Что такое темперирование? Процесс и преимущества

Отпуск производится после закалки, которая является одним из основных процессов в HDC. Этот метод термической обработки изменяет механические свойства металла, повышая твёрдость и прочность, одновременно снимая внутренние напряжения.

Закалка также гарантирует, что изделие не повредится под давлением и будет готово к длительной эксплуатации в таких отраслях, как приборостроение, автомобилестроение, строительство, медицина и т. д. 

Что такое закалка?

Отпуск, также известный как волочение, — это вид термической обработки, изменяющий свойства закаленных или закаленных металлов. Производители отпускают металлы, чтобы преобразовать более твёрдые и хрупкие компоненты, такие как мартенсит, в структуры с идеальной прочностью. 

Подумайте об этом так. Закалка делает металлы хрупкими и подверженными высоким напряжениям. Отпуск же разрушает механическую структуру этих материалов, снимая напряжения и повышая пластичность. 

В процессе закалки производители тщательно регулируют время, температуру и период охлаждения, чтобы настроить конечный материал так, чтобы он подходил для предполагаемых условий применения и эксплуатации. 

Почему закалка так важна?

Отпуск контролирует твёрдость, внутренние напряжения и пластичность. При закалке стальная деталь становится твёрже, но при этом хрупкой из-за остаточных напряжений. 

По опыту могу сказать, что если попытаться сразу обработать стальную деталь, режущий инструмент может сломаться, или же качество поверхности может ухудшиться. Чтобы исправить это, можно закалить материал, чтобы добиться оптимального баланса прочности и вязкости. 

Кроме того, отпуск может повысить твёрдость свариваемых материалов. Сварные швы создают локальную зону закалки, где накапливаются остаточные напряжения, способные привести к водородному растрескиванию. Отпуск предотвращает этот процесс, позволяя инженерам изменять микроструктуру металла и предотвращать возникновение дефектов. 

Этапы процесса закалки

Нагрев, выдержка и охлаждение играют одинаковую роль в достижении результата закалки. Рассмотрим каждый этап и его значение:

Обогрев

Для достижения наилучших результатов металлы следует отпускать сразу после закалки. Это позволяет избежать хрупкости, возникающей при закалке. Типичная температура отпуска составляет от 93 °C до 700 °C в зависимости от сплава и условий эксплуатации. 

Жилище

Как только сплав металла достигает заданной температуры, мы выдерживаем его при температуре, подходящей для его применения. 

Продолжительность выдержки зависит от типа используемой стали, размера сечения и требуемых механических свойств. Например, пластичность, вязкость и ударная вязкость повышаются с увеличением времени выдержки, но за счёт прочности на растяжение. 

Охлаждение

Охлаждение подразумевает медленное доведение металлического сплава до комнатной температуры. Этот этап так же важен, как и первые два. Продолжительность и метод охлаждения зависят от желаемых свойств. В некоторых процессах используется масляное охлаждение, но более распространённым является воздушное охлаждение, поскольку оно предотвращает повторное возникновение напряжений в материале. 

Влияние температуры и времени на свойства

Правильная температура и продолжительность закалки зависят от желаемых механических свойств и условий эксплуатации. 

Как правило, под температурами низкого отпуска подразумевают диапазон от 300 °C и ниже. Этот диапазон идеально подходит для снятия внутренних напряжений и снижения хрупкости при сохранении твёрдости. Однако разные марки стали ведут себя по-разному, и некоторые стали могут закаляться при более низких температурах. 

Напротив, средние температуры отпуска находятся в диапазоне от 350 до 500 °C. Этот диапазон идеально подходит для достижения баланса между прочностью и твёрдостью при производстве инструментов общего назначения. Более высокие температуры отпуска обычно начинаются с 500 °C, что позволяет добиться большей прочности и пластичности, но зачастую это достигается за счёт снижения прочности. 

Время отпуска, которое может варьироваться от нескольких минут до нескольких часов, так же важно, как и температура. Высокая температура и короткий отпуск дадут тот же эффект, что и низкая температура в сочетании с высоким отпуском. Это называется Параметр Холломона–Джаффе.

Приложения и примеры

От автомобилестроения до медицинского оборудования, нефтегазовой, аэрокосмической и других отраслей — в каждой отрасли есть свои уникальные причины для применения закалки при механической обработке. Вот некоторые из них: 

Автомобильный: Автомобильные детали, такие как шестерни трансмиссии и коленчатые валы, подвергаются закалке, чтобы выдерживать постоянное трение и температуру. 

МедицинскийМедицинским учреждениям всегда требуется компактное и точное оборудование из нержавеющей стали. Инструменты для выживания также могут подвергаться закалке для поддержания необходимого уровня прочности. 

Режущие инструментыЗакалка используется для изготовления режущих инструментов, таких как ножи, пилы и промышленные резаки. Эти инструменты должны обладать определённой степенью прочности, чтобы избежать внезапного выхода из строя. 

Нефть и газ: Закалка имеет решающее значение в нефтегазовом секторе, поскольку клапаны, насосы и детали буровых установок должны выдерживать ударные нагрузки. 

Аэрокосмическая промышленность: К аэрокосмическим сплавам предъявляются самые высокие требования к качеству, и они должны выдерживать экстремальные условия. Производители закаливают такие сплавы для придания им прочности, а затем отпускают, чтобы они не растрескались. 

Строительство: Такие строительные детали, как бульдозеры, экскаваторы и т. д., обычно подвергаются значительным нагрузкам и давлению. Отпуск важен при изготовлении этих деталей для достижения баланса твёрдости и пластичности.  

Во всех этих отраслях закалка используется для улучшения механических свойств оборудования. Поэтому, будь то производство шестерён с ЧПУ или 180-местного самолёта, закалка просто необходима. 

Вывод

Подводя итог, можно сказать, что отпуск — это отличный способ улучшить эксплуатационные характеристики вашего сплава. Нагревая закалённые металлы до температуры ниже критической, отпуск повышает твёрдость, снижает хрупкость и позволяет вам выбирать приоритетные свойства, будь то прочность или износостойкость. 

Наконец, лучше всего проконсультироваться эксперты по термообработке Чтобы обеспечить правильные настройки для вашей работы. Поскольку разные типы сплавов по-разному реагируют на отпуск, правильная температура или параметры охлаждения зависят от назначения изделия. Более того, соблюдение параметров, специфичных для конкретного сплава, поможет вам избежать дорогостоящих ошибок в процессе работы.