Использование изделий из стали и цветных металлов — неотъемлемая часть повседневной жизни. В промышленных масштабах организация производственного процесса также невозможна без использования предметов из стали. Каждый отдельный вид такого изделия согласно назначению должен иметь свои качественные характеристики: плотность, твердость, эластичность и прочие, в соответствии с требованиями. Придать металлу именно те характеристики, которые необходимы, возможно посредством термообработки.
Термическая обработка стали — это процесс, при котором изменяется молекулярное строение металла с помощью нагревания до определенных температур, после чего металл подвергается медленному или быстрому охлаждению. В результате такой обработки существенно изменяются свойства стали, но химический состав остается прежним.
В зависимости от количества операций, проведенных для термической обработки стали, она бывает: простая (один процесс, состоящий из обязательных этапов - нагрева, выдержки и охлаждения) и сложная (несколько операций).
Для термической обработки стали выделяют такие основные виды:
- Отжиг — вид термообработки, нагрев при котором осуществляется посредством высоких температурных режимов (уровень преобразования выше фазового), с обязательной выдержкой. После чего сталь подвергается охлаждению. Этот процесс происходит медленно, не вынимая сталь из печи. Бывает полный отжиг (при полной перекристаллизации) и неполный (при частичной перекристаллизации). Этот вид термической обработки применяется для снижения твердости металла, снятия напряжения и улучшения обработки стали резанием. Это возможно, благодаря повышению пластичности и вязкости.
- Нормализация — процесс идентичный отжигу, с отличием — охлаждение происходит на открытом воздухе. Такой вид термообработки приводит к меньшей эластичности, чем при отжиге.
- Закалка повышает такие свойства, как твердость и прочность, снижая вязкость металла, чем придает хрупкость конечному изделию. При закалке сталь нагревается до температур, при выдержке которых происходит завершение фазовых превращений. Процесс охлаждения должен быть быстрым в воде, масле или других специальных жидкостях.
- Отпуск — вид термической обработки стали после закалки для перехода к более равновесному состоянию и снижению хрупкости. Происходит при более низких температурах, чем закалка, медленно охлаждается на воздухе. В зависимости от температурных режимов делится на низкий (150–250°С), средний (300-450°С), высокий (500-700°С).
- Старение — предполагает продолжительную выдержку стали после закалки при определенном температурном режиме. Применяется для жаропрочных сталей при стабилизации размеров, снятия напряжения при обработке.
Виды термической обработки стали влияют на температуру проведения работ. Режим термической обработки стали зависит и от марки металла согласно ГОСТ.
Назначение термической обработки стали — снятие реактивных напряжений, придание металлу необходимых технических и механических свойств. Зависит от типа конструкции и условий ее последующей эксплуатации. Назначение термической обработки может быть первичное и вторичное. Первичное - подготавливает к механической обработке и окончательной термической. Вторичная же обработка придает сплаву конечную структуру и физико-химические характеристики.