Допоможіть розробці сайту, ділитися статтею з друзями!

Часто в виробничих цілях виникає необхідність змінити параметри стали, одним із способів це виконати є термообробка. За своїм принципом більшість технологій термообробки передбачають зміну будови сталей за допомогою нагрівання, витримки та охолодження.

Незважаючи на те що всі ці технології мають однакові цілі і принцип роботи, всі вони відрізняються за температурними та часовими режимами. Термічна обробка може бути як проміжним, так і остаточним технологічним процесом під час виробництва. У першому випадку матеріал так готується до подальшої обробки, а в другому йому надають нові властивості.

Однією з таких технологій є нормалізація стали. Так називають термообробку, при якій матеріал прогрівається до температури на 30-50 градусів вище Аст або Ас3, а потім його охолоджують на спокійному повітрі.

принципи нормалізації

Як і інші технології термообробки, нормалізація може бути як проміжної, так і остаточної операцією по поліпшенню структури стали. Найчастіше вона використовується в першому випадку, в якості остаточної процедури нормалізація переважно використовується при виробництві сортового прокату на кшталт рейок, швелерів і не тільки.

Ключова особливість нормалізації полягає в тому, що сталь нагрівається до температури, яка на 30-50 градусів перевищує верхні критичні показники, а також виробляють витримку і охолодження матеріалу.

Та чи інша температура вибирається в залежності від типу матеріалу. Заевтектоідние матеріали нормалізуються при температурі між точками Ас 1 і Ас 3, а ось доевтектоїдних - при температурі вище Ас 3. В результаті матеріали першого типу отримують однакову твердість, оскільки в розчин переходить вуглець в однаковій кількості, також в однаковій кількості фіксує аустенит. Структура включає в себе цемент та мартенсит.

Завдяки такому складу збільшується зносостійкість і твердість заевтектоідних матеріалу. Якщо високовуглецева сталь нагріється більше Ас 3, то збільшиться зростання зерен аустеніту і, відповідно, підвищаться внутрішні напруги. Також збільшиться концентрація вуглецю, в результаті температура мартенситного перетворення знизиться. В результаті матеріал стає менш міцним і твердим і піддається зміні.

А доевтектоїдних сталь при нагріванні понад критичного показника стає дуже в'язкою. Це пояснюється тим, що в низьковуглецевої сталі утворюється дрібнозернистий аустеніт. Цей компонент після охолодження перетворюється в мелкокристаллический мартенсит. Температурні показники в проміжку між Ас 1 і Ас 3 не можна застосовувати для обробки, оскільки в такому випадку структура доевтектоїдної стали отримує феррит, що знижує після нормалізації її твердість, а після відпустки - і механічні властивості.

Від ступеня гомогенізації структури матеріалу залежить час витримки. Нормативним показником є час витримки з розрахунку на 25 мм товщини. Інтенсивність охолодження в тій чи іншій мірі визначає розміри пластин і кількість перліту.

Ці величини - взаємозалежні. Ще більше перліту буде формуватися з підвищенням інтенсивності охолодження, скорочується відстань між пластинами і їх товщина. Все це підвищує твердість і міцність нормалізованого матеріалу. Внаслідок низької інтенсивності охолодження утворюється матеріал з меншою твердістю і міцністю.

Якщо обробляються предмети з великими перепадами перетину, то потрібно знижувати термічне напруження, щоб не допустити викривлення під час нагрівання або охолодження. Також перед початком роботи їх слід нагріти в соляній ванні.

Під час зниження температури вироби до нижньої критичної точки можна охолодження прискорювати за допомогою поміщення його в воду або масло.

призначення процесу

Нормалізація покликана змінювати мікроструктуру сталі, вона виконує наступне:

  • знижує внутрішні напруження;
  • за допомогою перекристалізації подрібнює грубозернисту структуру зварних швів, виливків або поковок.

Цілі нормалізації можуть бути абсолютно різні. За допомогою такого процесу твердість сталі можна підвищити або знизити, це ж стосується міцності матеріалу і його ударної в'язкості. Все залежить від механічних і термічних характеристик стали. За допомогою даної технології можна як скоротити залишкові напруги, так і поліпшити ступінь оброблюваності стали за допомогою того чи іншого методу.

Сталеві виливки такій обробці піддають в наступних цілях:

  • для гомогенізації їх структури;
  • щоб збільшити схильність термічного зміцнення;
  • щоб знизити залишкові напруги.

Вироби, отримані за допомогою обробки тиском, піддають нормалізації після кування і прокатки, щоб скоротити разнозерністимі структури і її полосчатость.

Нормалізація разом з відпусткою потрібна для заміни гарту виробів складної форми або ж з різкими перепадами по перетину. Вона дозволить не допустити дефектів.

Ще ця технологія застосовується, щоб поліпшити структуру вироби перед загартуванням, підвищити його оброблюваність за допомогою різання, усунути в заевтектоідной стали сітку вторинного цементу, а також підготувати сталь до завершальної термічній обробці.

Сталь марки 45 і її особливості

Даная сталь є сплавом заліза і вуглецю. Стати марки 45 завдяки своїй твердості користується традиційним високим попитом в різних промислових галузях. В даному сплаві частка заліза становить близько 45 відсотків. Властивості матеріалу безпосередньо пов'язані з його легирующими елементами і кількістю вуглецю, що дуже важливо при виробництві виробів для металопрокату. Той чи інший температурний режим обробки дозволяє отримати міцне виріб. Після нормалізації твердість марки 45 безпосередньо пов'язана з температурою під час роботи.

Дана сталь - вуглецева конструкційна. Нормалізацію слід проводити на вулиці, а не в спеціальній печі, на відміну від інших етапів обробки. Марка 45 просто і швидко піддається механічним видам обробки, зокрема:

  • свердління;
  • точіння;
  • фрезерування.

На основі цієї стали виробляють такі вироби:

  • бандажі;
  • кулачки;
  • циліндри;
  • шестерні;
  • колінчаті і розподільні вали;
  • вал-шестерні;
  • шпинделі.

Інші методи термічної обробки

Крім нормалізації, термічна обробка стали включає в себе такі процеси:

  • відпал;
  • гарт;
  • відпустку;
  • обробка криогенним способом;
  • дисперсійне твердіння.

Принцип виконання і цілі у кожної технології однакові, проте, кожна має свої відмінні риси:

  • отжиг - завдяки йому структура перліту буде максимально тонкої, оскільки охолодження відбувається в печі. Відпал дозволяє знизити структурну неоднорідність, а також напруга після обробки за допомогою лиття або під тиском, надати структурі дрібнозернистість або поліпшити обробку різанням;
  • гарт - принцип технології такий же, але температури вищі в порівнянні з нормалізацією і швидкість охолодження теж вище. Процес відбувається в рідинах. Завдяки загартуванню підвищується міцність і твердість матеріалу, а деталі в результаті будуть мати низьку ударну в'язкість і крихкість;
  • відпустку - відпустка, що виконується після гарту, знижує напругу і крихкість. З цією метою матеріал прогрівається до малої температури і охолоджується на вулиці. На тлі підвищення температури межа міцності і твердість падають, і підвищується ударна в'язкість;
  • кріогенна обробка - завдяки їй матеріал буде мати рівномірну структуру і твердість, ця технологія максимально підходить для загартованої вуглецевої сталі;
  • дисперсійне твердіння - остаточна обробка, в ході якої дисперсні частинки виділяються в твердому розчині після гарту при малому нагріванні для додання матеріалу міцності.

Для виконання термічної обробки потрібно наступне:

  • баки з водою і маслом;
  • папір шліфувальна;
  • мікроскоп металографічний;
  • піч з термоелектричним пірометром;
  • твердоміри по Роквеллу;
  • набори мікрошліфів (сорбіт, мартенсит, ферит-мартенсит і т. д.).

Вибір способу термообробки для сталі

Нормалізацію або інший спосіб термічної обробки стали вибирають залежно від концентрації в ній вуглецю. Якщо матеріал містить його в кількості до 0, 2%, то найбільш прийнятним способом є нормалізація. Якщо вуглецю присутній 0, 3-0, 4%, то підійде як нормалізація, так і отжиг.

Вибирати той чи інший спосіб обробки також слід в залежності від необхідних властивостей. Наприклад, нормалізація додасть виробу дрібнозернисту структуру, а в порівнянні з відпалом - велику твердість і міцність.

У багатьох випадках нормалізація є найкращим методом обробки матеріалів, оскільки має чимало переваг у порівнянні з іншими. У багатьох галузях, зокрема, машинобудуванні, його використовують для термообробки найчастіше.

Допоможіть розробці сайту, ділитися статтею з друзями!

Категорія:

Металообробка