Obróbka cieplna - proces technologiczny którego celem jest zmiana własności mechanicznych i fizykochemicznych metali i stopów w stanie stałym, przede wszystkim przez wywołanie zmian strukturalnych zawsze w wyniku działania temp. i czasu, a ponadto bardzo często środowiska oraz rzadziej pola magnetycznego lub odkształcenia plastycznego.

Rodzaje Obróbki Cieplnej

1. Podział ze względu na czynniki wpływające na kształtowanie struktury i właściwości metali i stopów:

- obróbka cieplna zwykła :

temperatura, czas

- obróbka cieplno - chemiczna:

temp. czas, środowisko

- obróbka cieplno - plastyczna:

temp, czas, odkształcenie plastyczne

- obróbka cieplno - magnetyczna:

temp, czas, pole magnetyczne

Obróbka cieplno - chemiczna

Proces technologiczny, którego celem jest uzyskanie zmian własności warstwy wierzchniej metali i stopów w wyniku działania: temp, czasu, środowiska technologicznego.

Obróbka cieplno - plastyczna

Proces technologiczny, którego celem jest uzyskanie głównie zmian mechanicznych własności metali i stopów w wyniku działania: temp, czasu, odkształcenia plastycznego.

Klasyfikacja Obróbki cieplno-plastycznej:

Ob. c.p. niskotemperaturowa; wysokotemperaturowa; z przemianą adiabatyczną?

Proces technologiczny obróbki cieplnej.

Podstawowa część procesu produkcyjnego, podczas której następuje zmiana własności fizycznych chemicznych i innych obrabianego cieplnie wsadu.

Wsad - materiały części lub przedmioty cieple.

Operacja obróbki cieplnej

Część procesu technologicznego obróbki cieplnej wykonywana na jednym stanowisku obróbki cieplnej przez jednego lub kilku pracowników na jednym wsadzie np.: hartowanie, wyżarzanie, odpuszczanie, przesycanie.

Zabiegi obróbki cieplnej

Część operacji obróbki cieplnej realizowana za pomocą tych samych środków technologicznych przy niezmienionych parametrach obróbki cieplnej.

Do najważniejszych zabiegów obróbki cieplnej należą: nagrzewanie, wygrzewanie, chłodzenie.

Nagrzewanie - ciągłe lub stopniowe podwyższanie temp wsadu.

Wygrzewanie - wytrzymywanie wsadu w temp. pośredniej lub docelowej.

Austenityzowanie

Wygrzewanie wsadu stalowego w temp 30-50°C powyżej:

A_c3 (stale podeutektoidalne)

A_c1 (stale nadeutektoidalne)

w celu wytwarzania struktury:

jednorodnego austenitu

austenitu z węglikami

Chłodzenie - obniżanie temp. wsadu do temp otoczenia lub innej.

Chłodzenie ciągłe - chłodzenie bez przystanków temp.

Chłodzenie stopniowe - chłodzenie przerywane chłodzenie z jednym lub więcej przystankiem temp.

Podstawowe parametry zabiegu grzania to: temp, czas.

Powyższe parametry obróbki cieplnej tj temp. i czas nagrzewania wiąże szybkość nagrzewania określona jako pochodna temp po czasie.

Czynniki mające wpływ na szybkość nagrzewania:

Związane z wsadem:

• przewodność cieplna materiału

• masa

• kształt i wymiary przekroju poprzecznego

• rozmieszczenie wsadu w urządzeniu grzewczym

Związane z układem grzewczym:

• moc grzejna urządzenia grzewczego

• konstrukcja

• różnice temp. pomiędzy wsadem a urządzeniem grzewczym

• środowisko pośredniczące podczas grzania

Możliwe przebiegi nagrzewanie wsadu:

Nagrzewanie powolne - ciągłe lub stopniowe nagrzewanie wsadu wraz z urządzeniem grzewczym do temp docelowej.

Nagrzewanie przyspieszone - nagrzewanie wsadu w urządzeniu grzewczym o temp docelowej.

Nagrzewanie szybkie - nagrzewanie wsadu w urządzeniu grzewczym o temp początkowej wyższej od temp docelowej

Zabieg chłodzenia polega na obniżeniu temp wsadu z temp docelowej do temp otoczenia lub do innej określonej warunkami technologicznymi

Zabieg chłodzenia służy: powolnemu chłodzeniu wsadu do temp otoczenia gdy właściwości wsadu zostały ukształtowane w temp obróbki cieplnej; chłodzeniu wsadu z określona szybkością tak aby zaszły w nim w trakcie chłodzenia zamierzone zmiany struktury określające własność wsadu w temp. Otoczenia.

Ośrodki chłodzące:

Ciekłe:

Woda i jej roztwory, sole nieorganiczne, kwasy, ługi, roztwory wodne alkalii, roztwory wodne, oleje, emulsje wodne, emulsje olejowe, wodne roztwory polimerowe, kąpiele stopionych soli, kąpiele stopionych metali.

Gazowe:

Powietrze i inne gazy.

Ośrodki Stałe:

Piesek, popiół, matryce lub płyty metalowe

W operacjach OC zabiegi chłodzenia wsadu realizuje się z różnymi szybkościami.

Stosuje się szybkości chłodzenia od bardzo małych wynoszących kilka stopni na godzinę do bardzo dużych przeszło tysiąc stopni na sekundę.

Szybkość chłodzenia jest zależna od wielu czynników:

• kształtu

• wymiarów i masy przedmiotu

• temp. nagrzewania

• sposobu chłodzenia

• rodzaju i właściwości ośrodka chłodzącego

W celu zwiększenia prędkości chłodzenia pomiędzy wsadem a ośrodkiem stosuje się wymuszony ruch:

• ośrodka chłodzącego względem wsadu ( sprężone powietrze, strumień wody)

• wsadu względem nieruchomego ośrodka

Możliwe jest stosowanie obu sposobów jednocześnie.

Wyżarzanie - polega na nagrzaniu wsadu do określonej temp. wygrzaniu w tej temp i zazwyczaj powolnym chłodzeniu z szybkością pozwalającą na otrzymanie struktury w stanie równowagi lub zbliżonej do tego stanu. Temp. jest najważniejszym parametrem wyżarzania.

Główne cele operacji wyżarzania:

• Zmniejszenie twardości i tym samym ułatwienie obróbki skrawaniem lub obróbki plastycznej na zimno.

• Uzyskanie struktury właściwej z punktu widzenia dalszych operacji obróbki cieplnej lub innych operacji technologicznych.

• Zmniejszenie naprężeń własnych.