Yoga-mgn.ru

Строительный журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Нормализация стали: режимы, температура, процесс

Rimoyt.com

Темы: машиностроение, САПР, 3d моделирование, техническое образование, промышленные предприятия, технические вузы

  • Rimoyt.com
  • Contacts
  • Сайты
  • Книги
  • Идеи
  • 2020
  • Guestbook
  • ВТУЗы России
  • Специальности
  • Предприятия
  • ГОСТы, ЕСКД
  • Видео
  • Игры, VR, IT
  • Новости регионов
  • Яндекс-новости
  • Новости стран
  • Авто, Кино, Спорт
  • Веселое, Креатив
  • СМИ, газеты
  • Техника, Наука, Природа
  • English
  • Espano
  • Hindi
  • Chinese
  • Уроки Компас 2D/3D
  • Уроки Автокад
  • САПР-Видео
  • Детали машин
  • Сопромат
  • Материаловедение
  • Теоретическая механика
  • Математика
  • Метрология
  • Физика
  • Химия
  • Теория машин и механизмов
  • Технология конструкционных материалов
  • Начертательная геометрия
  • Инженерная графика
  • Электротехника
  • Электроника
  • Информатика
  • Гидравлика
  • Мдертр
  • Карточная — «Проворот»
  • Настольный теннис — «Гнип-гноп»
  • «Предательские шахматы»
  • Математика 5,6,7,8,9,10,11
  • Геометрия 7, 8, 9, 10, 11
  • Физика 7, 8, 9, 10, 11
  • Химия 8, 9, 10, 11
  • Расчет резьбы

Хитрость — образ мыслей очень ограниченных людей и очень отличается от ума, на который внешне походит.

Термической обработкой (термообработкой) называют совокупность операций нагрева, выдержки и охлаждения твердых сплавов с целью получения заданных свойств за счет изменения внутренней структуры.
Так как основными параметрами термической обработки являются температура и время, то любой процесс термообработки может быть представлен графиком в координатах “температура-время”. Если термическая обработка состоит только из одной операции (нагрев-выдержка-охлаждение), то она называется простой, а если из нескольких операций — сложной.

Основными видами термической обработки являются:
Отжиг
Нормализация
Отпуск
Старение
Закалка

Отжиг заключается в нагреве сталей до температур выше фазового превращения с последующей выдержкой и медленным охлаждением сплава вместе с печью. В результате отжига получают структуру перлит с ферритом или цементитом, и сталь приобретает высокую пластичность и низкую твёрдость.

Отжигу подвергают отливки, поковки, прокат, заготовки из углеродистой и легированной стали.

Различают следующие виды отжига: неполный, полный, низкотемпературный, диффузионный и рекристализационный.

Если после нагрева охлаждение происходит не вместе с печью, а на воздухе, то такую операцию называют нормализацией. Получаемая структура после нормализации – мелкопластинчатая перлитного класса (перлит, сорбит, троостит).

Для низкоуглеродистых сталей структура и свойства после отжига и нормализации ничем не отличаются.
При этом операция нормализации дешевле отжига.
По этой причине для низкоуглеродистых сталей рациональней проводит нормализацию.
Отличия в структуре появляются с повышением содержания углерода.
Также существенно может отличаться структура после отжига и нормализации у легированных сталей.

Закалка – нагрев стали до температур выше фазовых превращений с последующим быстрым охлаждением со скоростью выше критической. Цель закалки – придать стали большую твердость.
После закалки сталь приобретает неравновесную метастабильную структуру и обладает высокой прочностью, твердостью, износостойкостью и повышенной хрупкостью. Закалка не является окончательным видом термической обработки.

Для устранения избыточных напряжений и повышенной хрупкости сталь после закалки обязательно подвергают отпуску.

Отпуск – нагрев закаленной стали до температур ниже фазовых превращений с последующим охлаждением.

В результате отпуска структура стали переходит к более равновесному состоянию, твердость снижается, а пластичность повышается.

В зависимости от температуры нагрева отпуск подразделяется на:
низкий (150–250 о С),
средний (300-450 о С),
высокий (500-700 о С).

С увеличением температуры отпуска повышаются пластические свойства и снижается прочность стали.

Самопроизвольный отпуск закаленных сталей при незначительном нагреве или без него, наблюдающийся с течением времени называют старением.

Улучшение. Закалку в сочетании с высоким отпуском называют улучшением. Его назначение – измельчение структуры, повышение механических свойств и повышение обрабатываемости стали резанием.

Pereosnastka.ru

Обработка дерева и металла

Предварительная обработка инструментальных сталей состоит из операций отжига и улучшения (нормализации).

Заготовки охлаждают в печи с температурой 720…740 °С. После выравнивания температуры заготовки выдерживают в печи не менее 3 ч до понижения их температуры до 500 °С. Затем заготовки охлаждают на воздухе, после чего они поступают на отжиг для снятия внутренних напряжений, снижения твердости и изменения структуры стали.

В зависимости от того, какую цель преследует отжиг, устанавливают режим его проведения: температуру скорость нагрева, продолжительность выдержки и скорость охлаждения. Температуры отжига углеродистой, легированной и высоколегированной сталей принимаются на 30…40 °С выше точки A cj, потому что при этой температуре, называемой первой критической точкой, в стали происходят основные структурные изменения’. При неполном отжиге, цель которого состоит в устранении внутренних напряжений, сталь с любым содержанием углерода нагревают до температуры 750…760 °С.

Скорость нагрева при отжиге должна обеспечивать равномерный нагрев всей садки. Для углеродистой и легированной сталей скорость нагрева не должна превышать 10° в час, а для быстрорежущих — 50° в час. Время выдержки при отжиге в камерных печах обычно составляет 1…2 ч.

Ориентировочные режимы полного отжига для некоторых марок сталей следующие: для У7А, У8А, У8ГА-— нагрев медленный до температуры 750…770 °С и охлаждение с печью со скоростью 50 °С в час до 550…600 °С, затем — на воздухе; для X, ХГ, ХВГ — нагрев медленный до температуры 750…770 °С и охлаждение с печью со скоростью 30 °С в час до 400 °С, затем — на воздухе.

Нормализация. Для повышения режущих свойств фасонных инструментов, предназначенных для обработки твердых сталей, рекомендуется осуществлять предварительное улучшение заготовок по следующей технологии: закалка в масле температурой 1280 °С для стали Р18 и 1230 °С — для стали Р9 (после предварительной механической обработки заготовок); нормализация с нагревом до 840…860 °С; низкотемпературная закалка с нагревом до 920…950 °С в масле; отпуск при температуре 670…720 °С с выдержкой 2…3 ч для достижения твердости HRC 33…37 и хорошей обрабатываемости на чистовых операциях. Так как процесс улучшения удорожает стоимость инструментов, применять его следует только для заготовок, забракованных при поставке по твердости и структуре.

Закалка — наиболее ответственная операция термической обработки инструмента, обеспечивающая (вместе с отпуском) его твердость, износостойкость, теплостойкость и прочность.

Результаты закалки в основном обусловлены температурой окончательного нагрева инструментов и про. должительностью выдержки при этой температуре. Нагрев инструментов осуществляют в камерных газовых или электрических печах, ваннах с расплавом солей в свинцовых ваннах, токами высокой частоты. Наиболее широко распространен способ нагрева в хлорбарие-вых ваннах, так как он обеспечивает интенсивность и равномерность процесса, возможность местного нагрева инструмента и инструмента большой длины с минимальной деформацией, а также защиту поверхности от окисления.

Контрольно – измерительные инструменты целесообразно нагревать под закалку в электрических печах с защитной газовой атмосферой, где они практически не обезуглероживаются и после закалки имеют чистую поверхность.

Измерительные инструменты под поверхностную закалку нагревают токами высокой частоты. На рис. 144 приведен пример нагрева токами высокой частоты угольника, который опирается на керамическую подставку. Индуктор изготовлен из медной трубки и изогнут таким образом, что охватывает весь контур угольника.

Для охлаждения инструментов применяют различные среды— воду, масла или растворы солей в воде. Необходимая скорость охлаждения, оказывающая влияние на качество закалки, достигается рациональным выбором охлаждающей среды для данной марки стали.

Охлаждающая способность воды зависит от ее температуры. Так, при температуре 30 °С ее охлаждающая способность резко падает. Масло, подогретое до температуры 50…60 °С, обладает более высокой охлаждающей способностью, чем холодное. При закалке инструментов сложной формы применяют 50%-ный раствор каустической соды температурой 50 °С.

Отпуск. Основное назначение отпуска стали — в снятии внутренних напряжений и превращении остаточного аустенита в мартенсит. Операция отпуска должна следовать немедленно после закалки. Большой перерыв между этими операциями приводит к появлению на инструментах из высокоуглеродистых сталей трещин.

Каждая марка стали имеет свою температуру отпуска. Углеродистые и легированные стали нагревают при отпуске до температуры 150…250 °С, а быстрорежущие—до 560…600 °С. Отпуск быстрорежущей стали сопровождается увеличением ее твердости; так, при нагреве ее до указанных температур происходит процесс выделения части карбидов из аустенита, который при последующем охлаждении превращается в мартенсит. Осуществление нескольких отпусков повышает степень перехода остаточного аустенита в мартенсит, поэтому для стали Р18 применяют двух-трехкратный отпуск, а для стали Р9 — даже трех-четырехкратный. После отпуска охлаждение производят на воздухе.

Отпуск при низких температурах (120… 160 °С) носит название старения. Ему подвергают в основном измерительные инструменты для предотвращения их коробления и снятия внутренних напряжений, возникающих при шлифовании. Старение производят после чернового шлифования инструментов.

Читать еще:  Уникальные свойства бериллиевой бронзы

Закалка при температуре ниже нуля. Структура легированных и высокоуглеродистых сталей после закалки состоит в основном из мартенсита и остаточного аустенита. Превращение остаточного аустенита в мартенсит происходит при последующем отпуске или в результате естественного старения. Во многих высоколегированных сталях аустенит весьма устойчив и полностью превратить его в мартенсит даже путем многократных отпусков не удается. Охлаждение закаленной стали при температуре ниже нуля создает условия для продолжения процесса превращения аустенита в мартенсит. В таких случаях инструмент обрабатывают в следующей последовательности: закалка; очистка — промывка и обдувка; охлаждение до температуры (—-70)…(—80) °С; отпуск; контроль.

Нормализация стали

Нормализация (нормализационный отжиг) углеродистой стали – термическая операция, после которой устраняются крупнозернистые элементы и неровности в структуре металла, появляющиеся в результате литья, прокатки, ковки, штамповки, снижаются внутренние напряжения.

Режимы нормализации стали

Этот вид термообработки подразумевает:

  • нагрев до температур аустенитного состояния, которые несколько ниже температуры закалки;
  • непродолжительную выдержку при этой температуре;
  • охлаждение на воздухе.

Определение! Характеристики нормализованных горячекатаных полуфабрикатов во многом зависят от сечения. Чем меньше размер сечения, тем меньше время охлаждения и тем выше прочностные характеристики.

Отличия нормализации от классического полного отжига:

  • охлаждение происходит не в печи, а на воздухе;
  • экономичность, поскольку на нормализацию затрачивается меньше времени и финансов, по сравнению с отжигом;
  • обеспечение полной рекристаллизации, что становится причиной появления благоприятной мелкозернистой структуры, более высокой прочности, твердости и ударной вязкости.

Внимание! С увеличением содержания углерода разница между характеристиками нормализованной и отожженной стали увеличивается. Для марок, содержащих до 0,2% C, предпочтительнее более экономичная нормализация. Для средне- и высокоуглеродистых марок твердость нормализованных сталей гораздо выше отожженных, поэтому в данном случае эти две термические операции не всегда взаимозаменяемы.

Назначение термической обработки

Цель термообработки определяется химическим составом металла и способом его предыдущей обработки.

  • Для легированных сталей проводят нормализацию в сочетании с высоким отпуском при температурах 650-750°C. Совокупность этих двух операций более эффективна для улучшения структуры металла, по сравнению с полным отжигом. Если отпуск не производить, то твердость после нагрева будет слишком высокой, что затруднит резание.
  • Для низкоуглеродистых сталей нормализация заменяет отжиг, обеспечивая мелкозернистую структуру, повышенную твердость и производительность при резании, хорошую чистоту реза. Также эта технология используется вместо закалки, проведение которой для стали с низким содержанием углерода исключено.
  • Нормализованное состояние средне- и высокоуглеродистых сталей отличается более высокой твердостью и прочностью, по сравнению с отожженным.
  • Для некоторых легированных сталей охлаждение на воздухе заменяет закалку.
  • Проведение этой термической операции для сталей после горячей прокатки повышает их сопротивляемость хрупкому разрушению.
  • Для отливок из сталей со средним содержанием углерода нормализация является адекватной альтернативой закалке с высоким отпуском. Механические характеристики несколько ниже, по сравнению с закалкой, но степень деформации значительно меньше, вероятность появления трещин сводится к минимуму.

§ 2. Особенности термической обработки деталей штампов и пресс-форм

Основными видами термической обработки, применяемыми при изготовлении деталей оснастки, являются отжиг, нормализация, закалка и отпуск.

Отжиг состоит в нагреве стали до заданной температуры, выдержке при этой температуре до окончания перекристаллизации и медленном охлаждении. В зависимости от того, какую цель преследует отжиг и над какой маркой стали он проводится, устанавливают различные его режимы — температуру нагрева, время выдержки, скорость охлаждения.

При всех видах отжига нельзя допускать перегрев и пережог стали.

Перегрев стали — брак исправимый: образовавшуюся крупнозернистую структуру при перегреве можно исправить повторным отжигом.

Пережог стали — брак неисправимый, так как сильно окисленные границы кристаллических зерен теряют связь и деталь легко разрушается, особенно на острых ребрах детали.

Нормальная продолжительность нагрева инструментальных сталей при отжиге от 30 до 60 мин на каждые 25 мм толщины изделия. Чем больше углерода и других примесей в стали, тем медленнее нагревают ее при отжиге во избежание возникновения сильных напряжений и образования трещин в металле.

Разновидностью полного отжига является изотермический отжиг, который чаще всего применяется для легированных штамповых сталей. Процесс изотермического отжига заключается в следующем: заготовку нагревают до указанной температуры полного отжига, при этой температуре выдерживают 1/5 часть времени, затрачиваемого на нагрев, после чего сравнительно быстро охлаждают до температуры 600—700° С и при этой температуре выдерживают от 30 до 60 мин, затем охлаждают на воздухе.

Нормализация применяется по отношению к низкоуглеродистым штамповым сталям и часто заменяет отжиг. Нормализация способствует установлению мелкозернистой и однородной структуры заготовки, улучшает обрабатываемость резанием, снимает наклеп с поверхностного слоя заготовок, подвергшихся ковке.

Закалка является самым распространенным процессом термической обработки стали. Она необходима для повышения твердости и износостойкости детали оснастки. Закалка производится после завершения механической обработки деталей, перед их чистовым шлифованием и полированием. Качество закалки зависит от правильного выбора температуры нагрева, времени выдержки и скорости охлаждения.

Температура нагрева под закалку зависит от химического состава стали. Нагрев деталей должен быть достаточно медленным, чтобы не возникли в металле напряжения, вызывающие трещины. Нагрев до повышенных температур не увеличивает твердость стали. Такой нагрев вызывает рост зерна, ухудшает прочность, снижает пластичность, усиливает деформацию и создает опасность образования трещин.

Время нагрева зависит от химического состава стали, от формы и размеров детали. Если нагрев производится в электрических печах, то время нагрева рекомендуется выдерживать в пределах 15—20 мин на 1 мм сечения детали, а при нагреве в соляных ваннах скорость нагрева должна составлять 0,5 мин на 1 мм сечения.

Время выдержки должно быть достаточным, чтобы весь процесс внутренних превращений в стали завершился полностью. Продолжительность выдержки рекомендуется примерно равной 1/4 времени нагрева.

Условия охлаждения при закалке имеют большое влияние на качество закалки. Охлаждение в воде создает большую твердость, но в условиях полной прокаливаемости вызывает повышенные внутренние напряжения и деформацию, что ведет к образованию трещин.

При закалке инструментальных углеродистых сталей, для получения высокой твердости и меньшей деформации, условия охлаждения выбирают в зависимости от сечения закаливаемой детали. Детали малого сечения толщиной (диаметром) до 15 мм даже при быстром переносе в охлаждающую среду успевают частично охладиться на воздухе, что затрудняет получение однородной и высокой твердости. Детали толщиной (диаметром) более 30 мм получают чрезмерно тонкий поверхностный закаленный слой с резким переходом к мягкой сердцевине.

На практике стараются не доводить закаливаемую деталь до полного охлаждения в активной охлаждающей среде (воде, растворах солей или щелочей), а, наоборот, доведя охлаждение до 300° С, дальше применяют замедленное охлаждение .на воздухе или в сухом песке. Это способствует выравниванию структурных напряжений, а твердость, полученная при закалке, практически не снижается.

Углеродистые инструментальные стали не обладают полной прокаливаемостью (они прокаливаются на глубину лишь 10—12 мм) и это обстоятельство используется в тех случаях, когда нужно получить поверхностно твердую деталь с мягкой, удароустойчивой сердцевиной. В отдельных случаях с этой целью применяют так называемую ступенчатую закалку, осуществляемую путем быстрого охлаждения последовательно в двух различных охлаждающих средах. Первой охлаждающей средой являются растворы солей, а второй — масло, подогретое до температуры 40° С. Достоинством такого способа закалки является уменьшение термических напряжений, а следовательно, трещин и коробления, а также хорошее сочетание высокой вязкости с твердостью. Ступенчатую закалку применяют для тонких деталей штампов (сечением до 10 мм) из углеродистых инструментальных сталей и более толстых деталей (сечением До 30 мм) из легированных штамповых сталей.

Наиболее энергичной закаливающей (охлаждающей) средой является холодная вода. Повышение температуры воды или масла уменьшает скорость охлаждения и ослабляет закаливающее влияние жидкости. Поэтому очень важно поддерживать постоянную температуру охлаждающей жидкости. Для этого закалку проводят в проточной воде или ваннах, жидкость которых охлаждается при помощи змеевиков с проточной холодной водой.

Отпуск. Является завершающей операцией термической обработки деталей оснастки. Рекомендуется производить отпуск непосредственно вслед за закалкой, пока закаленный металл не разрушен напряжениями, возникшими при закалке.

Читать еще:  Для безопасности и комфорта – перила из металла

Различают три вида отпуска: низкий, средний и высокий.

Низкий отпуск производится с целью снятия напряжений в закаленной детали. Он почти не оказывает влияния на твердость стали, структура ее остается неизменной. Нагрев детали производят медленно до температуры 150—250° С и так же медленно охлаждают.

Средний отпуск имеет целью снятие напряжений и получение более вязкой структуры в стали. Нагрев закаленных деталей производят в интервале 250—450° С. Сталь после такого отпуска несколько теряет свою твердость, «о получает более высокие механические свойства.

Высокий отпуск осуществляют нагревом закаленной детали до 500—650° С, при этом почти полностью снимаются внутренние напряжения и улучшается структура кристаллов в металле. Однако твердость закалки значительно снижается, особенно для углеродистых инструментальных сталей.

Двойная термическая обработка, заключающаяся в закалке стали и ее последующем высоком отпуске, носит название улучшения.

В процессе отпуска важно добиться заданной температуры и обеспечить выдержку при ней. Продолжительность процесса 30—60 мин. Скорость охлаждения после отпуска существенного значения не имеет. Лишь для некоторых марок легированных сталей, у которых наблюдается отпускная хрупкость (снижение ударной вязкости после отпуска), применяют ускоренное охлаждение в воде или в масле.

Старение представляет собой процесс снятия напряжений в металле, возникших в результате механической обработки. Оно заключается в медленном нагреве до низких температур (120—160° С) и выдержке при этих температурах. Применяется старение преимущественно после чернового шлифования при изготовлении деталей, подверженных деформации (тонкие пуансоны, пластины матриц штампов).

Технология закалки и отпуска стали

Термическая обработка сталей – одна из самых важных операций в машиностроении, от правильного проведения которой зависит качество выпускаемой продукции. Закалка и отпуск сталей являются одними из разнообразных видов термообработки металлов.

Тепловое воздействие на металл меняет его свойства и структуру. Это позволяет повысить механические свойства материала, долговечность и надежность изделий, а также уменьшить размеры и массу механизмов и машин. Кроме того, благодаря термообработке, для изготовления различных деталей можно применять более дешевые сплавы.

Термообработка стали заключается в тепловом воздействии на металл по определенным режимам ля изменения его структуры и свойств.

К операциям термообработки относятся:

  • отжиг;
  • нормализация;
  • старение;
  • закалка стали и отпуск стали (и пр.).

Термообработка стали: закалка отпуск – зависит от следующих факторов:

  • температуры нагрева;
  • времени (скорости) нагрева;
  • продолжительности выдержки при заданной температуре;
  • скорости охлаждения.

Закалка

Закалка стали – это процесс термообработки, суть которого заключается в нагреве стали до температуры выше критической с последующим быстрым охлаждением. В результате этой операции повышаются твердость и прочность стали, а пластичность снижается.

При нагреве и охлаждении сталей происходит перестройка атомной решетки. Критические значения температур у разных марок сталей неодинаковы: они зависят от содержания углерода и легирующих примесей, а также от скорости нагрева и охлаждения.

После закалки сталь становится хрупкой и твердой. Поверхностный слой изделий при нагреве в термических печах покрывается окалиной и обезуглероживается тем более, чем выше температура нагрева и время выдержки в печи. Если детали имеют малый припуск для дальнейшей обработки, то брак этот является неисправимым. Режимы закалки закалки стали зависят от ее состава и технических требований к изделию.

Охлаждать детали при закалке следует быстро, чтобы аустенит не успел превратиться в структуры промежуточные (сорбит или троостит). Необходимая скорость охлаждения обеспечивается посредством выбора охлаждающей среды. При этом чрезмерно быстрое охлаждение приводит к появлению трещин или короблению изделия. Чтобы этого избежать, в интервале температур от 300 до 200 градусов скорость охлаждения надо замедлять, применяя для этого комбинированные методы закалки. Большое значение для уменьшения коробления изделия имеет способ погружения детали в охлаждающую среду.

Нагрев металла

Все способы закалки стали состоят из:

  • нагрева стали;
  • последующей выдержки для достижения сквозного прогрева изделия и завершения структурных превращений;
  • охлаждения с определенной скоростью.

Изделия из углеродистой стали нагревают в камерных печах. Предварительный подогрев в этом случае не требуется, так как эти марки сталей не подвергаются растрескиванию или короблению.

Сложные изделия (например, инструмент, имеющий выступающие тонкие грани или резкие переходы) предварительно подогревают:

  • в соляных ваннах путем двух-или трехкратного погружения на 2 – 4 секунды;
  • в отдельных печах до температуры 400 – 500 градусов по Цельсию.

Нагрев всех частей изделия должен протекать равномерно. Если это невозможно обеспечить за один прием (крупные поковки), то делаются две выдержки для сквозного прогрева.

Если в печь помещается только одна деталь, то время нагрева сокращается. Так, например, одна дисковая фреза толщиной 24 мм нагревается в течение 13 минут, а десять таких изделий – в течение 18 минут.

Защита изделия от окалины и обезуглероживания

Для изделий, поверхности которых после термообработки не шлифуются, выгорание углерода и образование окалины недопустимо. Защищают поверхности от подобного брака применением защитных газов, подаваемых в полость электропечи. Разумеется, такой прием возможен только в специальных герметизированных печах. Источником подаваемого в зону нагрева газа служат генераторы защитного газа. Они могут работать на метане, аммиаке и других углеводородных газах.

Если защитная атмосфера отсутствует, то изделия перед нагревом упаковывают в тару и засыпают отработанным карбюризатором, чугунной стружкой (термисту следует знать, что древесный уголь не защищает инструментальные стали от обезуглероживания). Чтобы в тару не попадал воздух, ее обмазывают глиной.

Соляные ванны при нагреве не дают металлу окисляться, но от обезуглероживания не защищают. Поэтому на производстве их раскисляют не менее двух раз в смену бурой, кровяной солью или борной кислотой. Соляные ванны, работающие на температурах 760 – 1000 градусов Цельсия, весьма эффективно раскисляются древесным углем. Для этого стакан, имеющий множество отверстий по всей поверхности, наполняют просушенным углем древесным, закрывают крышкой (чтобы уголь не всплыл) и после подогрева опускают на дно соляной ванны. Сначала появляется значительное количество языков пламени, затем оно уменьшается. Если в течение смены таким способом трижды раскислять ванну, то нагреваемые изделия будут полностью защищены от обезуглероживания.

Степень раскисления соляных ванн проверяется очень просто: обычное лезвие, нагретое в ванне в течение 5 – 7 минут в качественно раскисленной ванне и закаленное в воде, будет ломаться, а не гнуться.

Охлаждающие жидкости

Основной охлаждающей жидкостью для стали является вода. Если в воду добавить небольшое количество солей или мыла, то скорость охлаждения изменится. Поэтому ни в коем случае нельзя использовать закалочный бак для посторонних целей (например, для мытья рук). Для достижения одинаковой твердости на закаленной поверхности необходимо поддерживать температуру охлаждающей жидкости 20 – 30 градусов. Не следует часто менять воду в баке. Совершенно недопустимо охлаждать изделие в проточной воде.

Недостатком водяной закалки является образование трещин и коробления. Поэтому таким методом закаливают изделия только несложной формы или цементированные.

  • При закалке изделий сложной конфигурации из конструкционной стали применяется пятидесятипроцентный раствор соды каустической (холодный или подогретый до 50 – 60 градусов). Детали, нагретые в соляной ванне и закаленные в этом растворе, получаются светлыми. Нельзя допускать, чтобы температура раствора превышала 60 градусов.

Режимы

Пары, образующиеся при закалке в растворе каустика, вредны для человека, поэтому закалочную ванну обязательно оборудуют вытяжной вентиляцией.

Следует остерегаться попадания воды в масляную ванну, так как это может привести к растрескиванию изделия. Что интересно: в масле, разогретом до температуры выше 100 градусов, попадание воды не приводит к появлению трещин в металле.

Недостатком масляной ванны является:

  1. выделение вредных газов при закалке;
  2. образование налета на изделии;
  3. склонность масла к воспламеняемости;
  4. постепенное ухудшение закаливающей способности.
  • Стали с устойчивым аустенитом (например, Х12М) можно охлаждать воздухом, который подают компрессором или вентилятором. При этом важно не допускать попадания в воздухопровод воды: это может привести к образованию трещин на изделии.
  • Ступенчатая закалка выполняется в горячем масле, расплавленных щелочах, солях легкоплавких.
  • Прерывистая закалка сталей в двух охлаждающих средах применяется для обработки сложных деталей, изготовленных из углеродистых сталей. Сначала их охлаждают в воде до температуры 250 – 200 градусов, а затем в масле. Изделие выдерживается в воде не более 1 – 2 секунд на каждые 5 – 6 мм толщины. Если время выдержки в воде увеличить, то на изделии неизбежно появятся трещины. Перенос детали из воды в масло следует выполнять очень быстро.
Читать еще:  Как загнуть трубу из нержавейки: основные способы и приемы

Вам нужно быстро и качественно нарезать металл? Воспользуйтесь плазменной резкой! Как правильно ее выполнять, читайте в этой статье.

Если вас интересует, как сделать токарную обработку металлических изделий, читайте статью по https://elsvarkin.ru/obrabotka-metalla/tokarnaya-obrabotka-metalla-obshhie-svedeniya/ ссылке.

Процесс отпуска

Отпуску подвергаются все закаленные детали. Это делается для снятия внутренних напряжений. В результате отпуска несколько снижается твердость и повышается пластичность стали.

В зависимости от требуемой температуры отпуск производится :

  • в масляных ваннах;
  • в селитровых ваннах;
  • в печах с принудительной воздушной циркуляцией;
  • в ваннах с расплавленной щелочью.

Температура отпуска зависит от марки стали и требуемой твердости изделия, например, инструмент, для которого необходима твердость HRC 59 – 60, следует отпускать при температуре 150 – 200 градусов. В этом случае внутренние напряжения уменьшаются, а твердость снижается незначительно.

Быстрорежущая сталь отпускается при температуре 540 – 580 градусов. Такой отпуск называют вторичным отвердением, так как в результате твердость изделия повышается.

Изделия можно отпускать на цвет побежалости, нагревая их на электроплитах, в печах, даже в горячем песке. Окисная пленка, которая появляется в результате нагрева, приобретает различные цвета побежалости, зависящие от температуры. Прежде чем приступать к отпуску на один из цветов побежалости, надо очистить поверхность изделия от окалины, нагара масла и т. д.

Обычно после отпуска металл охлаждают на воздухе. Но хромоникелевые стали следует охлаждать в воде или масле, так как медленное охлаждение этих марок приводит к отпускной хрупкости.

Нормализация стали: режимы, температура, процесс

Термическую обработку применяют для устранения напряжений, оставшихся в изделии после сварки, а также для улучшения структуры металла сварного шва. После сварки или в процессе сварки применяют такие виды термической обработки, как отжиг, нормализация, отпуск.

Нагрев при отжиге изделия в предварительной печи ведут постепенно. Для низко и среднеуглеродистых сталей температура достигает 600-680°С. При этой температуре сталь становится пластичной, и напряжения снижаются. После нагрева следует выдержка при достигнутой температуре из расчета 2,5 минуты на 1 мм толщины свариваемой детали, но не менее 30 минут. Затем изделие охлаждается вместе с печью.

Существуют и другие виды отжига: местный и полный отжиг. Режимы отжигов выбирают согласно справочной литературе. Для разных сталей применяют свои технологические параметры отжига.

Нормализация отличается от отжига тем, что после отжига сваренную конструкцию охлаждают на спокойном воздухе. После нормализации сохраняется мелкозернистая структура металла, что позволяет обеспечить его относительно высокую прочность и твердость, но без напряженного состояния.

Стали с высоким содержанием углерода в процессе сварки закаливаются, возрастает их твердость и хрупкость. Такие изделия из углеродистых сталей подвергают нормализации с последующим отпуском. В этом случае нагревание производят до 400-700°С, и после этого сваренные детали медленно охлаждают.

При газовой сварке сталей термическая обработка служит средством повышения пластичности металла шва. В некоторых случаях участки шва нагревают до светло-красного цвета каления и в этом состоянии проковывают. Зерна металла измельчаются, пластичность и вязкость повышаются. Во избежание появления наклепа (новое напряженное состояние) проковку следует прекратить при остывании металла до темно-красного цвета. После проковки необходимо провести повторную нормализацию.

Режимы термообработки стали

  1. Посадка в «холодную» или нагретую печь до Т=200°С.
  2. Нагрев с производственной скоростью до Т=300°С.
  3. Выдержка при температуре 300+25°С на протяжении 1-2 часов.
  4. Нагрев со скоростью не более 70°С в час до Т=590°С.
  5. Выдержка при температуре 590°С ± 15°С назначается из расчета 1 час на каждые 25 мм наибольшего сечения сварного шва конструкции с округлением в большую сторону до целого часа.

В случае заварки выборок выборка берется из расчета 1 час на 25 мм глубины выборки. Началом выдержки следует считать время, когда показания печных или подставных термопар будут находиться в интервале 590°С ± 15°С. Примечание: При наличии в садке конструкций разных толщин выдержка назначается по максимальной толщине.

Термическая обработка аустенитных сталей, типа Х18Н10Т после сварки, для которых требуется испытание на МКК

  1. Посадка в «холодную» или нагретую печь до Т=300°С.
  2. Нагрев со скоростью не более 100-120°С в час до Т=850°С.
  3. Выдержка при температуре 850°С для толщин:
    • ⌀ = 10 мм — 2 часа,
    • ⌀ = 20 мм — 4 часа,
    • ⌀ = 30 мм — 6 часов,
    • ⌀ = 50 мм — 8 часов,
    • свыше 50 мм — 10 часов,
  4. Охлаждение со скоростью не более 40°С в час до Т=200°С, дальнейшее охлаждение на воздухе.

Примечание: Время выдержки выбирается по наибольшей толщине в конструкции.

Термическая обработка для конструкций из углеродистых стали и сталей 08Х13 после сварки электродами ЭА-39519

  1. Посадка в «холодную» или нагретую печь до Т-300°С.
  2. Нагрев с производственной скоростью до Т=300°С.
  3. Выдержка при температуре 300°С — 1 час.
  4. Нагрев со скоростью не более 50°С в час до Т=680°С.
  5. Выдержка при температуре 680°С ± 10°С для толщин:
    • ⌀ = 4-50 мм — 3 часа,
    • ⌀ = 60-80 мм — 5 часов,
    • ⌀ = 90 мм — 8 часов.
  6. Охлаждение со скоростью не более 40°С в час до Т=200°С, дальнейшее охлаждение на воздухе.

Примечание: Время выдержки выбирается по наибольшей толщине в конструкции.

Термическая обработка для конструкций из углеродистых и низколегированных сталей марок СТ3сп, Ст3пс, 20, 25, 30, 25Л, ЗОЛ, 20К, 22К, 09Г2С, 15ГС, 16ГС, 20ГСЛ, 10ХСНД, 08ГДНФЛ

  1. Посадка в «холодную» или нагретую печь до Т=200°С.
  2. Нагрев с производственной скоростью до Т=300°С.
  3. Выдержка при температуре 300°С ± 25°С на протяжении 1-2 часов.
  4. Нагрев со скоростью не более 70°С в час до Т=590°С.
  5. Выдержка при температуре 590°С ± 15°С назначается из расчета 1 час на каждые 25 мм наибольшего сечения сварного шва конструкции с округлением в большую сторону до целого часа.

В случае заварки выборок выборка берется из расчета 1 час на 25 мм глубины выборки. Началом выдержки следует считать время, когда показания печных или подставных термопар будут находиться в интервале 590°С ± 15°С. Примечание: При наличии в садке конструкций разных толщин, выдержка назначается по максимальной толщине.

Промежуточная термическая обработка для конструкций из стали ОбХ12НЗД и О6Х12НЗД-Л, после сварки электродами ЦЛ-51

  1. Посадка в «холодную» или нагретую печь до Т=200°С.
  2. Нагрев со скоростью не более 70°С в час до Т=620°С ± 10°С.
  3. Выдержка при температуре 620°С ± 10°С для толщин:
    • ⌀ = 40-70 мм — 4 часа,
    • ⌀ = 80 мм — б часов,
    • ⌀ = 100 мм — 8 часов,
    • ⌀ = 200 мм 10 часов,
    • ⌀ = З00 мм — 18 часов.
  4. Охлаждение со скоростью не более 40°С в час до Т=150°С, дальнейшее охлаждение на воздухе.

Примечание: Время выдержки выбирается по наибольшей толщине в конструкции.

Окончательная термическая обработка для конструкций из стали ОБХ12НЗД и О6Х12НЗД-Л, после сварки электродами ЦЛ-51

  1. Посадка в «холодную» или нагретую печь до Т=200°С.
  2. Нагрев со скоростью не более 70°С в час до Т=630°С ± 10°С.
  3. Выдержка при температуре 630°С ± 10°С для толщин:
    • ⌀ = 40-70 мм — 4 часа,
    • ⌀ = 80 мм — 5 часов,
    • ⌀ = 100 мм – 6 часов,
    • ⌀ = 200 мм — 10 часов,
    • ⌀ = 300 мм — 18 часов.
  4. Охлаждение со скоростью не более 40°С в час до Т=150°С, дальнейшее охлаждение на воздухе.

Примечание: Время выдержки выбирается по наибольшей толщине в конструкции.

Термическая обработка для конструкций из стали 08Х13 и 12Х13, после сварки электродами марки Э-12Х13

  1. Посадка в нагретую печь до Т=300°С.
  2. Нагрев со скоростью не более 70°С в час до Т=710°С.
  3. Выдержка при температуре 710°С ± 10°С для толщин:
    • ⌀ = 4-8 мм — 3 часа,
    • ⌀ = 10-15 мм — 4 часа,
    • ⌀ = 20-30 мм — 5 часов,
    • ⌀ = 40 мм — 6 часов,
  4. Охлаждение со скоростью не более 40°С в час до Т=200°С, дальнейшее охлаждение на воздухе.

Примечание: Время выдержки выбирается по наибольшей толщине в конструкции.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector