Художественная обработка металла. Коррозия и термическая обработка

Мельников Илья

В зависимости от количества углерода, содержащегося в стали, нормализация вызывает различные измения ее свойств.

Для малоуглеродистых сталей нормализация заменяет отжиг, так как при этом структура получается почти такой же, как и после отжига, однако процесс протекает быстрее и поэтому он более экономичен.

Нормализацию производят для повышения механических свойств стали, а также для улучшения обрабатываемости резанием.

Для высокоуглеродистых, легированных сталей нормализация является по существу закалкой.

Закалкой называют вид термической

обработки, при которой изделию придают высокую твердость, упругость и прочность. Однако при закалке с повышением твердости сталь становится более хрупкой. Процесс закалки заключается в нагреве изделия до высокой температуры (740 – 850°С), выдержке и быстром охлаждении до 400 – 450°С с разной скоростью в разных средах – масле, воде, соляных и иных растворах. Как правило, скорость охлаждения должна быть не меньше 150°С в секунду, т.е. охлаждение должно произойти за очень короткий интервал времени – 2 – 3 секунды. Охлаждение ниже 300°С может произойти при любой температуре, так как полученная при закалке структура достаточно устойчива и скорость дальнейшего охлаждения на нее не оказывает влияния.

В зависимости от цвета накала изменяется и приближенная температура стали. Так, при темно-коричневом цвете накала температура стали находится в пределах от 530 до 580°С, при коричнево-красном цвете – 580 – 650 градусов, при темно-вишневом – 650 – 730°С, при светло-красном – 830 – 980 градусов, при оранжевом – 900 – 1050°С, желтый цвет накала возникает при 1050 – 1150°С, светло-желтый – 1150 – 1250°С, ослепительно белый цвет накала возникает при 1250 – 1300°С.

Отпуском называется вид термической обработки, который осуществляют после закалки. Он смягчает действие закалки, повышает вязкость, уменьшает хрупкость и твердость изделия.

Охлаждение может осуществляться на воздухе или в воде. Различают низкий, средний и высокий отпуск.

При низком отпуске закаленное изделие нагревают до 150 – 200°С, что снижает остаточное напряжение и хрупкость, оставляя прежней твердость. Применяется при изготовлении инструментов из углеродистой и легированной стали.

При среднем отпуске закаленное изделие нагревают до 350 – 450°С, что повышает пластичность и упругость, понижает твердость и внутренние напряжения. Используется для опуска пружин, рессор, ударного инструмента.

При высоком отпуске закаленное изделие нагревают до 450 – 650°С.

Для изделий из стали, чувствительной к скорости охлаждения, при изготовлении деталей из улучшенных конструкционных сталей, инструмента из быстрорежущей стали применяют ускоренное охлаждение в воде или масле.

При многократном опуске изделие два-четыре раза нагревают и охлаждают. Этот прием применяют при изготовлении инструмента из быстрорежущей стали.

Для определения температуры при отпуске инструментов пользуются цветами побежалости. Если очищенное от окалины стальное изделие нагреть, то, начиная с температуры 220°С, на нем образуются пленки окислов железа, которые придают изделию различные цвета от светло-желтого до серого.

При светло-желтом цвете побежалости

температура изделия нагрева составляет 220°С, при желтом – 230°С, при темно-желтом – 240°С, при коричневом – 255°С, при коричнево-красном – 265°С, при фиолетовом – 285°С, при темно-синем – 300°С, при светло-синем – 325°С, при сером – 330°С.

Химико-термическая обработка черных металлов

Химико-термической обработкой называется процесс изменения химического состава, микроструктуры и свойств поверхностных слоев деталей.

Изменение химического состава поверхностных слоев достигается в результате их взаимодействия с окружающей средой, твердой, жидкой или газообразной, в которой осуществляется нагрев.

В результате изменения химического состава поверхностного слоя меняются также его фазовый состав и микроструктура.

Основные параметры химико-термической обработки – температура нагрева и продолжительность выдержки.

Химико-термическая обработка стали заключается в одновременном воздействии на ее поверхность различных химических реагентов и высокой температуры. В этом случае поверхностные слои изделий насыщаются углеродом, азотом и другими элементами.

Насыщение необходимо для увеличения твердости поверхности слоя с сохранением вязкой сердцевины изделия, повышения устойчивости ее против коррозии, приобретения новых декоративных свойств, жаростойкости и др.

Основными видами химико-термической являются цементация, азотирование, цианирование, диффузное хромирование, алитирование.

Цементацией называется химико-термическая обработка, при которой поверхность стальных деталей насыщается углеродом.

Цементация применяется, когда изделие должно иметь твердую поверхность при вязкой сердцевине.

Основана цементация на свойстве железа поглощать углерод при высокой температуре.

Изделия, подвергнутые цементации, приобретают повышенную твердость, износоустойчивость, прочность.

Проводят цементацию в смесях газов (газовая), в ванне из расплавленных солей (жидкая), и в электролите (электролизная).

Цементации подвергают малоуглеродистые стали (0,2 процента углерода), а также легированные стали с содержанием никеля, хрома и других веществ.

Азотированием называется химико-термическая обработка, при которой поверхностный слой детали насыщается азотом. При этом увеличиваются не только твердость и износостойкость, но повышается и коррозионная стойкость.

Азотирование углеродистых сталей применяется главным образом для повышения коррозийной стойкости и проводится в среде аммиака NH3, а также в расплаве солей на основе карбамида и цианита при температуре 500–600°C.

Цианированием называется химико-термическая обработка стальных изделий. Она заключается в одновременном поверхностном насыщении металла углеродом и азотом с целью повышения поверхностной твердости, износостойкости и усталостной прочности.

Процесс обработки может протекать в твердых, жидких и газовых средах.