Термическая обработка (ТО) представляет собой процесс обработки заготовок или изделий из металлов и сплавов путем теплового воздействия с целью изменения их структуры и свойств. Это самый распространенный в машиностроении способ изменения свойств металлов и сплавов и важнейшая операция технологического процесса изготовления деталей машин и инструментов.
Термическая обработка выполняется в целях:
• обеспечения требуемых эксплуатационных свойств изделий за счет упрочнения (например, при закалке, рис. 1) или получения структур специального назначения;
• улучшения технологических свойств (обрабатываемости резанием, давлением и др.) за счет разупрочнения; в этом случае такая обработка является предварительной или промежуточной операцией, проводимой на заготовках;
• стабилизации свойств металла, формы и размеров деталей.
Таким образом, цель термической обработки — изменение свойств материала, а не размеров и формы заготовки в отличие от других технологий (литье, сварка, обработка давлением и резанием).
Термическая обработка заключается в нагреве до определенных температур, в изотермической выдержке и последующем охлаждении с определенной скоростью. Основными параметрами термической обработки являются температура и время.
Вид термической обработки, возможности ее применения определяются типом фазовых и структурных превращений, протекающих в сплавах в твердом состоянии. На практике применяются следующие виды термической обработки (рис. 2): отжиг, закалка, отпуск и нормализация.
Нормализация — это операция обработки сталей, часто считающаяся разновидностью отжига (нормализационный отжиг), выделена в отдельный вид, так как имеет многоцелевое назначение. В зависимости от содержания углерода в стали она может использоваться как предварительная — разупрочняющая обработка (вместо отжига), так и окончательная — упрочняющая обработка, устраняющая дефекты структуры.
В настоящей статье технология и принципы термической обработки рассматриваются применительно к сталям. Операции обработки, используемые для сталей, применяются также и к чугунам, т. е. сплавам железа и углерода, и цветным сплавам при аналогичных проходящих в них превращениях.