяется положением критических точек А
1, и Аc
m. При изменении времени охлаждения (скорости охлаждения) изменяется характер
фазовых (структурных превращений)
стали, обуславливающих получение разных структур, имеющих различные
свойства. При отжиге и нормализации изделия охлаждаются медленно (соответственно в печи и на воздухе), а при
закалке – быстро (в воде или масле). Температура нагрева при
отпуске не превышает нижней критической точки А
1.
Графическое изображение основных операций термической обработки показано на рисунке
Рисунок - Графическое изображение отжига, нормализации, закалки и отпуска: tH – температура нагрева; τн , τв и τохл – время нагрева, выдержки и охлаждения, соответственно.