В металлургическом производстве, с целью изменения структуры, физико-механических и технологических свойств металла широко используется обработка стали. В зависимости от температурных режимов термический процесс подразделяется на самостоятельные операции: отжиг, нормализацию, закалку и отпуск. Каждый метод изменяет структуру сплава и позволяет получать, изделие с определенными свойствами, отвечающими требованиям технологического процесса. Операции складываются из трех последовательно выполняемых стадий: нагрева до определенной температуры, выдержки и охлаждения.

При проведении процессов термического воздействия, изделия нагревают в электрических и пламенных печах, печах-ваннах. Последние рекомендуются для нагрева режущего и измерительного инструмента ввиду быстрого прогрева, отсутствия окисления и обезуглероживания поверхности изделия. Выбирать температуры нагрева при отжиге, закалке и нормализации нужно по температурным интервалам диаграммы состояния железоуглеродистых сплавов с учетом содержания углерода. Температура нагрева при закалке и обработке стали конструкционного вида марки 40 равна 800-820° С, а для инструментального типа - У12 740-770° С.

Измеряют температуры обычно термопарами, реже - оптическими и радиационными пирометрами. Скорость нагрева необходимо выбирать, исходя из формы, толщины и размеров изделия, марки предназначенной для обработки стали, а также учитывая тип применяемой нагревательной печи. Выдержка при температуре нагрева. Чтобы все части изделия прогревались равномерно и процесс перекристаллизации (изменения величины зерна) завершился во всей его массе, необходима определенная длительность выдержки при температуре нагрева. Время выдержки зависит от формы и размеров изделий: чем крупнее и сложнее конфигурация, тем больше время выдержки.

Завершающей и наиболее ответственной стадией процесса является охлаждение. От его скорости зависит получение той или иной структуры сплава, определяющей основные свойства. При обработке стали все зависит от среды (вода, масло и др.), в которую попадает изделие после удаления его из нагревательной печи. При отжиге применяют малые скорости охлаждения, а при закалке - очень высокие.

Характеристика основных операций термической обработки стали.

Отжиг применяют для измельчения зерна, улучшения механических свойств и обрабатываемости сплава, а также для уничтожения в изделии внутренних напряжений. Данному процессу подвергают фасонное стальное литье и заготовки, полученные ковкой или прокатом. Нормализация представляет собой операцию с более быстрым охлаждением изделий, которое обычно производится на воздухе. Вследствие этого сталь приобретает более мелкозернистую структуру, повышенную прочность и высокую твердость.

Закалка повышает прочность конструкционных материалов, увеличивает твердость и режущую способность инструментальных видов. Это обработка стали путем нагрева до требуемой температуры, выдержка и последующее очень быстрое охлаждение. При этом можно использовать холодную воду (при 20° С), минеральное масло и другие охладители. Закалка связана с изменением структурных составляющих, в результате чего сильно повышаются прочность и твердость продукции, а также ее режущая способность.