Термообработка, отпуск и отжиг – наиболее распространенные способы обработки металлов, для увеличения или уменьшения хрупкости, размягчения или уплотнения, ослабления или усиления их структуры.
Чтобы добиться желаемого эффекта, важно понимать разницу между всеми этими техниками. Например, если желательным конечным продуктом является сталь с высокой прочностью на растяжение и низкой хрупкостью, может потребоваться комбинированный подход.
- Собственно, отпуск и отжиг – это виды термической обработки. Она изменяет химические и физические свойства металла за счет контролируемого применения тепла. Этот метод также можно использовать для работы с другими материалами, например, стеклом.
Дело в том, что микроструктура металла, называемая фазой, состоит из небольших кристаллов, известных как зерна. Термическая обработка вызывает усадку или рост этих кристаллов. Желаемые характеристики достигаются за счет различного размера и концентрации зерен. Например, концентрация и присутствие углерода характеризует различные фазы углеродистых сталей.
Для контроля и корректировки этого инженерами используется фазовая диаграмма.
- Когда металл нагревается ниже критической отметки, это называется отпуском. Он повышает пластичность материала. С другой стороны, это обычно снижает прочность, что допустимо, поскольку мало сказывается на конечном результате. Помимо повышения вязкости, это также улучшает обрабатываемость и снижает вероятность образования трещин.
Разберем процесс на примере стали. Она сначала аустенизируется, а затем быстро закаливается в масле, воздухе, воде или другой жидкости для резкого понижения температуры. Это вызывает образование хрупкого, но прочного мартенсита (основной структурной составляющей твердой стали). Секрет в том, что при быстром охлаждении, молекулы диффундируют из высокотемпературной среды и остаются в низкотемпературной зоне. Наконец, сталь закаляется при 150 ° – 260 ° С или 370 ° – 650 ° С. В результате, мартенсит превращается в перлит или бейнит, что улучшает качества исходного материала.
- При отжиге металл нагревается до определенной высокой отметки и выдерживается определенное время, которое может составлять от нескольких часов до нескольких дней. После чего ему дают медленно остыть.
Для того, чтобы процесс прошел должным образом, требуются специальные печи – только так можно контролировать его, чтобы обеспечить ожидаемые изменения.
Для отжига есть несколько причин. Он снимает внутреннее напряжение и увеличивает пластичность, однородность и прочность.
