Зачем стальные трубы подвергать термической обработке?
Функция термической обработки заключается в улучшении механических свойств материала стальной трубы, устранении остаточных напряжений и повышении ее режущих свойств.
В зависимости от целей термической обработки ее можно разделить на две категории: предварительную термическую обработку и окончательную термическую обработку.
1. Предварительная термическая обработка
Целью предварительной термической обработки является улучшение обрабатываемости резанием, снятие внутренних напряжений и подготовка хорошей металлографической структуры для окончательной термической обработки. К её процессам относятся отжиг, нормализация, старение, закалка с отпуском и др.
(1) Отжиг и нормализация
Отжиг и нормализация применяются для горячедеформированных заготовок. Для углеродистых и легированных сталей с содержанием углерода более 0,5% отжиг часто применяется для снижения твёрдости и облегчения обработки резанием; для углеродистых и легированных сталей с содержанием углерода менее 0,5% нормализация применяется для предотвращения застревания инструмента при резке. Её часто проводят после изготовления заготовки перед черновой обработкой.
(2) Лечение старения
Старение в основном применяется для устранения внутренних напряжений, возникающих при изготовлении заготовок и механической обработке.
Во избежание чрезмерной нагрузки при транспортировке, для деталей общей точности перед окончательной обработкой может быть организована обработка старением. Однако для деталей с высокими требованиями к точности необходимо организовать два или более процессов обработки старением. Для простых деталей обработка старением, как правило, не требуется.
(3) Кондиционирование
Закалка с отпуском относится к высокотемпературной обработке, проводимой после закалки. Она позволяет получить равномерную и мелкодисперсную структуру сорбита и подготовить материал к снижению деформаций при последующей поверхностной закалке и азотировании. Поэтому закалку с отпуском можно использовать и в качестве предварительной термической обработки.
2. Окончательная термообработка
Целью окончательной термической обработки является улучшение механических свойств, таких как твердость, износостойкость и прочность.
(1)Закалка
Закалка подразделяется на поверхностную и интегральную. Поверхностная закалка широко применяется благодаря малой деформации, окислению и обезуглероживанию. Кроме того, поверхностная закалка обладает такими преимуществами, как высокая внешняя прочность, хорошая износостойкость, высокая внутренняя вязкость и высокая ударная вязкость.
(2) Цементационная закалка
Цементация и закалка применяются к низкоуглеродистым и низколегированным сталям. Во-первых, это позволяет увеличить содержание углерода в поверхностном слое деталей и получить высокую твёрдость после закалки, сохраняя при этом определённую прочность, высокую вязкость и пластичность сердцевины.
(3) Азотирование
Азотирование – это метод обработки, позволяющий атомам азота проникать в поверхность металла и формировать слой азотсодержащих соединений. Азотирование может повысить твёрдость, износостойкость, усталостную прочность и коррозионную стойкость деталей. Поскольку температура азотирования низкая, деформация невелика, а слой азотирования тонкий (обычно не более 0,6–0,7 мм), азотирование следует проводить как можно позже. Для уменьшения деформации при азотировании после резки обычно требуется высокотемпературный отпуск для снятия напряжений.