Метою термічної обробки є підвищення механічних властивостей сталевих труб і прецизійних сталевих труб, усунення залишкових напруг і поліпшення оброблюваності сталевих металів. Залежно від конкретних цілей процеси термічної обробки можна умовно розділити на дві категорії: підготовчу термічну обробку та кінцеву термічну обробку.
Підготовча термічна обробка
Метою підготовчої термічної обробки є поліпшення технологічності, усунення внутрішніх напружень і підготовка сприятливої металургійної структури для остаточної термічної обробки. Задіяні процеси включають відпал, нормалізацію, старіння, а також загартування та відпустку.
(1) Відпал і нормалізація
Для гарячої обробки заготовок застосовують відпал і нормалізацію. Вуглецеві сталі та леговані сталі з вмістом вуглецю понад 0,5% часто відпалюють, щоб зменшити їх твердість і полегшити різання. Навпаки, ті з вмістом вуглецю нижче 0,5% піддаються нормалізації, щоб уникнути надмірної м’якості, яка може призвести до прилипання інструменту під час різання. Відпал і нормалізація також покращують зернисту структуру, гомогенізують мікроструктури та готують матеріал до подальшої термічної обробки. Ці процеси зазвичай виконуються після виготовлення заготовок і перед чорновою обробкою.
(2) Лікування старіння
Обробка старіння в основному використовується для усунення внутрішніх напруг, що виникають під час виробництва заготовок і механічної обробки. Для деталей, які вимагають загальної точності, достатньо однієї обробки перед фінішною обробкою, щоб уникнути надмірного транспортування. Однак для деталей з вищими вимогами до точності (таких як коробка координатно-розточувального верстата) може знадобитися дві чи більше обробки старінням. Прості деталі зазвичай не вимагають обробки старінням.
Окрім відливок, прецизійні деталі з низькою жорсткістю (наприклад, прецизійні ходові гвинти) часто піддаються багаторазовому старінню між чорновою та напівчистовою обробкою, щоб усунути внутрішні напруги та стабілізувати точність обробки. Деякі осьові деталі також потребують обробки після випрямлення.
(3) Загартування та відпуск
Загартування і відпуск передбачає загартування з наступним високотемпературним відпуском. Цей процес дає однорідну дрібнозернисту структуру загартованого сорбіту, готуючи матеріал до зменшення деформації під час подальшого гартування поверхні та азотування. Таким чином, загартування і відпуск можуть також служити підготовчою термічною обробкою.
Завдяки чудовим комплексним механічним властивостям загартування та відпустку також можна використовувати як остаточну термічну обробку деталей із помірними вимогами до твердості та зносостійкості.
Остаточна термічна обробка
Метою кінцевої термічної обробки є поліпшення механічних властивостей, таких як твердість, зносостійкість і міцність.
(1) Загартування
Загартування може бути поверхневим або наскрізним. Поверхневе гартування широко використовується завдяки мінімальній деформації, окисленню та зневуглецюванню. Він забезпечує високу зовнішню міцність, хорошу зносостійкість і зберігає хорошу внутрішню міцність і стійкість до ударів. Для покращення механічних властивостей поверхнево загартованих деталей часто попередньо проводять підготовчу термічну обробку, наприклад загартування та відпуск або нормалізацію. Типовий процес: різання → кування → нормалізація (або відпал) → чорнова обробка → загартування та відпустка → напівчистова обробка → загартування поверхні → чистова обробка.
(2) Цементація та загартування
Науглерожування і гарт придатні для низьковуглецевих і низьколегованих сталей. Цей процес збільшує вміст вуглецю на поверхні деталі, що призводить до високої твердості поверхні після загартування, тоді як серцевина зберігає помірну міцність, високу в'язкість і пластичність. Науглерожування може бути повним або частковим, причому останнє вимагає заходів проти науглерожування (наприклад, міднення або покриття проти науглерожування) для ненауглерожених ділянок. Через значну деформацію та глибину науглерожування, як правило, від 0.5 до 2 мм, процес науглерожування зазвичай планується між напівчистовою та чистовою обробкою.
Типовий процес: різання → кування → нормалізація → чорнова та напівчистова обробка → цементація та загартування → чистова обробка.
Коли ненауглерожену частину частково науглерожуваної деталі збільшують для видалення надлишкових науглерожених шарів, цей етап видалення має відбуватися після науглерожування, але перед загартуванням.
(3) Азотування
Азотування передбачає проникнення атомів азоту в поверхню металу з утворенням шару сполук азоту. Азотований шар підвищує твердість поверхні деталі, зносостійкість, втомну міцність і стійкість до корозії. Оскільки азотування відбувається за низьких температур із мінімальною деформацією та створює тонкий шар (зазвичай не більше 0.6-0,7 мм), процес азотування слід запланувати якомога пізніше. Щоб мінімізувати деформацію під час азотування, після різання зазвичай виконується високотемпературний відпуск для зняття напруги.
