В ЧЕМ РАЗНИЦА В ТЕРМООБРАБОТКИ МЕЖДУ ЗАКАЛКОЙ И ОТЖИГОМ?
Закалка и отжиг сталей — это процессы термической обработки, которые изменяют физические и химические свойства металлов, чтобы подготовить их к производству. Разница между двумя процессами связана с температурой и скоростью охлаждения, при этом отпуск происходит при более низких температурах, но с более быстрым временем охлаждения.
Обе термические обработки используются для обработки стали, хотя при отжиге сталь становится более мягкой, с которой легче работать, а при отпуске получается менее хрупкая версия, которая широко используется в строительстве и промышленности.
Чтобы понять разницу между процессами, важно сначала понять преимущества нагрева стали как метода обработки металла.
Что такое термообработка?
Термическая обработка используется для изменения физических и механических свойств металлов без изменения их формы. Нагревание металла увеличивает желаемые характеристики, позволяя продолжить обработку.
К распространенным причинам термической обработки относятся:
- Повышенная пластичность
- Повышенная эластичность
- Улучшенная формуемость
- Повышенная твердость
- Улучшенная обработка
- Повышенная сила
- Повышенная прочность
Воздействие на термически обработанные металлы определяется тремя факторами:
- Конкретная температура, до которой нагревается металл
- Продолжительность выдержки металла при этой температуре
- Используемый процесс охлаждения
Эффективная термообработка требует, чтобы все три фактора контролировались независимо от типа обрабатываемого металла и желаемых результатов.
Что такое процесс закалки?
Закалка — это процесс, при котором металл точно нагревается до температуры ниже критической, часто на воздухе, в вакууме или в инертной атмосфере. Точная температура зависит от степени твердости, которую необходимо уменьшить. Высокие температуры уменьшат твердость и увеличат эластичность и пластичность, но могут вызвать снижение текучести и прочности на разрыв. Более низкие температуры сохранят большую часть твердости, но уменьшат хрупкость.
Закалка требует постепенного нагрева металла для предотвращения растрескивания. После достижения желаемой температуры она поддерживается в течение фиксированного периода времени. Приблизительный ориентир для этого предлагает один час на дюйм толщины, хотя это зависит от типа обрабатываемого металла. Нагрев снимает внутренние напряжения в металле, после чего металл быстро остывает на воздухе.
Визуальная оценка закалки
Можно получить визуальное представление о влиянии отпуска на сталь, оценивая цвета, которые появляются на поверхности закаленной стали. Цвета варьируются от светло-желтого до различных оттенков синего в зависимости от таких факторов, как контакт с углеродом. Это позволяет оценить окончательные свойства стали.
Темперирующие приложения
Как упоминалось выше, отпуск используется для повышения ударной вязкости сплавов железа, включая сталь. Отпуск обычно проводят после закалки, чтобы уменьшить излишнюю твердость, так как сталь без закалки очень твердая, но слишком хрупкая для большинства промышленных применений.
Отпуск может изменить пластичность, твердость, прочность, структурную стабильность и ударную вязкость.
Что такое процесс отжига?
Отжиг включает нагрев металла до заданной температуры перед охлаждением материала с медленной и контролируемой скоростью. Металл помещается в печь, достаточно большую, чтобы позволить воздуху циркулировать вокруг заготовки.
Металл нагревается до температуры, при которой может происходить перекристаллизация. Это вызывает необходимость ремонта любых дефектов, вызванных деформацией или работами. После того, как металл выдерживается при необходимой температуре в течение фиксированного периода времени, он очень медленно охлаждается до комнатной температуры. Низкие скорости охлаждения обеспечивают максимальную мягкость и улучшенную микроструктуру. Это можно сделать, просто выключив духовку и оставив металл внутри остыть естественным образом, или погрузив нагретый материал в песок, золу или другое вещество с низкой теплопроводностью.
Отжиг можно разбить на три этапа; восстановление, рекристаллизация и рост зерна, а именно:
Восстановление
Стадия восстановления — это когда металл нагревается так, что внутренние структуры материала расслабляются.
Перекристаллизация
По мере увеличения тепла металл достигает температуры, при которой происходит рекристаллизация, позволяя новым зернам развиваться во внутренней структуре металла без образования напряжений. Температура для этого должна быть выше температуры рекристаллизации металла, но ниже температуры плавления.
Рост зерна
Контролируемая скорость охлаждения способствует развитию зерен, образовавшихся во время рекристаллизации, что дает более пластичный и менее твердый материал.
Применения для отжига сталей
Отжиг в основном используется для снижения твердости / увеличения мягкости металла, однако его также можно использовать для увеличения электропроводности. Этот процесс позволяет металлу достаточно размягчиться для холодной обработки, улучшить обрабатываемость и восстановить пластичность.
Это важно для нескольких применений, так как холодная обработка без отжига может вызвать растрескивание. В процессе отжига снимаются механические напряжения, возникающие при механической обработке или шлифовании, что позволяет обрабатывать металл дальше.
Этот процесс обычно используется для стали, но также может применяться для металлов, включая алюминий, латунь и медь.
Различия между закаленной и отожженной сталью
Хотя оба процесса представляют собой термическую обработку, они следуют разным правилам для получения разных результатов для разных целей.
Закаленная сталь используется там, где первостепенное значение имеют прочность, ударная вязкость и эластичность. Сюда входят крупномасштабные строительные работы, промышленное оборудование и автомобильные трансмиссии. Закалка делает эти применения возможными и снижает любую связанную с ними опасность.
В результате отжига получаются более мягкие металлы, которые можно использовать для изделий, которым не требуется выдерживать значительные нагрузки. Сюда входят многие предметы домашнего обихода и другие повседневные товары.