Содержание, карта.

Отпуск стали


Цель отпуска стали. Виды и параметры проведения процесса

Отпуск представляет собой процесс термообработки закаленной стали, предусматривающий ее нагрев. При этом температура должна быть меньше ее значения в критической точке Ac1. Проведение данной операции преследует цель получения требуемой совокупности механических качеств и формирования у металла равновесной структуры. В ходе процедуры отпуска завершаются фазовые трансформации в мартенсите, а микроструктура обретает очень устойчивое состояние.

Что это такое

Термическая технология отпуска используется для деталей, подвергшихся закалке. Необходимость в ее проведении обусловлена возникновением в металле изготовления внутренних напряжений в ходе его закаливания. По этой причине он обретает хрупкость и становится неспособным выдерживать серьезные внешние нагрузки.

Устранение этих последствий осуществляется выполнением таких действий:

  • разогрев изделий в печах. Температура (обозначение Т) может принимать значения из широкого диапазона: + 100 °C≤Т≤ +650 °C;

  • выдерживание на протяжении требуемого временного интервала – от пятнадцати минут до нескольких часов;

  • медленное постепенное охлаждение.

В результате такой последовательности мероприятий выделится излишний углерод (элемент С), структура сплава перестроится и станет более упорядоченной, а кристаллическое строение избавится от дефектов. Прошедшие обработку материалы обретут пластичность. Кроме того, снизится их хрупкость, а прочность сохранится на достаточном уровне.

Разновидности

Самой главой характеристикой процедуры отпуска является температура, при которой она выполняется. По этому показателю данная термообработка подразделяется на три вида. Рассмотрим их несколько подробнее.

Низкий отпуск

Термическая обработка данного вида предусматривает разогрев детали до температуры, изменяющейся в пределах + 100 °C≤Т≤ +250 °C. Продолжительность техпроцесса обычно вписывается во временной интервал от одного до трех часов. Точное значение данного параметра определяется габаритами заготовки и ее типом. В ходе низкого отпуска наблюдается явление диффузии микрочастиц углеродсодержащих компонентов, не сопровождающееся рекристаллизацией, а также полигонизацией молекулярной решетки. Благодаря этому улучшается ряд свойств материала:

  • степень химической инертности;

  • показатель твердости;

  • повышается уровень пластичности;

  • возрастают прочностные характеристики.

Низкий отпуск причисляется к категории универсальных технологий. Однако в большинстве случаев он используется для изделий, в качестве сырья для изготовления которых применялись стали высокоуглеродистые и содержащие легирующие добавки (например, режущие инструменты в виде ножей, кухонная посуда и т.д.).

Основное требование к низкому отпуску формулируется следующим образом: нужно исключить возможность разогрева металла выше отметки +250 °C. Иначе он попадет в пределы действия островка хрупкости I рода, из-за чего деталь может необратимо прийти в негодность.

Средний отпуск

Этот метод термообработки выполняется путем разогрева металла и его выдержки с поддержанием температуры в диапазоне + 300 °C≤Т≤ +450 °C обычно на протяжении не менее 2-х и не более 4-х часов. Охлаждение происходит на открытом пространстве в условиях естественной окружающей среды. При этом такие вышеупомянутые процессы, как

  • перестройка металла, сопровождающаяся упорядочиванием его дислокационной структуры – полигонизация;

  • формирование и увеличение в размерах одних зерен кристалла за счет иных – рекристаллизация

не проявляются в ходе активной диффузии частиц элемента углерод (С).

Главная цель термообработки рассматриваемого вида – придание деталям требуемых показателей упругости, релаксационной устойчивости, вязкости не в ущерб высоким прочностным свойствам. Сплавам, полученным способом среднего отпуска, характерна трооститная структура и им присуща твердость, устанавливаемая по методике Роквелла, на уровне от 45НRС до 50НRС.

Данный метод термообработки актуален, преимущественно, для элементов конструкций и метизов, при производстве которых использовались стали рессорно-пружинного типа. (например, 65C2BA. 70C3A). В число таких изделий входят: гнутые стальные полосы, соединенные воедино скобами – рессоры; ковочные одно- и многоручьевые штампы; упругие элементы в виде спирали – пружины; пилы, предназначенные для работы с деревом и т.д. К ним выдвигается такое основное требование: устойчивость к воздействию переменных динамических нагрузок.

Высокий отпуск

Термообработка этого типа предусматривает разогрев деталей до температуры, принимающей значения из диапазона + 500 °C≤Т≤ +680 °C. Продолжительность высокого отпуска составляет приблизительно часа 2-3. На обработку очень сложных изделий может уйти до 6 часов.

В результате:

  • внутреннее напряжение, имеющее место в металле, снижается на 95 процентов;

  • повышается показатель ударной вязкости;

  • возрастает уровень пластичности материала.

Но все это происходит на фоне снижения прочностных характеристик сплава. Его структура становится сорбитоподобной. То есть обработанный металл в этом случае представляет собою смесь цементита с ферритом, обладающими зернистым строением. При нагревании до температуры, колеблющейся в районе +680 °C, структура сплава будет отличаться преобладанием зернистого перлита.


Термообработка высоким отпуском используется для изделий, подвергающихся во время работы воздействию повышенных импульсных нагрузок. Это, например, подвижные детали, соединяющие поршень с шатунной шейкой коленчатого вала силового агрегата – шатуны; кузнечные молоты всех видов, начиная с паровоздушных, включая гидравлические и заканчивая пневматическими; прессы.

Отпуск сталей легированных. Особенности

Производятся стали данного типа путем введения в железо-углеродный сплав некоторых легирующих добавок, включающих такие элементы, как вольфрам (W), ванадий (V) и хром (Сr). За счет этого совокупность его физико-химических характеристик претерпевает значительные изменения. Именно легирующие компоненты при определенных температурных режимах процессов разогрева и охлаждения становятся центрами кристаллизации. Поэтому выбор условий термообработки требует особо тщательного подхода.

Все главные свойства сталей с легирующими добавками – физико-химические характеристики, фазовые, в том числе равновесные состояния, строение – являются параметрами производными от температуры разогрева. Данный фактор обусловливает возникновение определенной проблемы. Формулируется она так: мартенсит по причине наличия вышеуказанных примесей распадается медленнее, в сравнении с процессом отпуска, когда они отсутствуют. Решается эта проблема путем установки повышенной температуры в печи, в которой проводится термообработка легированного сплава.

Островки хрупкости

Рассматриваемая термообработка требует тщательного соблюдения требований, касающихся температурного режима на протяжении всего цикла. Причина – возможность появления т.н. отпускной хрупкости.

Происходит это явление, когда температура обрабатываемой детали начинает принимать значения из определенных диапазонов числовых значений. Именно эти диапазоны получили название «островки хрупкости». Сопровождается данное явление структурными изменениями (могут быть как обратимыми, так необратимыми) в конструкционных сплавах и сталях с легирующими добавками, вызывающими ухудшение их характеристик. Проявляется это в:

  • неравномерном протекании процесса диффузии частиц углеродсодержащих компонентов;

  • нарушении кристаллического строения металла;

  • возрастании хрупкости сплава до критического уровня.

Отпускную хрупкость принято подразделять на два рода. Принадлежность этой характеристики к одному из них определяет температурный диапазон, а также факторы, связанные с произошедшими в структуре материала нарушениями.

Хрупкость первого рода

Наблюдается такая хрупкость чаще всего, когда температура детали находится в пределах + 250°C≤Т≤ +400 °C. Проявляется она, практически у всех углеродистых конструкционных сплавов и является необратимой. В случае перехода металла в это состояние он теряет пригодность к эксплуатации и обычно отправляется на переплавку. Не допустить появление хрупкости I-го рода можно. Для этого нужно нагревать деталь так, чтобы ее температура была вне пределов диапазона, в котором находится «островок отпускной хрупкости».

Хрупкость второго рода (обратимая)

Появляется хрупкость второго рода, как правило, при разогреве изделия до температуры в диапазоне + 500°C≤Т≤ +550 °C. Причина ее возникновения кроется в излишне медленном остывании обработанной детали. Но хрупкость II-го рода поддается исправлению. Для этого проводится дополнительная термообработка, включающая следующие этапы:

  • изделие повторно подвергается разогреву до отметки не ниже 500°C;

  • деталь помещается в среду, изменяющую свое агрегатное состояние – масляную, где ей обеспечивается ускоренное охлаждение.

Имеется еще один вариант решения проблемы: в сплав вносятся такие элементы, как вольфрам либо молибден. Количество первого должно составлять где-то 1% от общего веса сплава, а второго – не меньше 0,3% и не больше 0,4%.

Ну а самый надежный способ ухода от необходимости решать эту проблему – нагревать изделие так, чтобы его температура не принимала значение в диапазоне «островка отпускной хрупкости второго рода».

Особенности термообработки инструментальных сталей

Все вышеперечисленные методы отпуска сплавов подходят для термообработки стальной продукции с содержанием элемента углерод, не превышающим 0,7%. Для инструментальной стали (в ней углерод присутствует в большем количестве) применяются иные технологии. Коротко рассмотрим лишь основные.

Сплавы быстрорежущие инструментальные

Подвергать такие сплавы отпуску не рекомендуется по причине наличия в их составе ванадия, кобальта (Со), молибдена, вольфрама. При нагреве физико-химические характеристики этих элементов изменений не претерпевают, поскольку они весьма устойчивы к воздействию повышенных температур. Заменить отпуск можно многоступенчатой закалкой, предусматривающей разогрев:

  • первичный – до температуры Т=800°C;

  • вторичный – до Т=1050°C;

  • финишный – до температуры Т=1200°C;

с последующим ускоренным охлаждением в масляной рабочей среде.

Сплавы инструментальные обычные

Термообработка сплавов данного типа – процесс двухэтапный:

  • закалка в соляных расплавах. Проводится при температуре + 450°C≤Т≤ +500 °C;

  • двойной отпуск длительностью, не превышающей один час, при температуре +550°C≤Т≤ +600 °C.

Следует учесть один важный момент, касающийся отпускной способности II-го рода: при разогреве инструментальных сталей она исключается.

Отпуск стали в бытовых условиях

Домашние мастера подвергают термообработке чаще всего детали транспортных средств, а также кухонную утварь – металлические кружки, вилки и ножи. Но у бытовой металлургии имеется немало ограничений. И рядовой обыватель может их просто не знать. Назовем лишь некоторые проблемы, заняться решением которых ему, скорей всего придется.

  • В обычных домашних печах разогреть сплав до требуемой высокой температуры просто невозможно. Поэтому в быту доступны два вида отпуска – только низкотемпературный либо средний. Хотя теоретически можно сделать попытку, направленную на переоборудование или, так сказать, «усиление» печи с целью повышения температуры разогрева, человек, не имеющий в этом деле опыта, с решением такой задачи не справится.

  • Проведение термообработки предполагает работу в защитной среде в виде селитры – аммонийной, калийной и т.д., щелочных соединений или масел. Однако каждому веществу присущи индивидуальные температурные отличия. За примерами далеко ходить не надо. Так, составы, в основе которых находится селитра, в ходе разогрева до высоких (критичных) температур могут взорваться. Это негативно отразится на здоровье домашнего мастера.

  • Отпуск без задействования защитной среды отрицательно скажется на качественных характеристиках самого металла. Причина – без нее материал будет остывать ускоренными темпами. Это приведет к появлению оксидов, пластической (т.е. необратимой) деформации, продуцированию изгибов, возрастанию степени хрупкости.

  • Также принимать во внимание следует температурную хрупкость I-го рода (+250°C≤Т≤ +400 °C). Неправильный температурный режим серьезно повлияет на качество металла, вплоть до его необратимого разрушения.

Заключение

В металлургии применяется технологический процесс, получивший название двойной отпуск. Цель его проведения – увеличение степени вязкости обрабатываемой детали без снижения показателя твердости. Он включает два отпуска, которые так и называются: «первый» и «второй». Отличаются эти два процесса не только последовательностью выполнения, но и температурой разогрева обрабатываемого изделия. Во втором отпуске углеродистых сплавов она ниже по сравнению с первым на 20-40 градусов, а при термообработке сталей инструментальных – на 50 градусов.


Товары каталога:



Please enable JavaScript to view the comments powered by Disqus. comments powered by

Отпуск (металлов) - это... Что такое Отпуск (металлов)?

Отпуск металлов, вид термической обработки, заключающийся в нагреве закалённого сплава до температуры ниже нижней критической точки, выдержке и последующем охлаждении. Термин «О.» применяют главным образом к сталям. Процессы распада зафиксированного закалкой состояния других сплавов чаще называют старением (см. Старение металлов). Основное назначение О.≈ достижение необходимых свойств стали, в особенности оптимального сочетания прочности, пластичности и ударной вязкости. С повышением температуры свойства стали изменяются постепенно, однако наблюдаются сравнительно узкие интервалы температур резкого их изменения. В соответствии с этими интервалами различают первое (100≈150° С), второе (250≈300° С) и третье (325≈400° С) превращения. При первом происходит уменьшение, при втором ≈ увеличение, при третьем ≈ значительное уменьшение объёма металла.

═ Большую роль в выяснении сущности процессов О. сыграли рентгеноструктурные исследования Г. В. Курдюмова, показавшие, что первое и третье превращения связаны с распадом мартенсита, а второе ≈ остаточного аустенита. Распад мартенсита в процессе О. при 100≈150° С имеет двухфазный характер; наряду с твёрдым раствором исходной концентрации появляется раствор, содержащий 0,25≈0,3% углерода. При О. в интервале температур до 200≈300° С из твёрдого раствора выделяется низкотемпературный карбид железа, а при более высоких температурах ≈ цементит. Традиционная классификация превращений при О. имеет относительную ценность. В низкоуглеродистых сталях (до 0,2% углерода) отсутствует первое превращение. Легирование Cr, Mo, W, V, Со, Si сдвигает второе превращение при О. к более высоким температурам. В сталях, легированных Mo, W, V, при О. в интервале температур 450≈550° С наблюдается выделение частиц карбидов этих элементов в дисперсной форме, что вызывает так называемое вторичное твердение. В конечном счёте высокий О. приводит к превращению структуры стали в феррито-карбидную смесь.

═ Процессы, происходящие в закалённой стали при вылёживании и нагреве, на основании современных экспериментальных данных представляются следующим образом: перераспределение атомов углерода в мартенсите ≈ сток некоторой части атомов углерода к дислокациям и к границам мартенситных кристаллов, перемещения их в порах кристаллической решётки; распад мартенсита с образованием выделений той или иной карбидной фазы в зависимости от температуры О., легирования, реальной структуры кристаллов мартенсита; релаксация внутренних микронапряжений в результате микропластической деформации; превращения остаточного аустенита в зависимости от легирования и температурного интервала ≈ бейнитное и перлитное; превращение остаточного аустенита при охлаждении после О. (вторичная закалка).

═ С повышением температуры О. твёрдость и прочность понижаются, пластичность и ударная вязкость повышаются; понижается критическая температура хладноломкости (Ткр). При О. до 300° С повышается сопротивление малым пластическим деформациям. При О. в интервалах температур 300≈400° С и 500≈600° С, особенно в легированных сталях, наблюдается падение ударной вязкости и повышение Ткр ≈ явления необратимой и обратимой отпускной хрупкости. Быстрое охлаждение после О. при 600≈650° С и легирование Mo, W подавляют обратимую хрупкость. Низкий О. (120≈250° С) главным образом уменьшает склонность к хрупкому разрушению и используется при термообработке инструментальных, цементуемых и высокопрочных конструкционных сталей, О. при 300≈400° С применяется при термообработке пружин и рессор, высокий О. (450≈650° С) ≈ при термообработке деталей машин, испытывающих динамические и вибрационные нагрузки.

═ Лит.: Курдюмов Г. В., Явления закалки и отпуска стали, М., 1960; его же, О кристаллической структуре закаленной стали, в сборнике: Проблемы металловедения и физики металлов, сб. 9, М., 1968; Гуляев А. П., Термическая обработка стали, 2 изд., М., 1960.

═ Р. И. Энтин.

Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия. 1969—1978.

Термообработка: закалка, отпуск, нормализация, отжиг

Металлоизделия, используемые в любых отраслях хозяйства должны отвечать требованиям устойчивости к износу. Для этого используется воздействие высокими температурами, в результате чего усиливаются нужные эксплуатационные свойства. Этот процесс называется термической обработкой.

Термообработка представляет собой комплекс операций нагрева, охлаждения и выдержки металлических твердых сплавов для получения необходимых свойств благодаря изменению структуры и внутреннего строения. Термическая обработка применяется в качестве промежуточной операции для того, чтобы улучшить обрабатываемость резанием, давлением, либо в качестве окончательной операции технологического процесса, которая обеспечивает требуемый уровень свойств детали.

Различные методы закаливания применялись с давних пор: мастера погружали нагретую металлическую полоску в вино, в масло, в воду. Для охлаждения кузнецы порой применяли и достаточно интересные способы, например садились на коня и мчались, охлаждая изделие в воздухе.

По способу совершения термическая обработка бывает следующих видов:

-Термическая (нормализация, закалка, отпуск, отжиг, старение, криогенная обработка).

-Термо-механическая. Включает обработку высокими температурами в сочетании с механическим воздействием на сплав.

-Химико-термическая. Подразумевает термическую обработку металла с последующим обогащением поверхности изделия химическими элементами (углеродом, азотом, хромом и др.).

Основные виды термической обработки:

1. Закалка. Представляет собой вид термической обработки разных материалов (металлы, стекло), состоящий в нагреве их выше критической температуры с быстрым последующим охлаждением. Выполняется для получения неравновесных структур с повышенной скоростью охлаждения. Закалка может быть как с полиморфным превращением, так и без полиморфного превращения.

2. Отпуск – это технологический процесс, суть которого заключается в термической обработке закалённого на мартенсит металла либо сплава, основными процессами при котором являются распад мартенсита, рекристаллизация и полигонизация. Проводится с целью снятия внутренних напряжений, для придания материалу необходимых эксплуатационных и механических свойств.

3. Нормализация. В данном случае изделие нагревается до аустенитного состояния и потом охлаждается на спокойном воздухе. В результате нормализации снижаются внутренние напряжения, выполняется перекристаллизация стали. В сравнении с отжигом, нормализация – процесс более короткий и более производительный.

4. Отжиг. Представляет собой операцию термической обработки, заключающуюся в нагреве стали, выдержке при данной температуре и последующем медленном охлаждении вместе с печью. В результате отжига образуется устойчивая структура, свободная от остаточных напряжений. Отжиг является одной из важнейших массовых операций термической обработки стали.

Цель отжига:

1) Снижение твердости и повышение пластичности для облегчения обработки металлов резанием;

2) Уменьшение внутреннего напряжения, возникающего после обработки давлением (ковка, штамповка), механической обработки и т. д.;

3) Снятие хрупкости и повышение сопротивляемости ударной вязкости;

4) Устранение структурной неоднородности состава материала, возникающей при затвердевании отливки в результате ликвации.

Для цветных сплавов (алюминиевые, медные, титановые) также широко применяется термическая обработка. Цветные сплавы подвергают как разупрочняющей, так и упрочняющей термической обработке, в зависимости от необходимых свойств и области применения.

Термическая обработка металлов и сплавов является основным технологическим процессом в чёрной и цветной металлургии. На данный момент в распоряжении технических специалистов множество методов термообработки, позволяющих добиться нужных свойств каждого вида обрабатываемых сплавов. Для каждого металла свойственна своя критическая температура, а это значит, что термообработка должна производиться с учётом структурных и физико-химических особенностей вещества. В конечном итоге это позволит не только достичь нужных результатов, но и в значительной степени рационализировать производственные процессы.

Закалка и отпуск стали - Сплавы


Закалка и отпуск стали

Категория:

Сплавы



Закалка и отпуск стали

Цель закалки и отпуска стали — улучшение ее свойств. Операциям закалки и отпуска подвергается значительное количество стальных деталей, а в инструментальном производстве — все детали.

Операция закалки основана на явлении перекристаллизации и состоит в нагреве стали до температуры выше критической, выдержке при этой температуре и последующем быстром охлаждении. Закалкой предотвращают превращение аустенита в перлит, и при нормальной температуре получают состояния мартенсита, троостита или сорбита; эти состояния являются неравновесными. Крайним неравновесным состоянием в стали является переохлажденный аустенит, который в углеродистой стали неустойчив и в зависимости от степени переохлаждения переходит в одно из промежуточных состояний: мартенсит, троостит и сорбит.

Чаще всего закалка осуществляется путем резкого охлаждения стали, в результате чего в ней преобладает мартенсит. Для смягчения действия закалки производится отпуск, состоящий в нагреве стали до температуры ниже точки Av При отпуске сталь из состояния мартенсита переходит в состояние троостита или сорбита.

Рис. 1. Микроструктура зернистого перлита (Х500)

Температурный режим закалки. Температура нагрева стали при закалке та же, что и при полном отжиге: для доэвтектоидной стали на 30—50° выше точки Лс3, для заэвтектоидной — на 30—50° выше точки Асх.

В случае нагрева доэвтектоидной стали до температуры между точками Act и Ас3 (неполная закалка) в структуре быстро охлажденной стали, наряду с закаленными участками, будет присутствовать нерастворенный феррит, резко снижающий твердость и прочность. Поэтому для доэвтектоидной стали обязательна полная закалка (нагрев выше точки Ас3).

В заэвтектоидной стали избыточной фазой является цементит, который по твердости не уступает мартенситу и даже превосходит его; поэтому сталь достаточно нагреть на 30—50° вьЛце точки Acv

Нагрев изделий (особенно крупных) должен производиться постепенно, чтобы избежать напряжений и трещин, а время выдержки нагретого изделия должно быть достаточным, чтобы весь процесс перехода перлита в аустенит полностью завершился. Продолжительность выдержки обычно устанавливается равной 25% общей продолжительности нагрева.

Охлаждение при закалке. Охлаждение деталей при закалке — самый ответственный элемент этой операции. Скорость охлаждения должна обеспечивать получение нужного для данной детали состояния: мартенсита, троостита или сорбита. Нам известно, при какой скорости охлаждения аустенита получаются эти состояния. Скорость, обеспечивающая получение структуры мартенсита (с остаточным аустенитом, но Лез троостита), называется критической скоростью закалки.

Так как С-образные кривые доэвтектоидной и заэвтектоидной сталей смещены влево по сравнению с кривыми эвтектоидной стали, критическая скорость закалки их выше, и получение структуры мартенсита более затруднительно, а для некоторых марок стали невозможно.

При скорости охлаждения меньше критической в структуре закаленной стали, наряду с мартенситом, будет находиться троостит, а при дальнейшем уменьшении»с^йрости получаются структуры троостита или сорбита без мартенсита.

Степень резкости закалки (получение структуры мартенсита без троостита) зависит от природы и температуры охлаждающей среды. Охлаждение струей воздуха или- холодными металлическими плитами дает слабую закалку на сорбит. Наиболее распространенным является охлаждение деталей путем погружения их в жидкую среду: воду, растворы щелочей или кислот, масло, расплавленный свинец и др. При этом получается резкая или умеренная закалка (на мартенсит или троостит).

Охлаждающая способность воды резко изменяется в зависимости от ее температуры; если эту способность при 18° принять за единицу, то при 74° она будет иметь коэффициент 0,05.

К наиболее резким охладителям относится 10-процентный раствор NaOH в воде, имеющий при 18° коэффициент 2,0, к умеренным — минеральные масла с коэффициентом 0,2—0,25.

При закалке применяются различные приемы охлаждения в зависимости от марки стали, формы и размеров детали и технических требований к готовой детали.

Простая закалка в одном охладителе выполняется путем погружения детали в охладитель (чаще всего в воду или водные растворы), где она остается до полного охлаждения. При охлаждении необходимо освобождаться от слоя пара (паровой рубашки), производя энергичные движения детали в ванне, так как этот слой уменьшает скорость ее охлаждения. Такой способ закалки наиболее распространен.

Для получения высокой твердости и наибольшей глубины закалки углеродистой стали применяют душевое охлаждение, которое заключается в интенсивном обрызгивании.

Прерывистая закалка — это такая закалка, при которой охлаждение производится в двух средах: первой средой является охлаждающая жидкость (обычно вода), второй — воздух или масло. Резкость такой закалки меньше, чем предыдущей.

При ступенчатой закалке деталь быстро охлаждают в расплавленной соли до температуры несколько выше Мн, делают короткую выдержку и далее охлаждают на воздухе. Выдержка обеспечивает выравнивание температуры поверхности и сердцевины детали, что уменьшает величину напряжений при мартенситном превращении.

Способ погружения деталей в закалочную ванну должен быть таким, чтобы при закалке детали как можно меньше деформировались (коробились). Детали с большим отношением длины к диаметру или ширине (напильники, сверла и др.) следует погружать в охладитель вертикально.

Изотермическая закалка. Изотермическая закалка (закалка в горячих средах) основана на изотермическом распадении аустенит; она отличается тем, что охлаждение ведется не до комнатной температуры, а до температуры несколько выше начала мартенситного превращения (200—300°, в зависимости от марки стали). В качестве охладителя берутся расплавленные соли или нагретое до 200—250° масло. При температуре горячей ванны деталь выдерживается продолжительное время, пока пройдут инкубационный период и распадение аустенита; в результате получается структура игольчатого троостита, по твердости близкого к мартенситу, но более вязкого и прочного.

Последующее охлаждение до комнатной температуры производится на воздухе.

При изотермическои закалке вначале требуется быстрое охлаждение со скоростью не меньше критической, чтобы избежать распадения аустенита в месте перегиба С-образной кривой.

Следовательно, по этому методу можно закаливать только небольшие (в среднем, диаметром до 8 мм) детали из углеродистой стали, так как запас теплоты в более массивных деталях не позволит получить необходимой скорости охлаждения. Это не относится, однако, к большинству марок легированной стали, которая имеет значительно меньшую критическую скорость закалки. Большим преимуществом изотермической закалки является возможность рихтовки (исправление искривлений) изделий во время инкубационного периода распадения аустенита (который длится несколько минут), когда сталь еще мягка и пластична. После изотермической закалки детали свободны от внутренних напряжений и не имеют трещин.

Виды поверхностной закалки. При поверхностной закалке выше критической температуры нагревается только тонкий поверхностный слой детали, а внутренняя масса металла не нагревается и не закаливается. Поэтому получаются детали с твердым поверхностным слоем и вязкой сердцевиной.

Кислородно-ацетиленовое пламя газовой горелки, имеющее температуру около 3200°, направляется на поверхность закаливаемой детали и быстро нагревает ее до температуры выше критической. Вслед за горелкой из трубки на поверхность детали направляется струя воды, в результате чего нагретый слой стали закаливается. Этим способом достигается большая поверхностная твердость при вязкой сердцевине; он с успехом применяется, например, для закалки рабочих поверхностей зубьев больших шестерен, подверженных сильному износу.

Закалка токами высокой частоты по методу В. П. Вологдина нашла очень широкое применение в промышленности, так как отличается высокой производительностью, легко поддается регулированию и обеспечивает хорошее качество.

Закаливаемая деталь помещается в специальный индуктор (катушку), по которому пропускается ток высокой частоты. Ток поступает через трансформатор от машинного генератора, приводимого во вращение электродвигателем. Индуктирующийся (возбуждаемый) при этом в детали ток имеет наибольшую плотность у поверхности и производит сильный и быстрый нагрев поверхности детали. Когда нагрев закончен, на поверхность детали подается вода из индуктора, коюрый для этого делается полым и имеет отверстия, направленные к детали. Для улучшения коэффициента мощности установки включены конденсаторы.

Регулируя мощность тока и время выдержки, можно получить нагрев на толщину от долей миллиметра до десятков миллиметров.

Машинные генераторы обычно применяются для закалки на глубину свыше 2 мм они генерируют ток частотой до 10 000 гц . При закалке на глубину меньше 2 мм применяются высокочастотные ламповые генераторы, создающие ток весьма высокой частоты, которая может регулироваться в зависимости от особенностей закаливаемых деталей.

Обработка холодом. Обработка холодом — новый вид термической обработки. Этот метод разработан в Советском Союзе (работы С. С. Штейнберга, А. П. Гуляева и Н. А. Минкевича).

Рис. 2. Схема заАлки с помощью газовой горелки

Обработка холодом применяется для углеродистой стали, содержащей более 0,5% С, у которой точка Мк находится ниже 0°, а также для легированной стали, например, быстрорежущей.

Отпуск стали. Целью .операции отпуска является смягчение действия закалки — уменьшение или снятие остаточных напряжений, повышение вязкости, уменьшение твердости и хрупкости стали. Отпуск производится путем нагрева деталей, закаленных на мартенсит, до температуры ниже критической. При этом в зависимости от температуры нагрева могут быть получены состояния мартенсита, троостита или сорбита отпуска. Эти состояния несколько отличаются от соответственных состояний закалки по структуре и свойствам: при закалке цементит (в троостите и сорбите) получается в форме удлиненных пластинок, как в пластинчатом перлите, а при отпуске он получается в форме зернышек, или точек, как в зернистом перлите. Преимущества точечной структуры заключаются в более благоприятном сочетании прочностных и пластических свойств. При одинаковом химическом составе и одинаковой твердости точечная структура имеет значительно более высокое относительное сужение (4>) и ударную вязкость (ан), повышенное удлинение (6) и предел текучести (стг) по сравнению с пластинчатой структурой.

Рис. 3. Схема индукционной закалки

Мартенсит закалки имеет неустойчивую тетрагональную решетку, а мартенсит отпуска — устойчивую центрированную кубическую решетку а-железа.

Отпуск разделяют на низкий, средний и высокий в зависимости от температуры нагрева.

При низком отпуске (нагрев до температуры 200—300°) в структуре стали в основном остается мартенсит, который, однако, изменяет решетку. Кроме того, начинается выделение карбидов железа из твердого раствора углерода в а-железе и начальное скопление их в небольшие группы, что влечет за собой некоторое уменьшение твердости и увеличение пластических и вязких свойств стали, а также уменьшение внутренних напряжений в деталях.

Низкий отпуск обычно производят в масляных или соляных ваннах, где детали выдерживаются в течение определенного времени. Если низкий отпуск производится в атмосфера воздуха, то для контроля температуры нагрева часто пользуются цветами, появляющимися на поверхности детали. Появление этих цветов связано с интерференцией белого света в пленках окислов железа, возникающих на поверхности детали при ее нагреве. В интервале температур от 220 до 330° в зависимости от толщины пленки цвет изменяется от светло-желтого до серого.

Низкий отпуск применяется для режущего, измерительного инструмента, зубчатых колес.

При среднем (нагрев в пределах 300—500°) и высоком (500—700°) отпуске сталь из состояния мартенсита переходит соответственно в состояние троостита или сорбита. Чем выше отпуск, тем меньше твердость отпущенной стали и тем больше ее пластичность и вязкость. Происходящее при этом изменение свойств стали можно проследить по кривым диаграммы, приведенной на рис. 83. При высоком отпуске сталь получает наилучшее сочетание механических свойств — повышенные прочность, пластичность и вязкость, поэтому высокий отпуск стали после закалки ее на мартенсит называют улучшением стали.

Средний отпуск применяется при производстве кузнечных штампов, пружин, рессор; высокий — для многих деталей, подверженных действию высоких напряжений (например, осей автомобилей, шатунов двигателей).

Для некоторых марок стали отпуск производят после нормализации. Это относится к мелкозернистой легированной доэвтектоидной стали (особенно никелевой), имеющей высокую вязкость и поэтому плохую обрабатываемость режущим инструментом. Для улучшения обрабатываемости производят нормализацию стали при повышенной температуре (до 950—970°), в результате чего она приобретает крупную структуру (определяющую лучшую обрабатываемость) и одновременно повышенную твердость (ввиду малой критической скорости закалки никелевой стали). С целью уменьшения твердости производят высокий отпуск этой стали.

Дефекты закалки. Дефектами закалки являются трещины, поводка или коробление и обезуглероживание.

Главная причина трещин и поводки — неравномерное изменение объема детали при нагреве и особенно при резком охлаждении; другая причина — увеличение объема при закалке на мартенсит.

Трещины являются результатом того, что напряжения, возникающие при неравномерном изменении объема в отдельных местах детали, превышают прочность металла в этих местах.

Наиболее эффективным способом уменьшения напряжений является медленное охлаждение у точки мартенситного превращения (точка Мн). При конструировании деталей необходимо учитывать, что наличие острых углов и резких изменений сечения увеличивает внутренние напряжения* вызываемые закалкой.

Коробление (или поводка) возникает также от напряжений в результате неравномерного охлаждения и Проявляется в искривлениях деталей. Если эти искривления невелики, они могут быть исправлены дальнейшей обработкой (шлифованием). Трещины и коробление могут быть предотвращены предварительным отжигом деталей, равномерным и постепенным нагревом их, а также применением ступенчатой и изотермической закалки.

Обезуглероживание стали с поверхности — результат выгорания углерода при высоком и продолжительном нагреве детали в окислительной среде. Для предотвращения обезуглероживания нагрев деталей нужно производить в восстановительной или нейтральной среде (восстановительное пламя, муфельные печи, нагрев в жидких средах).


Реклама:

Читать далее:
Печи для термической обработки

Статьи по теме:

37. Отпуск сталей. Превращения в стали при отпуске, изменение микроструктуры и свойств

37. Отпуск сталей. Превращения в стали при отпуске, изменение микроструктуры и свойств

Отпуском называется операция нагрева закаленной стали для уменьшения остаточных напряжений и придания комплекса механических свойств, которые необходимы для долголетней эксплуатации изделия. Отпуск производится путем нагрева деталей, закаленных на мартенсит до температуры ниже критической. При этом в зависимости от температуры нагрева могут быть получены состояния мартенсита, троостита или сорбита отпуска. Эти состояния отличаются от состояний закалки по структуре и свойствам: при закалке цементит (в троостите и сорбите) получается в форме удлиненных пластинок, как в пластинчатом перлите. А при отпуске он получается зернистым или точечным, как в зернистом перлите.

При отпуске закаленной на мартенсит стали в ней происходят превращения, которые приводят к распаду мартенсита и образованию равновесного структурно-фазового состава. Интенсивность и результат этих превращений зависят от температуры отпуска. Температуру отпуска выбирают в зависимости от функционального эксплуатационного назначения изделия.

В процессе многолетней эксплуатационно-производственной практики сложились три основные группы изделий, требующие для их успешной эксплуатации «своих» специфических комплексов вязкостно-прочностных свойств.

Первая группа: режущие измерительные инструменты и штампы для холодной штамповки. От их материала требуются высокая твердость и небольшой запас вязкости. Вторую группу составляют пружины и рессоры, от материала которых требуется сочетание высокого предела упругости с удовлетворительной вязкостью. Третья группа включает большинство деталей машин, испытывающих статические и особенно динамические или циклические нагрузки. При длительной эксплуатации изделий от их материала требуется сочетание удовлетворительных прочностных свойств с максимальными показателями вязкости.

В зависимости от температуры нагрева существует три вида отпуска: низкотемпературный (низкий), среднетемпературный (средний) и высокотемпературный (высокий). Преимуществом точечной структуры является более благоприятное сочетание прочности и пластичности.

При низком отпуске (нагрев до температуры 200–300°) в структуре стали в основном остается мартенсит, кроме того, начинается выделение карбидов железа из твердого раствора углерода в б-железе и начальное скопление их небольшими группами. Это влечет за собой некоторое уменьшение твердости и увеличение пластических и вязких свойств стали, а также уменьшение внутренних напряжений в деталях.

Для низкого отпуска детали выдерживают в течение определенного времени обычно в масляных или соляных ваннах. Низкий отпуск применяется для режущего, измерительного инструмента и зубчатых колес. При среднем37б и высоком отпуске сталь из состояния мартенсита переходит в состояние троостита или сорбита. Чем выше отпуск, тем меньше твердость отпущенной стали и тем больше ее пластичность и вязкость. При высоком отпуске сталь получает сочетание механических свойств, повышение прочности, пластичность и вязкость, поэтому высокий отпуск стали после закалки ее на мартенсит называют кузнечным штампом, пружин, рессор, а высокий – для многих деталей, подверженных действию высоких напряжений.

Для некоторых марок стали отпуск производят после нормализации. Этот относится к мелкозернистой легированной доэвтектоидной стали (особенно никелевой), имеющей высокую вязкость и поэтому плохую обрабатываемость режущим инструментом. Для улучшения обрабатываемости производят нормализацию стали при повышенной температуре (до 950–970°), в результате чего она приобретает крупную структуру (определяющую лучшую обрабатываемость) и одновременно повышенную твердость (ввиду малой критической скорости закалки никелевой стали). С целью уменьшения твердости производят высокий отпуск этой стали.

Цель отпуска – не просто устранить внутренние напряжения в закаленной стали. При низком отпуске мартенсит частично освобождается от пересыщающих его решетку атомов углерода, основу мартенсита отпуска составляет пересыщенный твердый раствор углерода.

Среднетемпературный (средний) отпуск производится при температуре от 350 до 450 °C. При таком нагреве завершается распад мартенсита, приводящий к образованию нормальных по составу и внутреннему строению феррита и цементита. Вследствие недостаточной интенсивности диффузионных процессов размер зерен образующихся фаз оказывается очень малым.

Высокотемпературный (высокий) отпуск осуществляется при 500–650 °C. При таких условиях нагрева при усилившихся диффузионных процессах происходит образование более крупных зерен феррита и цементита, сопровождающееся снижением плотности дислокаций и полным устранением остаточных напряжений.

Получающийся при высоком отпуске продукт распада мартенсита, называемый сорбитом отпуска, обладает максимальной для стали вязкостью.

Такой комплекс является идеальным для деталей машин, подвергающихся динамическим нагрузкам. Благодаря этому преимуществу термическую обработку, сочетающую закалку и высокий отпуск, издавна называют улучшением.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Продолжение на ЛитРес

Отпуск стали. - ГП Стальмаш

Справочная информация

Термообработка. Отпуск стали.

Отпуск стали смягчает действие закалки, уменьшает или снимает остаточные напряжения, повышает вязкость, уменьшает твердость и хрупкость стали.
Отпуск производится путем нагрева деталей, закаленных на мартенсит до температуры ниже критической.
При этом в зависимости от температуры нагрева могут быть получены состояния мартенсита, троостита или сорбита отпуска.
Эти состояния несколько отличаются от соответственных состояний закалки по структуре и свойствам: при закалке цементит (в троостите и сорбите) получается в форме удлиненных пластинок, как в пластинчатом перлите.
А при отпуске он получается зернистым, или точечным, как в зернистом перлите.

Преимуществом точечной структуры является более благоприятное сочетание прочности и пластичности. При одинаковом химическом составе и одинаковой твердости сталь с точечной структурой имеет значительно более высокое относительное сужение y и ударную вязкость.

Отпуск разделяют (в зависимости от температуры нагрева) на:
* НИЗКИЙ
* СРЕДНИЙ
* ВЫСОКИЙ

При низком отпуске (нагрев до температуры 200-300 С°) в структуре стали в основном остается мартенсит, который, однако, изменяется решетку. Кроме того, начинается выделение карбидов железа из твердого раствора углерода в альфа-железе и начальное скопление их небольшими группами. Это влечет за собой некоторое уменьшение твердости и увеличение пластических и вязких свойств стали, а также уменьшение внутренних напряжений в деталях. Для низкого отпуска детали выдерживают в течение определенного времени обычно в масляных или соляных ваннах. Если для низкого отпуска детали нагревают на воздухе, то для контроля температуры часто пользуются цветами побежалости, появляющимися на поверхности детали. Появление этих цветов связано с интерференцией белого света в пленках окисла железа, возникающих на поверхности детали при ее нагреве. В интервале температур от 220 до 330 ° в зависимости от толщины пленки цвет изменяется от светло-желтого до серого (табл.). Низкий отпуск применяется для режущего, измерительного инструмента и зубчатых колес.

При среднем (нагрев в пределах 300-500 ° ) и высоком (500-700 ° ) отпуске сталь из состояния мартенсита переходит соответственно в состояние троостита или сорбита. Чем выше отпуск, тем меньше твердость отпущенной стали и тем больше ее пластичность и вязкость. Происходящее при этом изменение свойств стали можно проследить по кривым диаграммы, приведенной на рис. 4. При высоком отпуске сталь получает наилучшее сочетание механических свойств, повышение прочность, пластичность и вязкость, поэтому высокий отпуск стали после закалки ее на мартенсит называют кузнечных штампов, пружин, рессор, а высокий – для многих деталей, подверженных действию высоких напряжений (например, осей автомобилей, шатунов двигателей).

Для некоторых марок стали отпуск производят после нормализации.
Этот относится к мелкозернистой легированной доэвтектоидной стали (особенно никелевой), имеющий высокую вязкость и поэтому плохую обрабатываемость режущим инструментом.
Для улучшения обрабатываемости производят нормализацию стали при повышенной температуре (до 950-970 ° ), в результате чего она приобретает крупную структуру (определяющую лучшую обрабатываемость) и одновременно повышенную твердость (ввиду малой критической скорости закалки никелевой стали).
С целью уменьшения твердости производят высокий отпуск этой стали.

 

 

www.ооостальмаш.рф

Закалка стали - как закалить сталь?

Что такое закалка?

Закалка – вид термической обработки, заключающийся в нагреве стали до температуры закалки, выдержке при этой температуре в течение времени, необходимого для восстановления внутренней структуры, и последующем быстром охлаждении. В результате сталь приобретает прочность, твердость, стойкость к истиранию и повышает свою упругость и предел пластичности. Что еще стоит знать о закалке стали? Обо всем вы узнаете из нашей статьи.Приглашаем к чтению!

Закалка стали - что нужно помнить?

При закалке стали необходимо соблюдать правила техники безопасности. Поэтому убедитесь, что вы носите соответствующую одежду, то есть перчатки и специальные очки, которые вы должны носить при работе с пропановой горелкой. Перед использованием обязательно прочтите инструкцию, ведь производитель указывает в ней, как безопасно закаливать сталь. Выполняйте весь процесс на металлической или стальной поверхности, благодаря чему вы значительно минимизируете риск возгорания.Тем не менее, держите поблизости огнетушитель класса B.

В первую очередь следует держать сталь прямо в пламени металлическими щипцами, чтобы не подходить близко к огню. Если у вас нет плоскогубцев или вы не можете удерживать сталь таким образом, положите ее на большую рабочую поверхность (убедитесь, что она огнеупорна). Сначала нагрейте весь элемент, а затем сосредоточьтесь на области, которую хотите закалить. Держите сталь над горелкой, пока она не станет темно-красной.

Как охладить сталь после закалки?

Когда сталь достаточно нагреется, перенесите ее в охлаждающую жидкость. Обязательно используйте для этого щипцы, так как сталь все еще будет очень горячей. Когда вы погружаете сталь в воду или масло, двигайтесь назад осторожно, так как она может разбрызгиваться или образовывать пар. Сталь следует все время крепко держать, чтобы она не выпала во время погружения. Закалка стали приводит к ее быстрому охлаждению. Ноги внутри тоже твердеют за это время.Как только огнетушащее вещество перестанет кипеть, можно смело извлекать из него сталь. Масло или вода будут продолжать кипеть по мере передачи тепла от стали, поэтому держите сталь погруженной (на несколько минут) до тех пор, пока есть пузырьки воздуха или пар. Наконец, положите сталь на рабочую поверхность. Помните, что закаленная сталь хоть и прочная, но и хрупкая, поэтому не пытайтесь согнуть ее после охлаждения.

При этом не забывайте о подходящих перчатках, а также маске для лица, чтобы вода или масло, которые могут брызгать при остывании стали после закалки, не травмировали тело.

Как очистить сталь после закалки?

После того, как сталь остынет, вы можете безопасно удалить остатки закалки. При этом помните, что вода может разъесть и повредить сталь, если останется на ее поверхности. Кроме того, важно надевать перчатки при чистке стали тряпкой.

Закалка и снятие напряжения стали – самая важная информация

В самом начале разогрейте духовку до 191°С. Как только он нагреется, вы можете положить в него сталь, но только с помощью продувочной горелки.Когда стальной элемент довольно мал, вы можете с успехом использовать меньшую духовку или даже тостер.

Сталь должна находиться в печи три часа. Лучше всего, если вы положите его на решетку духовки или противень. В результате печь нагревает стальной элемент наиболее эффективно. По мере расслабления сталь нагревается до такой степени, что ее сплавы также размягчаются и становятся гораздо менее хрупкими.

Если необходимо использовать горелку, обязательно направьте кончик пламени в зону закалки.Нагрев стали следует продолжать до тех пор, пока вы не заметите синего цвета на стали. В этот момент сталь будет закалена.

Сколько должна остывать сталь после закалки?

По прошествии трех часов нагрева стали можно выключить духовку и оставить ее там на ночь. Таким образом, вы можете быть уверены, что сталь остынет. Кроме того, пока она еще находится в печи, произойдет нормализация и сохранится закаленная структура стали.Утром вы сможете безопасно вынуть сталь из духовки. В случае, если вы будете закаливать сталь горелкой, не забудьте расположить металл на теплопроводящей поверхности стали.

Закалка стали в масле

Существует также способ закалки стали в масле. О чем это? Ну и весь процесс не сильно отличается от закалки стали в воде. Выбор метода зависит в первую очередь от элемента, который вы хотите укрепить. Если он большой и достаточно интенсивно используется, то лучше всего выбрать способ закалки в масле, так как он обеспечивает более высокую ударную вязкость закаленной стали, и при этом элементы немного теряют твердость.Однако, если стальной элемент представляет собой канцелярский нож, закалка в воде будет гораздо лучшим выбором.

Закалочное масло – какое лучше?

На самом деле у каждого свой ответ на этот вопрос. Некоторые люди тянутся к обычному рапсовому маслу и считают, что его достаточно на 100%. Другие рекомендуют профессиональные закалочные масла, то есть закалочные масла, стоимость которых превышает 200 злотых. Есть также люди, которые используют синтетическое моторное масло для упрочнения стали.

В следующих статьях мы описали:

Фрезерование стали - выбор параметров и скоростей резания

Типы стали, обозначения, классификация и стандарты

Сталь 316Л (1.4404) свойства, состав, применение 9000 Отжиг стали - что это такое, виды

Легированная сталь - что это такое, виды, применение

Науглероживание стали - что это такое, что это такое, методы науглероживания

.

Как закалить сталь, или Закалка как дома

Как закалить сталь, работая на горелке? Помните, что большое пламя производит меньше тепла, а меньшее пламя выделяет больше тепла. Дутьевые горелки нагревают только небольшую концентрированную площадь. Для более крупных кусков стали работайте в кузнице, чтобы все это оставалось теплым.

Как безопасно закалить сталь?

Наверняка вы не раз задавались этим вопросом - как безопасно закалить сталь? Мы советуем.Всегда используйте очки и перчатки при работе с пропановой горелкой. Перед использованием фонаря прочтите все инструкции, чтобы знать, как им безопасно пользоваться. Наденьте толстые перчатки, чтобы избежать ожогов.
Работайте на металлической или стальной поверхности, например, на наковальне, чтобы избежать риска возгорания. Держите поблизости огнетушитель класса B на случай пожара.

Сталь следует держать прямо в пламени. Желательно неведущей рукой и с помощью металлических щипцов, чтобы не подходить близко к огню.Если вы не можете удерживать сталь плоскогубцами, положите ее на большую огнеупорную рабочую поверхность. Используйте горелку своей ведущей рукой, чтобы нагреть весь кусок стали, прежде чем сфокусировать пламя на области, которую вы хотите закалить. Подождите, пока сталь станет вишнево-красной. Следите за цветом стали, который меняется по мере нагревания. Когда сталь ярко-вишнево-красная, около 1400 ° F (760 ° C), она достаточно горячая, чтобы укрепить ее.

Закалка стали

Охлаждение стали после закалки

Переместите нагретую сталь непосредственно в охлаждающую жидкость.Используйте пару щипцов, чтобы справиться со сталью, поскольку она все еще горячая. Отойдите назад, когда вы полностью погрузите сталь в воду или масло, так как это приведет к образованию пара или брызг. Крепко держите сталь, чтобы потом не пришлось ловить ее. Закалка стали приводит к ее быстрому охлаждению, поэтому ножки внутри затвердевают вместе. Перед закалкой стали наденьте плотные перчатки и маску для лица, чтобы вода или масло не обожгли кожу. Удалите сталь из огнетушащего вещества, когда оно перестанет пузыриться. Вода или масло будут продолжать кипеть, поскольку тепло передается от стали.Держите сталь полностью погруженной до тех пор, пока не останется пара или пузырьков, что займет всего несколько минут. Когда закончите, положите сталь обратно на рабочую поверхность. Закаленная сталь тверже, но становится более хрупкой. Не роняйте и не пытайтесь согнуть сталь после ее снятия.

Очистка стали после закалки

Удалите остатки закалочной жидкости со стали. Вода вызывает коррозию стали и может привести к повреждению, если оставить ее на поверхности.Надевайте перчатки при использовании ткани, пока сталь полностью не высохнет.

Как упрочнить сталь и снять напряжение

Разогрейте духовку до 191 °C. Дайте духовке полностью нагреться, прежде чем помещать в нее сталь. Если вы не можете поместить сталь прямо в печь, используйте продувочную горелку.

Если стальная поверхность небольшая, можно использовать духовку или тостер меньшего размера. Поставить сталь в духовку на 3 часа. Поместите сталь прямо на решетку духовки или на противень.Пусть печь нагреет кусок стали. В процессе отжига сталь достаточно нагревается, чтобы размягчить сплавы и сделать их менее хрупкими.

Если вам нужно использовать факел, направьте кончик пламени на область, которую вы хотите закалить. Продолжайте нагревать сталь, пока не заметите синий цвет на металле. Это означает, что сталь закалена.

Охлаждение стали

После нагревания стали в течение 3 часов выключите печь и дайте стали остыть в ней в течение ночи.Это позволяет стали нормализовать и поддерживать свою закаленную структуру. На следующее утро достаньте сталь из духовки. Если вы закаляете сталь с помощью горелки, положите металл на наковальню или другую большую стальную поверхность, проводящую тепло.

Закалка стали в масле

Очень часто люди также спрашивают, как закалить сталь в масле. Процесс мало чем отличается от закалки водой. Первый вопрос, который мы должны задать себе, это то, что мы хотим укрепить. Если товар большой (т.мачете) и будут значительно эксплуатироваться (например ничего не будем делать, колоть дрова, поддевать другие элементы и т.д.), то масло будет правильным направлением, из-за более высокой ударной вязкости закаленной стали они теряют часть своей твердости . А если стихия, если она есть, нанесите на ручной нож, в данном случае водяной (градусов 30-40).

Какое закалочное масло выбрать?

Сколько людей столько и мнений. Некоторые рекомендуют профессиональные так называемые закаливающие масла. закалочные масла, стоимость которых даже превышает 200 злотых, но другие говорят, что должно быть достаточно обычного рапсового масла.Мы также можем найти информацию от других кузнецов, которые также используют синтетическое моторное масло.

.

Нормальная закалка - Закалка и отпуск

Также известная как мартенситная объемная закалка, это термообработка, придающая стали высокую твердость/вязкость. Он включает аустенизацию, быстрое охлаждение и отпуск для сохранения отпущенной мартенситной или бейнитной структуры.

Преимущества

Существуют различные преимущества закалки в зависимости от марки стали:

  • Высоконагруженные детали могут получить оптимальное сочетание прочности, ударной вязкости и, по возможности, термостойкости
  • При большей прочности такие детали можно сделать легче и жестче
  • Инструменты и штампы обеспечивают желаемую высокую износостойкость и/или сопротивление ползучести без изменения ударной вязкости материала
  • Детали, требующие шлифовки для уменьшения шероховатости и достижения требуемой обрабатываемости
  • Во всех этих случаях, если детали изготовлены из мартенситной стали, коррозионная стойкость может быть получена только после термической обработки

Инструментальные стали: Желаемые характеристики высокой твердости, износостойкости и обрабатываемости могут быть достигнуты путем закалки.

Мартенситные стали: эти стали достигают максимальной коррозионной стойкости только закалкой.

Для всех марок стали: во время формообразования детали (которое происходит перед термической обработкой) материал является относительно мягким и поэтому легко обрабатывается.

Приложения и материалы

Инженерные стали:

  • Высоконагруженные детали, такие как приводные валы, опорные стержни, рамы, вилы вилочного погрузчика, гайки и болты, подъемные проушины и т. д.
  • Аналогичные детали, предназначенные для работы при повышенных температурах
  • Пружины любого типа и размера
  • Инструменты: режущие, молотковые, прокатные, т.е. любые инструменты для холодных и горячих работ
  • Матрицы: режущие, прокатные, штамповочные, ковочные, а также пресс-формы для литья и экструзии пластика и алюминия
  • Детали из нержавеющей стали, требующие высокой коррозионной стойкости (пищевые и медицинские)

Данные процесса

Описанный здесь процесс представляет собой типичную простую закалку, что означает, что химический состав обработанной стальной детали не должен изменяться в процессе.

Прямая закалка является наиболее распространенным методом закалки стали.

  • Первым этапом является постепенный нагрев до температуры закалки (аустенитизация) в зависимости от марки стали от 800 до 1220°С. При температуре от 730 до 900°С (в зависимости от марки стали) происходит переход микроструктуры в аустенитную (аллотропное превращение).
  • Второй этап – отжиг (аустенитизация) при заданной температуре с целью одновременного полного выравнивания температуры по сечению детали и преобразования микроструктуры в однородный аустенит (с растворением имеющихся структурных составляющих).NB, это приводит к уменьшению удельного объема.
  • Третий этап – быстрое охлаждение деталей непосредственно от температуры аустенизации в гомогенной, правильно подобранной среде. В зависимости от прокаливаемости стали и размеров детали это может быть вода, жидкая соль, масло, полимерная суспензия, воздух или азот, водород, гелий под высоким давлением с принудительной циркуляцией. Скорость охлаждения должна быть достаточно высокой, чтобы предотвратить превращение материала обратно в первоначальную мягкую структуру.То есть охлаждение должно осуществляться с минимальной критической скоростью охлаждения, чтобы избежать диффузионных изменений в обрабатываемом материале.
.

Как закаляют сталь | различные методы закалки

Закалка – вид термической обработки материала. Он заключается в нагревании материала до соответствующей температуры и выдерживании его в течение времени, необходимого для восстановления внутренней структуры. После этого затвердевший материал необходимо быстро охладить. Правильно проведенное упрочнение вызывает образование в материале локальных концентраций напряжений, что обычно приводит к повышению его прочности, в том числе: твердости, предела текучести, эластичности, сопротивления истиранию и др.Очень часто твердеют материалы постоянно. Основным фактором, влияющим на прокаливаемость стали, является ее химический состав, т. е. содержание углерода, легирующих и технологических элементов. Помимо химического состава, на прокаливаемость также влияет размер зерна и однородность аустенита, а также наличие других нерастворенных частиц.

Методы закалки: сплошная, ступенчатая, изотермическая

Существует несколько методов закалки стали. Первый тип — простая закалка, при которой происходит быстрая закалка в охлаждающей ванне, обычно в воде или масле.Температура ванны ниже температуры начала мартенситного превращения, вплоть до температуры окружающей среды. Скорость охлаждения должна быть выбрана такой, чтобы не возникало упрочняющих деформаций. Другой способ — постепенная закалка, он основан на быстром охлаждении в закалочной ванне, обычно из расплавленной селитры. На втором этапе происходит дальнейшее охлаждение с использованием масла или воды. Сталь также закаливают изотермическим способом, при котором мартенситное превращение не происходит.Нагретый предмет выдерживают в ванне с расплавленной селитрой или свинцом.

Вид поверхностной закалки

Среди многочисленных способов закалки железа существует и поверхностный способ, при такой обработке нагревается не весь предмет, а только его поверхность. Этот тип подразделяется на: пламенную, индукционную, банную, глухую, лазерную, контактную, электролитическую и импульсную закалку.

.

Термическая обработка металлов, включая закалку стальных изделий

Конечно, в условиях свободной рыночной экономики цены на большинство товаров и услуг носят договорной характер, и лишь некоторые из них регулируются государством. В экономически благоустроенных странах существуют специальные институты, обеспечивающие немонополизацию рынка, что защищает потребителей от необоснованного повышения цен. Рынок стали в Польше, как с точки зрения ее производства, так и обработки, достаточно рассредоточен, что делает конечную продукцию относительно дешевой.

Методика расчета цен на услуги по закалке стали

Мы знаем, что закалка , науглероживание , отжиг , отпуск , азотирование под низким давлением или карбонитрирование являются методами термической обработки стали . Каждый из этих методов позволяет получить определенные свойства стали, что позволяет изготавливать изделия различного назначения. Тем не менее наиболее известным и популярным из этих способов является закалка стали , заключающаяся в изменении структуры этого материала при высокой температуре, что повышает прочность изделий из него.Мы имеем дело с различными видами упрочнения, которые могут повысить механическую прочность как всего изготовленного элемента, так и только его верхнего слоя. Отдельные изделия могут быть закалены, в зависимости от их размера, индивидуально или большими партиями, что, конечно же, должно отражаться на цене конечного продукта. В стоимость услуги по закалке стали входят также постоянные затраты, которые будут включать, например, амортизацию довольно дорогого закалочного оборудования, особенно печей.Конечно, факторов, влияющих на окончательную цену закалки изделий из стали , гораздо больше, поэтому установление жесткого прейскуранта на эту услугу было бы достаточно головокружительной задачей. Специалисты компании P.P.H.U. ГЛОВАЦКИЙ и С-ка S.C. из Радома сказал нам, что проще всего было бы связать цену закалки стали с весом заготовок.

Образец цены закалки для стали

Соглашаясь в принципе с нашими собеседниками, мы должны оговориться, что принятие цены закалки стальных предметов в зависимости от их веса может быть лишь предварительной оценкой.Как мы уже говорили ранее, упрочняемые элементы могут иметь самые разные размеры и формы, поэтому и время и энергозатраты на их обработку могут быть разными. За отправную точку для такой оценки можно взять следующие значения:

  • от 20 до 40 злотых за 1 кг при общем весе 10 кг,
  • от 5 до 15 злотых за 1 кг при общем весе 500 кг.

Еще цена рассчитана на термическую обработку стали для производства режущего инструмента и ножей.В зависимости от марки стали здесь принято:

  • от 25 до 40 зл для инструментов длиной 20 см,
  • от 70 зл для инструментов от 50 см.

Однако чаще всего окончательная цена закалочной стали или изделий из нее определяется индивидуально, исходя из понесенных затрат на обработку.

Материал партнера

.

Что делают закалочные стали и как выбрать лучший?

Закаленная сталь как материал с особыми физическими свойствами, придаваемыми ей соответствующей обработкой, используется в широко понимаемой промышленности. Его можно использовать, среди прочего, для производства промышленных ножей и лезвий, машинных шестерен, подшипниковых шариков и приводных валов. Кроме того, закаленная сталь также используется там, где требуется высокая стойкость и твердость материалов.Так где взять?

Что такое закалка стали?

Закалка стали заключается в ее нагреве до высокой температуры, при которой изменяется внутренняя структура материала, а затем в охлаждении со скоростью, соответствующей желаемым эффектам. Вода или закалочное масло чаще всего используются для процесса охлаждения стали при закалке . Следующим этапом закалки стали является так называемый отпуск, т.е. повторный нагрев ее, но до температуры ниже, чем в первый раз, и медленное охлаждение, которое в зависимости от потребности может происходить при температуре от 150 до свыше 500 градусов. Цельсия.

Как узнать хорошего оптового продавца стали?

Для получения качественной закаленной стали производственный процесс должен осуществляться в строго определенных условиях, для чего необходима специализированная печь для термической обработки металлов. Именно это позволяет распознать хорошую закалку, которая обеспечит максимальное качество материалов, а не их разрушение. Кроме того, хорошая закалочная установка также производит закалку стали по стандарту , градуированному или изотермическому способу , что дает разные результаты.Кроме того, выбранные для закалки закалочные установки должны позволять проводить упрочнение этого материала на различные их размеры не только в случае крупногабаритных элементов, но и крупногабаритных, как, например, ножи.

Из чего делают высококачественную закаленную сталь?

Процесс закалки стали не является одним из самых простых процессов термической обработки металлов. Поэтому мы попросили специалиста PPHU Głowacki i Spółka s.c предлагая эту услугу среди других.

Одним из важнейших элементов процесса закалки стали является правильный подбор температур на каждом этапе, что предотвращает повреждение материала и образование нежелательных деформаций закалки. Также важно знать, как выбранный тип охлаждения горячей стали повлияет на ее физико-механические свойства. Сталь можно охлаждать таким образом, чтобы превратить аустенит (раствор углерода в железе) в бейнит или мартенсит, что в каждом случае дает разные эффекты, которые следует выбирать для окончательного применения закаленной стали.

Поэтому выбор хорошей закалочной установки, усиливающей свойства металлов, так важен, поскольку от этого зависит качество конечного материала, а также его долговечность и надежность, свойственные закаленной стали.

.

Термическая обработка стали: нагрев и охлаждение материала

Термическая обработка стали представляет собой процесс, при котором материал нагревается и постепенно остывает. За счет применения температур меняются физические свойства сплава - доводится до жидкого . Термическая обработка стали, применяемая таким образом, позволяет придать материалу форму в соответствии с конкретными требованиями. Мы специализируемся на термической обработке стали, включая науглероживание, индукционную закалку и термическое улучшение.

Науглероживание стали

Сталь

науглероживается в глубокой закалочной печи типа ПЕГАТ 950/4.
Благодаря установке компьютерной системы науглероживание происходит за счет автоматического регулирования углеродного потенциала, что значительно повышает производительность процесса.

Максимальные размеры науглероженных элементов: диаметр 750 мм, длина 900 мм.
Глубина слоя науглероживания до 2,5 мм.

Индукционная закалка стали

Индукционная закалка повышает твердость и срок службы стали.Он заключается в нагревании и последующем быстром охлаждении материала. Индукционная закалка позволяет закаливать шестерни с прямыми зубьями и косозубыми (винтовыми) зубьями с модулями от 2 до 8. Глубина закалки не более 1,8 мм. Это очень быстрый процесс, который можно успешно использовать на производственных линиях.

Закалка стали

Закалка сталей распространяется только на конструкционные стали - как углеродистые, так и легированные. Это сочетание процессов закалки и отпуска, которые приводят к повышению прочностных свойств материала.За счет термического улучшения повышается его эластичность, стойкость к истиранию и предел текучести.

.

Смотрите также