Термические методы обработки для управления физико-механическими свойствами материалов, страница 6

Закалка сплавов цветных металлов с плавлением поверхности оправдывает себя на силуминах, повышая твердость заклеенного слоя до 1,5 раза и износостойкость. И в случае с алюминиевыми сплавами, как и чугунами, значительно измельчается микроструктура и достигается большее пересыщение закаленного α - раствора легирующими элементами (вследствие расширения его области при быстром охлаждении), что при старении обуславливает прирост твердости.     

3.1.4 Отпуск и старение.

Отпуск и старение являются термическими операциями, применяемыми, как правило, после закалки. Вместе с тем, цели у них могут быть разные: уменьшить внутренние напряжения, понизить твердость или прочность, повысить твердость или прочность и тд.

Отпуск – это термическая операция над закаленным сплавом, преследующая цели: уменьшить внутренние напряжения  и довести свойства (HRC,σ,σ₀₂,δ,α) до заданных путем нагрева и выдержки при температурах ниже полиморфных превращений (у сталей и чугунов – ниже критической точки А₁).

Превращения, происходящие при отпуске закаленной стали, снижают твердость  с максимальной (50..60 единиц HRC) после закалки до твердости, характерной для улучшенной или отожженной стали. Так, следует помнить, что низким отпуском можно дополнительно упрочнить закаленную сталь, реализовав механизм  вторичной твердости. У высокоуглеродистых инструментальных сталей прибавка может составлять 2…3 единицы HRC, а у высоколегированных (типа Р6М5, Х12М и др.) – до 6…7 единиц HRC.

Следует подчеркнуть. Что традиционно сложилась условность, по которой послезакалочный нагрев сплавов, претерпевших полиморфные превращения (стали, чугуны), называют отпуском, а сплавов без полиморфных превращений – старением.

Старение. При закалке без полиморфных превращений закалить такой сплав можно,  используя ускоренное охлаждение для фиксации перенасыщенного раствора. Теоретически это возможно на любых сплавах, имеющих переменную растворимость. При этом сплав приобретает большую пластичность, но находится в метастабильном состоянии. Даже при вылеживании сплава в комнатных условиях происходит процесс частичного распада раствора за счет выделения мельчайших зерен цементита, третичного в сталях и чугунах, или интерметаллических соединений – а цветных сплавах. Это приводит к изменению размеров, повышению твердости и прочности (естественное старение).

3.1.5 Применение термической обработки в технологических процессах.

Термическая обработка может рассматриваться как этап маршрутного технологического процесса, выявляющий степень взаимной совместимости технологических условий  (ТУ)  с конструкцией, материалом и реальными возможностями технологии. Такой подход к процессам ТО должен учитывать следующие факторы:

·  Конструкторскую форму, массу и размер изделий; ТУ к эксплуатационной належности (прочности, долговечности);

·  Эксплуатационные и технологические свойства материала, его состав и особенности методов упрочнения;

·  Технологические особенности термических операций, а также предшествующих и последующих процессов, как формообразующих, так и тепловых.

Недооценка указанных факторов на этапах конструкторского и технологического проектирования ухудшает эксплуатационные свойства и вызывает необходимость пересмотра конструкции и (или) технологии.

Исходя из представления о взаимной связи между конструкцией и технологией, необходимо учитывать это при проектировании формы изделия, выборе материала, проектировании технологического маршрута формообразования с учетом обеспечения качества поверхности, точности и стабильности размеров. В соответствии с этими требованиями термические обработки целесообразно классифицировать на предварительные, промежуточные и окончательные во взаимосвязи с материалом и видом заготовок. В таблице 1.5 даются рекомендации по применению основных видов (разновидностей) термических обработок на технологическом маршруте изготовления детали и с учетом материала и вида заготовки. По этим рекомендациям технолог может выбрать метод ТО и его место в технологическом процессе, что в значительной степени может определить обрабатываемость материала и окончательное качество детали.