На виробництві часто затребувані метали з особливими властивостями, проте їх створення у великих масштабах недоцільно. З цієї причини металургійні підприємства виготовляють універсальну сировину, що відповідає державному стандарту, а вона потім проходить спеціальну обробку.

Найпопулярніший спосіб обробки сталі – її відпал. В результаті цієї операції змінюється структура матеріалу, і ця зміна надає їй нові властивості – наприклад, знижену твердість та здатність витримувати високі температури. Фахівці “Метал Холдінг” детально пояснює, як відбувається відпал металу і які є особливості у цієї операції.

 

Навіщо треба піддавати метал термічній обробці?

Термообробка сировини дозволяє поліпшити її фізичні та хімічні властивості:

  • понижена твердість. Робота за таким матеріалом дозволяє прискорити процеси подальшої обробки й використати ширший спектр інструментів;
  • поліпшена структура. Висока температура змінює кристалічну структуру металу, адаптуючи його для подальшої обробки.

Іноді буває досить і неповного відпалу. Також використовуються різні за своєю складністю режими. Повний відпал може займати до декількох діб залежно від розмірів оброблюваного виробу. Найдовші частини цієї процедури – нагрівання до необхідної температури і охолодження. Відпал проводиться зазвичай в муфельній печі – у ній можна задати необхідну температуру і тим самим контролювати відпал.

Якщо печі немає, контроль за температурою можна проводити тільки візуально, орієнтуючись на колір сировини.

Які є види відпалу металу?

У класифікації використовують різні роди, повноту і види відпалу.

Відпал першого роду проходить без рекристалізації й дозволяє усунути сліди механічної обробки на верстатах. Такий вид процедури знижує міцність і збільшує пластичність металу, а також зменшує внутрішню напругу в ньому. Такі якості наділяють вироби підвищеною надійністю і довговічністю.

Відпал другого роду використовує фазову рекристалізацію, внаслідок чого серйозно міняється структура металу. Фазова рекристалізація – це нагрівання металу вище за критичні для нього точки з подальшим охолодженням. Спосіб проведення відпалу другого роду визначається необхідними для виробу якостями металу. Тут особливо важлива точність, оскільки при надмірному перегріванні зміни в структурі металу стають безповоротними, після чого метал потрібно переплавляти.

Відпал також буває повним і неповним. Неповний у більшості випадків застосовується для створення основних елементів конструкцій, а неповний – для невеликих деталей. Це пов'язано з тим, що міра змін в структурі сталі сильно розрізняється залежно від обраного способу обробки. Тут важливі такі параметри, як температура нагріву, час витримки, швидкість охолодження і режим охолодження.

Неповний відпал не дозволяє температурі в печі досягти критичної для металу точки й не вимагає тяжких умов для режиму охолодження. При повному відпалі метал розігрівається навпаки, вище за критичні для нього значення. Необхідно підтримувати цю температуру точно вказаний за стандартом час і так само суворо виконати охолодження у відповідному режимі.

При цьому треба враховувати усі параметри сталі: марку, її твердість і зміст домішок, оскільки для кожного складу є свій державний стандарт для термічної обробки.

За видом розрізняють ізотермічний, дифузійний і рекристалічний відпал.

Ізотермічний відпал – відповідніший варіант для легованих марок сталі. Цей спосіб полягає в тому, щоб нагрівати метал до аустенітної фази й прискорено потім його охолодити. Після цього заготівля витримується в печі на кінцевій температурі після охолодження до тих пір, поки не настає перлітовий стан. Потім метал до кінця охолоджується поза піччю, природним способом на повітрі. Для сталей з високим відсотком хрому в складі це найефективніший спосіб збільшити їх пластичність.

Також для ізотермічного відпалу характерний особливий спосіб охолодження. Для нього матеріал не охолоджують поступово, як при інших видах відпалу, а тримають в постійній температурі, внаслідок чого аустеніт повністю розпадається з перетворенням феритового і перлітового стану. Так відбувається обробка сплавів, стійких до дії екстремальних температур, а також для обробки дрібних деталей і інструментів. При цьому цей вид відпалу не займає багато часу, залишаючись ефективним для вирішення багатьох технологічних завдань виробництва.

Дифузійний відпал за усіма стандартами вважається екстремальним, оскільки при ньому метал нагрівають до максимально високих температур, що екстремально перевищує критичні для нього точки нагріву. Така методика підійде для роботи з легкоплавкими складами й сплавами з досить складними складами. За допомогою дифузійного відпалу можна зробити структуру сталі м'якше й пластичніше, відкриваючи доступ до інших можливостей для подальшої обробки.

Відмітимо, що при використанні такого виду відпалу потрібен суворий контроль за температурним режимом і точне дотримання технології операції, тому при роботі з екстремально високими температурами завжди є ймовірність перегрівання, після чого сплав доведеться віддавати на переплавку. Точні значення температури для кожної марки сталі вказані в металургійних довідниках – чітке відстежування цих значень уберігає склад від втрати своїх якостей.

Відпал рекристалізації – це спосіб, відповідний для позбавлення від небажаних якостей матеріалу. За допомогою цієї методики знімають наклепання і всілякі ушкодження після попередніх етапів обробки. У такий спосіб обробляють:

  • листовий металопрокат;
  • дріт і прутки;
  • різні види труб;
  • штампування.

Використання відпалу рекристалізації дозволяє різним видам металу набути необхідні для виробництва характеристики, щоб задовольняти необхідним якостям кінцевого виробу.

Те, яку методику треба вибрати, залежить від первинного хімічного складу сплаву і необхідних якостей кінцевого продукту. Для правильної термічної обробки металу матеріал треба нагрівати з перевищенням температури кристалізації на пару сотень градусів. Спосіб обробки також визначає якості, які можна надати матеріалу.

Часто досить неповного відпалу, але для дрібних деталей знадобиться використання повного.

 

Особливості роботи з різними видами сталі

Для кожної марки є свої стандарти обробки й технологічні вимоги до проведення термічної обробки. Головний параметр, який враховується – вміст вуглецю і відсоток інших металів в сплаві. На твердість також впливає час, відведений на витримку металу в печі й на охолодження.

Нерідко використовують дві печі: одну для підтримки максимальної температури, і другу для завершення формування потрібної молекулярної структури матеріалу. У першій печі температура може бути вища за тисячу градусів з подальшим охолодженням зі швидкістю до ста градусів в годину. Нижче 300 градусів виріб охолоджується вже поза піччю.

Доевтектоїдні сталі містять менш одного відсотка вуглецю, в їх структурі переважають ферит і перліт, тому для марок цієї сталі досить неповного відпалу, щоб збільшити пластичність металу. Такі низьковуглецеві марки часто використовуються у будівництві для створення міцних несних конструкцій. До їх обробки можуть бути виставлені жорсткі вимоги – у таких випадках застосовують повний відпал. Цей вид відпалу дозволяє створити збалансовану за напругою та іншим якостям структуру залежно від вимог виробництва.

Під діям високих температурних режимів відбуваються серйозні структурні зміни металу – проаналізувати їх можна виключно за допомогою спеціального устаткування. Для кожного виду сплавів розроблені свої рекомендації та стандарти на основі численних досліджень, що дозволяють ефективно загартовувати й обробляти їх. У них прописані температурні режими, час витримки та інші особливості технологічного процесу.

Це актуально для роботи у виробничих умовах, коли така обробка приймає масштабніший характер. Для любительської роботи досить простого дотримання правил відпалу, оскільки для побутового застосування сталі у більшості випадків не має значення, який саме це сплав за змістом домішок.

Мережа металобаз “Метал Холдінг” пропонує послуги з декількох видів обробки металопрокату, у тому числі відпалу.