С помощью нагревания и охлаждения металлов можно получить материал с требуемыми свойствами. За счет специальной термической обработки происходит изменение структуры изделия, внутреннего строения. Используется для улучшения технических параметров металлических деталей. Может быть промежуточным звеном или окончательной технологической операцией.
Виды нагрева
Металлы – хорошие проводники тепла. Их используют в промышленности и бытовом секторе. Когда необходима высокая скорость нагрева, применяют металлические конструкции – паровые котлы, батареи центрального отопления, радиаторы автомобилей и другое.
Обработке могут подвергаться твердые и цветные металлы, сплавы, сталь. Химический состав в процессе остается неизменным. Любое металлическое соединение при нагреве расширяется, а при охлаждении – сжимается, уменьшаясь в длину.
Какие применяют виды нагрева:
- отжиг. Образец подвергают действию высоких температур в определенном промежутке времени (цикл), а потом медленно охлаждают в печи. Подразделяются на подвиды (гомогенизация, рекристаллизация, снятие напряжений) в зависимости от степени нагрева и скорости остывания;
- закалка. Процесс, при котором сталь или сплав нагревают до критических температурных показателей, а потом применяют быстрое охлаждение. В результате получается прочный материал, но с неравновесной структурой;
- после закалки используют отпуск. Он необходим для уменьшения твердости и хрупкости материала, снятия остаточных напряжений. Касательно стали позволяет получать точечную структуру, которая имеет повышенный предел текучести;
- нормализация. Аналогично отжигу, но остывание на открытом воздухе;
- криогенная обработка. Специальный вид упрочнения металлических конструкций путем использования сверхнизких температур.
Зависимость описанных процессов отлично демонстрируют кривые нагревания и охлаждения. Для каждого элемента они свои.
К преимуществам термопроцессов можно отнести повышение прочностных характеристик, износостойкости, уменьшение брака при изготовлении деталей механизмов и инструментов, экономия на приобретении новых изделий.
Если вы хотите узнать, какой металл быстрее нагревается, то из доступных и недорогих – это медь. Чем выше теплопроводность, тем равномернее и с более высокой скоростью нагреется элемент. Коэффициент проводимости тепла выше у серебра, но данный материал используется в меньших объемах из-за своей дороговизны.
Сталь – процессы при нагревании и охлаждении
Закалка стальных изделий – доступная технология, позволяющая улучшить механические характеристики стали недорогих марок. Влияние высокой температуры позволяет увеличить твердость, прочность, снизить пластичность до допустимых значений. Нагрев и охлаждение производится согласно прописанным стандартам. Операция достаточно ответственная, так как в процессе меняется структура, свойства поверхностности. При взаимодействии с воздухом появляется оскалина. Углеродистые стали практически не обрабатывают, так как при потере углерода ухудшаются свойства материала. В основном происходит обработка легированных, хромоникелевых, стальных сплавов.
Ключевым параметром является скорость нагрева металла и температура. Важно следовать технологическим показателям. При перегреве наблюдается рост диаметра зерна, а значит, материал теряет пластичность. Устранить дефект можно, но это приведет к затратам времени и ресурсов.
Существуют разные способы закалки стальных конструкций. Подбор осуществляется в зависимости от требуемых свойств и химического состава сплава.
