Типовые режимы термической обработки сталей

только в текущем разделе

Реклама. ООО ГК "ВЕЛУНД СТАЛЬ СИБИРЬ" ИНН 5405075282 Erid: 2SDnjdu9Fh1

Термическая обработка — это управляемые циклы нагрева, выдержки и охлаждения, которыми мы задаём структуру и свойства стали. Чтобы снизить брак и получить прогнозируемый результат, важно выбирать режим не «по памяти», а по классу стали, требуемым свойствам и критическим точкам.

Если вы подбираете подрядчика в столичном регионе, удобнее начать с агрегатора термической обработки MetallurgPro: на одной странице можно найти поставщика услуг, сравнить компании по оборудованию и мощностям, специализациям и отзывам, а также быстро запросить расчёт. Ниже — подробная «дорожная карта» по типовым процессам, параметрам и контролю качества.

1) Базовые процессы и их назначение

• Отжиг — снятие внутренних напряжений, снижение твёрдости, получение равновесной или близкой к ней структуры; улучшает обрабатываемость.
• Нормализация — выравнивание структуры и свойств, повышение ударной вязкости, подготовка под последующую мехобработку/закалку.
• Закалка + отпуск — достижение заданной прочности/износостойкости (мартенсит → отпущенный мартенсит/сорбит).
• Поверхностное упрочнение (ТВЧ) — локальное упрочнение слоя при вязкой сердцевине без сквозной закалки.
• Химико-термические процессы (ХТО) — цементация/карбонитрация/азотирование/нитроцементация для формирования твёрдого слоя с заданной глубиной.

2) Практические ориентиры по температуре и времени

Точные режимы зависят от марки и критических точек (A₁, A₃/A_cm), но в повседневной практике применяют «правила большого пальца» для расчёта выдержек:

• Закалка: нагрев ≈ 1 мин/мм минимального размера наибольшего сечения (в соляных ваннах — ~35 с/мм);
• Отпуск: низкий 130–240 °C — ~3 мин/мм (не менее 30–40 мин); средний 240–450 °C — ~2–3 мин/мм; высокий 450–700 °C — ~2 мин/мм.

Охлаждающую среду выбирают по прокаливаемости и чувствительности к трещинообразованию: вода > полимер > масло > воздух по «жёсткости» охлаждения.

3) Алгоритм выбора режима

1. Классифицируйте сталь (углеродистая/легированная; инструментальная/конструкционная; пружинная; подшипниковая; нержавеющая — мартенситная/ферритная/аустенитная).
2. Сформулируйте свойства (диапазон твёрдости HB/HRC/HV, ударная вязкость, глубина упрочнённого слоя для поверхностных обработок).
3. Проверьте критические точки и ограничения (тенденция к обезуглероживанию, отпускная хрупкость, склонность к росту зерна).
4. Назначьте базовый цикл (отжиг/нормализация → закалка → отпуск; либо ХТО → закалка → отпуск).
5. Определите охлаждающую среду и технологическую оснастку (подвесы/фиксация для ограничения деформаций).
6. Задайте контроль (карта твёрдости, микрошлифы, профиль твердости для упрочнённых слоёв, контроль геометрии до/после).

4) Типовые режимы по классам сталей (диапазоны-ориентиры)

4.1 Углеродистые конструкционные (пример: 20, 35, 45)

• Нормализация: A₃+40…50 °C (обычно 830–900 °C), охлаждение на воздухе.
• Закалка+отпуск: закалка ~820–860 °C; отпуск:
  — низкий 180–220 °C для HRC ~50–56 (детали из 45 при масле/полимере);
  — высокий 500–600 °C для повышения вязкости (HRC ~20–35).

4.2 Легированные конструкционные (пример: 40Х/30ХГСА/20ХН3А)

• Закалка: 800–870 °C, охлаждение в масле/полимере (по прокаливаемости).
• Отпуск: 180–220 °C (износостойкость) или 450–650 °C (прочность+вязкость).
• ХТО (цементация/карбонитрация) для низкоуглеродистых сердцевин: 910–950 °C (ускоренные 1000–1050 °C) до 0,5–2,0 мм слоя → закалка → низкий отпуск 160–200 °C.

4.3 Инструментальные углеродистые (У8–У12)

• Сфероидизирующий отжиг перед механической обработкой (ниже A₁).
• Закалка: как правило 760–820 °C (по марке), охлаждение — масло/соль; низкий отпуск 150–200 °C для сохранения высокой HRC.

4.4 Пружинные (65Г и аналоги)

• Закалка: ~830–870 °C, масло/полимер.
• Отпуск: 420–520 °C в зависимости от требуемой упругости/выносливости (обычно HRC 40–50).

4.5 Подшипниковые (ШХ15/ШХ15СГ)

• Отжиг: изотермический (800 °C → печь до 730 °C → 650 °C со скоростью 10–20 °C/ч).
• Закалка: 830–840 °C (масло/соляная ванна), низкий отпуск 150–160 °C до HRC 61–65.

4.6 Нержавеющие

• Мартенситные (12Х13/20Х13): закалка 980–1050 °C (масло/воздух) → отпуск 650–790 °C (для коррозионной стойкости и снятия напряжений) либо низкий отпуск, если нужна высокая твёрдость.
• Аустенитные (08Х18Н10Т): растворный отжиг 1000–1100 °C с быстрым охлаждением (вода/воздух) для растворения карбидов и предотвращения сенсибилизации.

5) Поверхностные упрочнения: выбор и диапазоны

5.1 Индукционная (ТВЧ)

• Цель: получить слой с требуемой эффективной глубиной (обычно 1–5 мм) и твёрдостью (например, для стали 45 — профиль до ~HRC 42–45 на границе слоя).
• Параметры: частота ↔ глубина (чем выше частота, тем мельче слой), мощность/скорость сканирования, охлаждение (спрей/полимер).
• После ТВЧ: низкий отпуск 160–220 °C для снятия хрупкости упрочнённого слоя.

5.2 Цементация/карбонитрация

• Температура: типично 910–950 °C (ускоренно 1000–1050 °C); глубина слоя 0,5–2,0 мм под задачу.
• После насыщения: закалка (иногда из печи) → низкий отпуск 160–200 °C.

5.3 Азотирование

• Температура: ~500–570 °C; время: десятки часов до целевой глубины 0,2–0,5 мм (ориентир: ~0,2–0,3 мм при 500–520 °C за ~24–30 ч).
• Плюсы: малая деформация, твёрдый износостойкий слой, рост коррозионной стойкости.
• Особенности: контроль «белого слоя», состав атмосферы, точность температурного профиля.

5.4 Нитроцементация/цианирование

• Температура: чаще 840–870 °C; слой 0,2–0,8 мм с высокой поверхностной твёрдостью; цикл короче цементации при меньшей деформации.
• После насыщения: закалка (нередко прямо из печи) → низкий отпуск.

6) Контроль качества: что проверить в протоколах

• Твёрдость: шкала/прибор/погрешность; карта точек; для упрочнённых слоёв — профиль по глубине.
• Микроструктура: микрошлифы (мартенсит/сорбит/бейнит/перлит), равномерность, карбидная сеть, наличие обезуглероживания/пережога.
• Геометрия: сравнение до/после, биение/прогиб/овальность; протокол правки (если применялась).
• Трассировка: печь, оператор, время плато/выдержек, охлаждающая среда (тип, температура, концентрация полимера).

7) Дефекты и профилактика

• Трещины закалки: мягчить среду (масло/полимер), ступенчатая закалка, корректировка температур.
• Обезуглероживание: защитная атмосфера/вакуум, защитные пасты, ограничение времени при высоких t.
• Зерноукрупнение/пережог: строгий контроль t и выдержек, верификация термопар.
• Деформации: симметричная подвеска/укладка, технологическая оснастка, правка, стабилизационные циклы.

8) Мини-матрица режимов (ориентиры)

Класс/примерРежимТемп., °CОхлаждениеОжидаемый результат 45 (углеродистая) Закалка → отпуск 200–220 840–860 → 200–220 Масло/полимер → воздух HRC ~50–56 при приемлемой вязкости 40Х (легированная) Закалка → отпуск 500–600 820–860 → 500–600 Масло/полимер → воздух Прочность + ударная вязкость (рабочие валы) ШХ15 Закалка → отпуск 150–160 830–840 → 150–160 Масло/соль → воздух HRC 61–65, контактная выносливость 65Г Закалка → отпуск 480–520 830–870 → 480–520 Масло → воздух Пружинная упругость, выносливость 12Х13/20Х13 Закалка → отпуск 980–1050 → 650–790 Масло/воздух → воздух Коррозионная стойкость + стабильность геометрии 08Х18Н10Т Растворный отжиг 1000–1100 Вода/воздух Аустенит, отсутствие карбидов Cr на границах Низкоуглеродистые под цементацию Цементация → закалка → низкий отпуск 910–950 (до 1050 ускор.) → 160–200 Газ/твёрдая → масло/газ → воздух Слой 0,5–2,0 мм, сердцевина вязкая Конструкционные для ТВЧ ТВЧ → низкий отпуск Поверхность 800–1000 → 160–220 Спрей/полимер → воздух Эффективная глубина по профилю твёрдости

9) Что положить в ТЗ подрядчику

• Марка и состояние стали; размеры/масса; требования к подвеске/укладке в печи.
• Целевые свойства (диапазон твёрдости, глубина слоя и методика измерения).
• Атмосфера/вакуум, допустимость окалины/обезуглероживания.
• Контроль: объём замеров, микрошлифы, профиль твёрдости, контроль геометрии.
• Протоколы: равномерность печи, калибровка термопар/пирометров, параметры охлаждающей среды.
• Сроки, партия, упаковка/консервация, требования к маркировке и трассировке.

10) Вывод

Типовые режимы — это ориентиры, а не догма. Надёжный результат обеспечивают: привязка к критическим точкам конкретной марки, верифицированные выдержки, адекватная среда охлаждения и прозрачный контроль. При серийном запуске имеет смысл провести «обкатку» на образцах-свидетелях и зафиксировать режим как внутренний стандарт.

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

Металлоторговля:
Объявления
Прайсы (по торг. позициям)
Прайсы (в файлах)

Марки металлов
Калькулятор веса металла

Новости