Термічна
обробка металів

Термообробка металу - це технологічний процес, одержання деталей зі сталі та сплавів із заданими якостями. Термообробку використовують не тільки стосовно сталей, але і кольорових металів і сплавів на їх основі. Сталі без термообробки використовуються лише для зведення металоконструкцій та виготовлення конструкційних деталей, термін служби яких невеликий. До них не висуваються додаткові вимоги. Повсякденна експлуатація навпаки диктує посилення вимог, саме тому застосування термообробки переважно особливо в галузі машинобудування.
Термічною обробкою сталі визначають процес, що складається з нагрівання сталевих заготовок (деталей), до певних температур, витримки та подальшого охолодження із заданою швидкістю у певному середовищі, з наступною нормалізацією. Основне призначення загартування - одержання сталі з високими твердістю, міцністю, зносостійкістю та іншими властивостями.

Технологія загартування
Термообробка сталі - це технологічний процес, отримання деталей із сталі і сплавів із заданими якостями. Термообробку використовують не лише до сталі, але і до кольорових металів і сплавів на їх основі. Сталь без термообробки використовуються лише для зведення металоконструкцій і виготовлення конструкційних деталей, термін служби яких невеликий. До них не висуваються додаткові вимоги. Повсякденна ж експлуатація навпаки диктує посилення вимог, саме тому застосування термообробки особливо переважно в області машинобудування.
Термічною обробкою сталі визначають процес, що складається з нагріву сталевих заготівель (деталей), до певних температур, витримки і подальшого охолодження із заданою швидкістю в певному середовищі, з подальшою відпусткою. Основне призначення загартування - отримання сталевих виробів з високою твердістю, міцністю, зносостійкістю.
Нагрівання / витримка
Ця операція дуже відповідальна. Від її правильного проведення залежить якість виробу. Процес нагрівання передбачає застосування камерних печей, які можуть нагрівати середовище до температури 800-1300 градусів Цельсія, та підтримувати його протягом тривалого періоду. Це дозволяє продовжити час гарту сталі і підвищити якість одержуваних заготовок. Окрема технологія розробляється для випадку, коли заготовка має тонкі стінки та грані. Представлено її поетапним нагріванням. Найчастіше технологія поетапного нагріву передбачає досягнення температури 500 градусів Цельсія на першому етапі, після чого витримується певний проміжок часу задля забезпечення рівномірності нагріву і проводиться підвищення температури до критичного значення. Температура нагрівання при загартуванні залежить від марки сталі, вмісту вуглецю і вибирається за таблицею:

Вміст вуглецю, %	0,5	0,6	0,7	0,8	1	1,5
Температура, градуси	830	815	800	780	770	770

(Чим меньше у сталі вміст вуглецю, тим вище температура нагрівання)
Сталі марок Ст.1, Ст.2, Ст.3, 10 та 15 не загартовуються через незначний вміст вуглецю.

Для проведення будь-якого теплового процесу термічної обробки потрібно не тільки нагрівати метал до заданої температури, але й витримувати при цій температурі до структурних перетворень (розчинення карбідів, гомогенізації аустеніту) і повного прогріву деталей. Таким чином, загальний час перебування деталей в розігрітому середовищі складається з часу нагріву та часу витримки.
Витримка виробу при температурі загартування необхідна для вирівнювання температури по всьому перерізу і забезпечення завершення структурних перетворень, що відбуваються при цьому. Тривалість витримки залежить від перерізу деталей та теплопровідності металу.За середнім часом нагрівання заготовки визначається з розрахунку 1,5 хв на 1 мм діаметра або товщини деталі.

Нагрівальні пристрої	Температура нагрівання °C	Час нагріву (сек.) 1 мм діаметра або товщини деталей із перетином
		коло	квадрат	прямокутник
Електрична піч	800	40-50	50-60	60-75
Полум'яна піч	800	35-40	45-50	55-60
	1300	15-17	17-19	19-22

Час витримки при заданій температурі tв можна спрощено прийняти рівним 1 хв. для вуглецевих сталей та 1,5 - 2 хв. для легованих сталей.

Охолодження
Основною охолоджувальною рідиною для сталі є вода. Якщо у воду додати невелику кількість солі чи мила, то швидкість охолодження зміниться. Для досягнення однакової твердості на загартованій поверхні необхідно підтримувати температуру рідини, що охолоджує, 20 – 30 градусів. Не слід часто міняти воду у баку охолодження. Цілком неприпустимо охолоджувати виріб у проточній воді.
Недоліком водяного гарту є утворення тріщин і короблення. Тому таким способом загартовують вироби лише нескладної форми або цементовані поверхні.
При загартуванні виробів складної конфігурації з конструкційної сталі застосовується п'ятдесятивідсотковий розчин каустичної соди (холодний або підігрітий до 50 – 60 градусів). Деталі, що розігріті у соляній ванні та загартовані у цьому розчині, виходять світлими. Не можна допускати, щоб температура розчину перевищувала 60 градусів.
Загартування легованої сталі виробляють у мінеральних маслах. 
До речі, тонкі вироби з вуглецевої сталі також оброблюють у маслі. Головна перевага масляних ванн полягає в тому, що швидкість охолодження не залежить від температури олії: при температурі 20 градусів і 150 градусів виріб охолоджуватиметься з однаковою швидкістю.
Слід остерігатися попадання води в ванну, оскільки це може призвести до розтріскування виробу. Що цікаво: в олії, розігрітій до температури вище 100 градусів, потрапляння води не призводить до появи тріщин у металі.

Відпуск
Після того, як матеріал загартовували, проводиться його відпуск. Ця дія проводиться з метою надання сталі високої пластичності, та зниження крихкості із збереженням міцності, та полягає у нагріванні деталі до температури від 150-260 до 370-650℃, після чого проводиться повільне охолодження.

Відпуск може бути наступних видів:

• низькотемпературний, що проводиться до 250℃ для деталей з низьколегованих та вуглецевих сталей. Всі металорізальні та вимірювальні інструменти піддаються низькотемпературній процедурі відпуску;
• середньо температурний, проводиться при температурі 350-500℃. Його проводять для пружин, штампів та ресор. Після відпуску деталі охолоджують у воді. Такий спосіб значно підвищує термін служби пружин;
• Високотемпературний. Він проводиться при температурах 500-680℃ і дає можливість для збереження високої міцності, в'язкості, а також пластичності. Застосовується для валів та зубчастих коліс.

Найважливіше при загартуванні металу це чітке дотримання технології. Будь-яке відхилення убік призводить до небажаних наслідків.