Термическая обработка металлов и сплавов

Термическая обработка металлов и сплавов (термообработка), используемая в любительской практике, подразделяется на отжиг, закалку и отпуск.

Отжиг стальной детали производят для уменьшения ее твердости, что необходимо для облегчения механической, в том числе пластической, обработки. Отжиг целесообразен в тех случаях, когда необходимо изготовить какой-либо инструмент, используя металл другого, закаленного ранее инструмента.

Полный отжиг происходит при нагревании детали или заготовки до 900°С, выдержке при этой температуре для прогрева детали по всему объему, а затем медленном охлаждении до комнатной температуры.

Температуру раскаленной детали можно определить по свечению материала.

 

Ярко-белый 1260...1300

Светло-жёлтый 1150...1250

Тёмно-жёлтый 1050...1150

Оранжевый 900...1050

Светло-красный 830...900

Светло-вишнёво-красный 800...830

Вишнёво-красный 770...800

Тёмно-вишнёво-красный 730...770

Тёмно-красный 650-730

Коричнево-красный 580...650

Тёмно-коричневый 550...580

Закалка дает стальной детали большую твердость и износоустойчивость. Деталь нагревают до определенной температуры, выдерживают некоторое время, необходимое дли прогрева всего объема материала, а затем быстро охлаждают. Обычно детали конструкционных сталей нагревают до 880—900, из инструментальных — до 750—760, из нержавеющей стали — до 1050—1100°С.

Для охлаждения применяют раствор поваренной соли пли масло. При охлаждении в масле на поверхности стали образуется плотная пленка оксидов, которая является хорошим антикоррозийным покрытием. При закалке мелких деталей можно легко перекалить их. Во избежание этого пользуются оправдавшим себя способом: раскаляют плоскую крупную болванку, на которую кладут мелкую деталь. Температуру закаливаемой детали определяют по цвету свечения болванки. Необходимо, чтобы в процессе охлаждения детали температура жидкости оставалась почти неизменной, поэтому масса жидкости должна быть в 30—50 раз больше массы закаливаемой детали. Для интенсивного охлаждения деталь следует перемещать во всех направлениях. Тонкие широкие детали нельзя погружать в жидкость плашмя, так как при этом деталь будет коробиться.

Отпуск закаленных деталей позволяет снизить их хрупкость до допустимых пределов, сохранив при этом твердость, приобретенную сталью в результате закалки. Температуру разогрева стальной закаленной детали при отпуске можно определить по изменению цвета оксидной пленки:

 

Серый 330

Светло-синий 314

Васильковый 295

Фиолетовый 285

Пурпурно-красный 275

Коричнево-красный 265

Коричнево-жёлтый 255

Тёмно-жёлтый 240

Светло-жёлтый 220

Ниже приведены рекомендуемые температуры отпуска для некоторых инструментов и деталей (в градусах Цельсия):

 

Резцы из углеродистых сталей 180...200

Молотки,  штампы,   метчики,   плашки,  малые  сверла   200...225

Пробойники, чертилки, сверла для мягкой стали 225...250

Сверла и  метчики для  меди и  алюминия,

зубила для стали и чугуна 250...280

Инструмент для обработки древесины 280...300

Пружины 315...330

Дюралюминиевые детали при закалке нагревают до 360—400 °С, выдерживают некоторое время при этой температуре, а затем погружают в воду комнатной температуры и оставляют до полного охлаждения. После этого дюралюминий становится мягким и пластичным, легко гнется и куется. Повышенную же твердость он приобретает спустя 3—4 дня: твердость и хрупкость его увеличиваются настолько, что он не выдерживает изгиба даже на небольшой угол. При отжиге деталь разогревают до 360 °С, выдерживают некоторое время, после чего охлаждают на воздухе. Для отпуска деталь слегка нагревают и натирают хозяйственным мылом. Затем продолжают нагревать до тех пор, пока слой мыла не почернеет, после чего дают остыть на воздухе. (Почернение происходит при температуре отпуска.)

Приближенно температуру нагрева дюралюминиевой детали можно определить следующим образом. При температуре 350—360 °С конец спички, свободный от серы, которым проводят по раскаленной поверхности детали, обугливается и оставляет темный след. Достаточно точно температуру можно определить с помощью небольшого (со спичечную головку) кусочка медной фольги, который кладут на поверхность разогреваемой детали. При температуре 400 °С над фольгой появляется зеленоватое пламя.

Закалка меди происходит при медленном остывании на воздухе предварительно разогретой детали. Для отжига разогретую деталь быстро охлаждают в воде. При отжиге медь нагревают до красного каления (600°С), при закалке — до 400°С, определяя температуру также с помощью кусочка медной фольги.

Для того чтобы латунь стала мягкой, легко гнулась, ковалась и хорошо вытягивалась, ее отжигают путем нагрева до 500 °С и медленного охлаждения на воздухе при комнатной температуре.