Термообробка металів і сплавів включає в себе комплекс різних технологічних процесів, спрямованих на зміну параметрів, конфігурації та якісних властивостей сплавів або металів. Одним із найважливіших методів є хіміко-термічна обробка, яка дозволяє суттєво змінювати властивості металу, зокрема його поверхневий шар.
Методи термообробки металів
Металообробка поділяється на кілька основних типів:
- Термічна обробка.
- Хіміко-термічна обробка.
- Електрофізична обробка.
- Електрохімічна обробка.
- Інші методи.
Термічна обробка металів
Термічна обробка передбачає зміну структури матеріалу через нагрівання, витримку та охолодження. Ці операції приводять до зміцнення, розупрочнення та стабілізації металу. Основні види термічної обробки включають:
- Відпал: Заготовку нагрівають, а потім повільно охолоджують у печі, знімаючи залишкові напруження і підвищуючи пластичність та зменшуючи твердість металу.
- Загартування: Сталь нагрівають вище критичної точки і швидко охолоджують, що підвищує міцність і знижує пластичність металу.
- Відпуск: Закалений метал нагрівають до певної температури, потім витримують і охолоджують, що знижує внутрішні напруження і робить заготовку пластичною.
- Нормалізація: Заготовку нагрівають і охолоджують на повітрі. Це економічніший та швидший варіант відпалу.
- Старіння: Матеріал змушують швидко змінювати параметри, які в звичайних умовах змінюються дуже повільно.
- Охолодження: Закалений і охолоджений до 200°C матеріал витримують у охолоджувачах, підвищуючи стійкість і продуктивність ріжучих та вимірювальних інструментів.
Хіміко-термічна обробка металів
Хіміко-термічна обробка застосовується тоді, коли потрібно змінити склад певного шару металу. Основні види такої обробки включають:
- Цементація: Насичення поверхні вуглецем, що дозволяє отримати деталь з м’якою серединою і твердою поверхнею.
- Азотування: Насичення поверхні азотом, що підвищує корозійну стійкість і втомну міцність.
- Борування: Насичення верхнього шару бором, що підвищує зносостійкість і стійкість до кислотних та лужних середовищ.
- Алітування: Насичення поверхні алюмінієм, що робить деталі стійкими до агресивних газових середовищ.
- Хромування: Насичення хромом, що підвищує твердість, стійкість до окалини, корозії та зносу.
Процес хіміко-термічної обробки
Хіміко-термічна обробка металів і сплавів полягає у нагріванні та витримуванні заготовок у активних середовищах хімічних елементів. Цей метод дозволяє додати в потрібні шари заготовок певні хімічні елементи, що змінюють хімічний склад і структуру поверхневих шарів.
Після проведення обробки утворюється дифузійний шар, в якому відбулися зміни не тільки у хімічному складі, а й у структурі та характеристиках поверхневих шарів. Різний склад компонентів насичення дає різні зміни дифузійного шару.
Хіміко-термічна обробка може бути:
- Однокомпонентною: Насичення одним компонентом (наприклад, вуглецем, азотом, хромом).
- Багатокомпонентною: Насичення кількома компонентами (наприклад, нитроцементація – азот і вуглець, бороалюмініювання – бор і алюміній).
Традиційні методи насичення
У промисловості найчастіше використовують традиційні методи хіміко-термічної обробки, такі як азотування, цементація, цианування. Ці методи забезпечують надійне покращення властивостей металів, необхідних для різноманітних промислових застосувань.
Хіміко-термічна обробка є складним процесом, що вимагає точного контролю і розуміння властивостей металів. Цей метод дозволяє значно покращити експлуатаційні характеристики металевих виробів, роблячи їх більш стійкими до зносу, корозії та інших негативних впливів, що сприяє підвищенню їх довговічності та надійності.