В современной металлообработке широко применяется закалка металла, которая является практически необходимой для значительного улучшения эксплуатационных свойств металлических изделий. И сегодня мы рассматриваем основные разновидности закалки и их специфические особенности.
ЦЕМЕНТАЦИЯ
Цементация — традиционный метод цементации, заключающийся в насыщении поверхностных слоев стальной детали углеродом для улучшения ее механических характеристик. Эту технологию применяют для обработки стали, а также некоторых металлов и сплавов. В процессе цементации металл нагревается в присутствии богатой углеродом среды, что позволяет атомам углерода диффундировать в поверхность металла. В результате получается закаленный внешний слой, в то время как сердцевина остается относительно мягкой и пластичной. Некоторые ключевые моменты цементации включают в себя:
- Повышенная твердость поверхности и износостойкость.
- Повышенная усталостная прочность.
- Комплексное увеличение всех общих механические свойства.
Науглероживание обычно применяется к компонентам из низкоуглеродистой стали, которым требуется повышенная износостойкость поверхности и усталостная долговечность.
АЗОТИРОВАНИЕ
Азотирование – еще один традиционный метод цементации, заключающийся в обогащении поверхностного слоя металлической детали азотом. Этот процесс значительно повышает износостойкость металла, усталостную прочность и общие механические свойства. Процесс азотирования включает нагрев металла в присутствии богатого азотом газа или аммиака, что позволяет атомам азота диффундировать на поверхность металла. В отличие от цементации, азотирование не требует закалки, что приводит к уменьшению деформации и повышению стабильности размеров. Некоторые ключевые моменты азотирования включают в себя:
- Значительная твердость поверхности.
- Улучшенная усталостная прочность в сочетании с коррозионной устойчивостью.
- Уменьшенная деформация по сравнению с другими методами закалки.
Азотирование обычно используется в автомобильной, аэрокосмической и инструментальной промышленности для улучшения характеристик стальных компонентов.
ЦИАНИРОВАНИЕ
Цианирование – еще один традиционный процесс цементации, который включает насыщение поверхности стали углеродом и азотом. Этот метод аналогичен науглероживанию и азотированию, но использует ванну с цианидной солью для введения углерода и азота на поверхность металла. После цианирования проводят закалку и низкий отпуск стали для достижения желаемых механических свойств. Некоторые ключевые моменты, касающиеся цианирования, включают в себя:
- Повышенная твердость поверхности и износостойкость.
- Повышенная усталостная прочность и коррозионная стойкость.
- Сокращение времени обработки по сравнению с цементацией и азотированием.
Цианирование в основном используется при производстве шестерен, кулачков и других компонентов, требующих сочетания износостойкости и усталостной прочности.
ОТЖИГ
Отжиг — один из основных методов упрочнения металлов термической обработкой. Он включает в себя нагрев металла до определенной температуры, выдерживание его при этой температуре в течение определенного периода, а затем медленное охлаждение. Этот процесс изменяет микроструктуру металла, что приводит к повышению пластичности и снижению твердости. Существует несколько подвидов отжига, включая гомогенизирующий отжиг, при котором химический состав металла распределяется более равномерно, и релаксационный отжиг, снимающий внутренние напряжения внутри материала.
НОРМАЛИЗАЦИЯ
Другим традиционным методом термической обработки металлов с целью упрочнения является нормализация. Этот процесс похож на отжиг, но предполагает более быстрое охлаждение металла, обычно на неподвижном воздухе. Нормализация в основном используется для улучшения зеренной структуры металла и улучшения его механических свойств, таких как прочность и ударная вязкость. Основное различие между нормализацией и отжигом заключается в скорости охлаждения, которая определяет конечную микроструктуру и свойства материала.
ОБЫЧНАЯ ЗАКАЛКА
Традиционная закалка — самый распостраненный метод термообработки металла. В этом процессе металл нагревается до определенной температуры, а затем быстро охлаждается путем погружения в жидкость, например воду, масло или раствор полимера. Процесс быстрого охлаждения приводит к получению более твердого и хрупкого материала. Для снижения хрупкости и улучшения других механических свойств за закалкой часто следует отпуск, который включает повторный нагрев металла до более низкой температуры и последующее его медленное охлаждение. Закалку можно проводить в различных средах, включая контролируемую и окислительную атмосферу.
