Самый простой способ изменить характеристики металла, безусловно, - создание сплава или добавление различных компонентов. Но этот способ не всегда применим, поэтому часто используется другой способ металлообработки с целью изменения характеристик материала – термообработка. Высокие температуры воздействуют на молекулярную структуру металла, а также помогают перераспределению веществ в нём.
Как уже говорилось выше, термообработка металла – воздействие высоких и, в некоторых случаях, сверхнизких температур на него с целью изменения различных качеств вещества. Главное отличие от создания сплавов – неизменный химический состав. Меняется лишь молекулярная структура металла, а также снимается остаточное напряжение. Это помогает без вмешательства в состав вещества серьёзно изменить его технические свойства.
Раньше металл нагревался лишь перед ковкой для его размягчения. Несовершенные устройства для нагрева металлических изделий не позволяли установить факт изменений свойств вещества вследствие изменения температур.
Единственным использованием термической обработки металлов долгое время оставалась закалка. Суть процесса заключалась в том, что кузнецы нагревали и остужали металлические изделия ради придачи им твёрдости.
Кузнецы даже после начала массового использования закалки так не смогли понять все возможности термообработки, да и единственный способ её использования осуществляли только на основе своего опыта.
Даже после начала обработки чугуна, когда металл сначала остужали до отрицательных температур, а потом медленно нагревали, человек не смог понять полезность этого явления.
Только после работ русского ученого Чернова явление изменения свойств металла после воздействия на него различными температурами было описано. Работы Чернова позволили в середине девятнадцатого века зародиться материаловедению.
Большинство металлических изделий всегда находятся под действием различных нагрузок, а также часто на них воздействуют разные температуры.
Как пример можно привести двигатели самолётов, детали которых нагреваются до огромных температур, вплоть до 1000 градусов, а после посадки и отключения подачи топлива остывают до температуры воздуха, которая может быть даже отрицательной.
Конечно, человек будет пытаться сделать такие детали более износоустойчивыми, чтобы продлить срок их работы.
Самый простой и очевидный способ достигнуть этого – использовать материалы с соответствующими качествами. Но не всегда доступны запчасти из сверхпрочных металлов, поэтому мастера кузнечного дела производят металлообработку.
Термообработка позволяет без изменения химического состава материала деталей, сделать их гораздо более прочными и устойчивыми к коррозии, что серьёзно увеличивает срок их службы.
Кроме обработки всего изделия часто производят термообработку сварных швов. Как известно, сварка серьёзно влияет на устойчивость металла к нагрузкам, поэтому повышение этого качества за счёт воздействия определённых температур становится просто необходимым. Процесс термообработки зачастую проводится прямо на строительной площадке.
О закалке уже говорилось выше. Главная особенность этого вида термообработки металла – резкое снижение температуры. Это позволяет резко увеличить степень твёрдости изделия за счёт потери гибкости. Из-за получившейся вследствие этого хрупкости приходится вторично использовать другие виды термообработки, в частности отпуска.
Перед закалкой может проходить химико-термическая обработка для сохранения качества поверхности металла.
В каком-то смысле металл отправляется в отпуск. Изделие нагревается до сравнительно небольших температур, которые зависят от типа отпуска и материала. Диапазон температур обычно находится в районе трёхсот либо шестисот пятидесяти градусов по Цельсию.
Процесс отжига заключается в нагревании, а после в медленном остывании изделия из металла. По воздействию на структуру вещества его делят на отжиг первого и второго типа. Этот вид термообработки используют для увеличения степени однородности металла и, в отличие от многих других, для его размягчения перед последующей обработкой.
Этот вид термообработки начал использоваться сравнительно недавно, так как источники сверхнизких температур были открыты в конце двадцатого века.
Главное отличие криогенной обработки от отжига заключается в том, что во втором случае используются сверхвысокие температуры, а в первом сверхнизкие. Эта операция позволяет придать металлу большую прочность без необходимости последующего отпуска.
Стоит отметить, что обработка цветных металлов происходит по совершенно другим алгоритмам, так как они имеют совершенно другие свойства.
Термообработка позволяет превысить технические ограничения материалов, повышая их прочность или гибкость. Температуры зависят от выбранного вида термической обработки металла, и могут составлять как -200, так и +300 и даже +1200 градусов по Цельсию.
Все новости