Помогнете на развитието на сайта, споделяйки статията с приятели!

Без топлинна обработка при работа с метали не може да се направи. Защото колко добре е извършена топлинната обработка зависи от качествените характеристики на металния продукт. Неговата здравина и издръжливост в експлоатация. В тази статия можете да научите как правилно да провеждате топлинна обработка (втвърдяване) на стоманени продукти.

Втвърдяване на стомана

Втвърдяването е термична обработка за метал. Състои се от нагряване на метала до критична температура, при която кристалната решетка на материала се променя, или до температура, при която фазата се разтваря в матрицата, която съществува при ниска температура.

Важно е да разберете:

  • След достигане на критичната температура, металът се подлага на бързо охлаждане.
  • След втвърдяване, стоманата придобива структурата на мартензит (от името на Адолф Мартенс) и следователно става твърда.
  • Поради втвърдяването, якостта на стоманата се увеличава. Металът става още по-твърд и по-устойчив на износване.
  • Необходимо е да се разграничи обичайното охлаждане на материала и охлаждане, за да се получи излишък от свободни работни места.

Режимите на охлаждане се различават по скоростта на процеса и температурата на нагряване. Съществуват и разлики в продължителността на експозицията при дадена температура и скорост на охлаждане.

Изборът на температура за втвърдяване

Решението за температурата, при която се извършва охлаждането на метала, се дължи на химическия състав на стоманата

Втвърдяването е от два вида:

  • попълване;
  • непълна.

Водени от диаграмата на критичните точки, може да се види, че по време на процеса на пълно втвърдяване хипоевтектоидната стомана трябва да се загрява над Ас3 с 30-50 градуса по Целзий . В резултат на това стоманата ще има еднаква структура на аустенит. Впоследствие, под въздействието на охлаждащия процес, той ще се превърне в мартензит.

Фигура № 1. Критични точки .

Непълното втвърдяване се използва по-често за инструментална стомана. Целта на непълното втвърдяване е да се достигне температурата, при която протича процесът на образуване на излишните фази. Нагряването на стоманата става в температурния интервал от Ac1 - Ac2 . В същото време, известно количество ферит, останало след втвърдяване на стоманата, ще остане в структурата на мартензита.

За втвърдяване на про-евтектоидната стомана, по-добре е да се придържате към температура 20–30 градуса повече от Ac1 - непълно охлаждане. Поради това, при нагряване и охлаждане, цементитът ще остане, което увеличава твърдостта на мартензита. По време на втвърдяването проеутектоидната стомана не трябва да се нагрява над нормалната си температура. Това може да повлияе на твърдостта.

Скорост на охлаждане

Структурата на мартензита се получава с бързото охлаждане на аустенита в момент, когато температурата на стоманата допринася за най-малка стабилност на аустенита (около 650-550 градуса).

При преминаване към температурна зона, в която настъпва мартензитна трансформация (под 240 градуса), се прилага бавно охлаждане. В резултат на това получените структурни напрежения се изравняват, докато твърдостта на получения мартенсит не намалява.

За успешна термична обработка е много важно да се избере втвърдяващата среда. Често като охлаждаща среда могат да се използват следните:

  • вода;
  • разтвор на натриев хидроксид (5-10%) или сол;
  • минерално масло.

За втвърдяване на въглеродна стомана е по-добре да се използва вода, чиято температура е 18 градуса. За закаляване на легирана стомана подходящо масло.

Характеристики на стоманата: закаляемост и закаляемост

Не смесвайте важни характеристики на стоманата - закаляемост и закаляемост.

закаляване

Тази характеристика показва способността на стоманата да получи твърдост след втвърдяване. Има видове стомана, които трудно се охлаждат и след процеса на топлинна обработка стоманата става недостатъчно твърда. Те казват за такъв материал - „Не приех закаляването“.

Способността за твърдост в мартензита се свързва със степента на изкривяване на нейната кристална решетка. По-ниското съдържание на въглерод в мартензита допринася за по-малко изкривяване на кристалната решетка и следователно твърдостта на стоманата ще бъде по-ниска. Ако стоманата съдържа въглерод по-малко от 0, 3%, тогава втвърдяването на такава сплав е ниско и обикновено такива сплави не се подлагат на охлаждане.

закаляване

Тази характеристика може да покаже колко дълбоко стоманата се е втвърдила. При втвърдяване, повърхността на стоманената част се охлажда по-бързо от сърцевината . Това е така, защото повърхността е в пряк контакт с охлаждащата течност, която отнема топлина. Централната част на стоманената част пренася топлината си през дебелината на метала и повърхността, където се абсорбира от охлаждащата течност.

Втвърдяването се влияе от критичната скорост на втвърдяване - колкото по-ниска е тя (скорост), толкова по-дълбоко се калцира стоманата. Например, едрозърнестата стомана, която има ниска критична скорост на закаляване, се калцинира по-дълбоко от финозърнестата стомана, която има висока критична скорост на закаляване.

Дълбочината на закаляемост зависи от първоначалната структура на закалената сплав, температурата на нагряване и средата за охлаждане. Втвърдяването на стоманата се определя от счупване, микроструктура и твърдост.

Видове закаляване на стомана

Има много начини за втвърдяване на метала. Изборът им се дължи на състава на стоманата, естеството на продукта, необходимата твърдост и условията на охлаждане. Често се използва стъпка, изотермично и леко втвърдяване.

Втвърдяване в една среда

По отношение на графиката на кривите на охлаждане за различни методи на втвърдяване, можете да видите, че крива 1 съответства на закаляване в същата среда, като е лесно да се извърши такова втвърдяване. Въпреки това, тя не е подходяща за всяка стоманена част. Благодарение на бързото понижаване на температурата, стоманата с променливо напречно сечение в температурния диапазон настъпва неравномерност на температурата и голямо вътрешно напрежение. От това, стоманената част може да се деформира и напука.

Фигура № 2. Криви на охлаждане .

Високото съдържание на въглерод в стоманените части може да предизвика обемни промени в структурните напрежения, което от своя страна заплашва с появата на пукнатини.

Zaevtektoidny стомана, с проста форма, по-добре е да се втвърди в същата среда. За охлаждане на по-сложни форми се използва охлаждане в две среди или закаляване на стъпки.

Втвърдяването в две среди (на фигура 2, това е крива 2) се използва за инструменти, изработени от високо въглеродна стомана. Самият метод е, че стоманата първо се охлажда във вода до 300-400 градуса, след което се прехвърля в мазна среда, където пристига, докато се охлади напълно.

Степен на втвърдяване

При стъпково втвърдяване (крива 3), стоманената част първоначално се поставя в солена баня. Температурата на самата баня трябва да бъде по-висока от температурата, при която настъпва мартензитна трансформация (240-250 градуса) . След солната баня стоманата се смесва с масло или във въздуха. С помощта на стъпково втвърдяване не можете да се страхувате, че частта е изкривена или се образуват пукнатини.

Липсата на такова охлаждане предполага, че тя може да се използва само за заготовки от въглеродна стомана с малка част (8–10 mm). Стъпковото закаляване може да се използва за части, изработени от легирана стомана с голямо напречно сечение (до 30 мм).

Изотермично втвърдяване

Кривата 4 съответства на изотермичното втвърдяване на графиката. Въпреки това, в гореща вана стоманата е остаряла по-дълго. Това се прави по такъв начин, че да предизвика пълното разпадане на аустенит . На диаграмата скоростта на затвора е показана на S-образната линия с a и b точки. Стоманата, която е претърпяла изотермично втвърдяване, може да се охлажда при всички случаи. Охлаждащата среда може да служи като стопени соли.

Предимства на изотермичното втвърдяване:

  • стомана почти не се закопчава;
  • не се появяват пукнатини;
  • вискозитет.

Ярко втвърдяване

За извършване на такова закаляване се изисква специално оборудвана пещ, оборудвана със защитна среда. При производството, за да се получи чиста и светла повърхност за закалена стомана, трябва да се използва етапно закаляване. След това сплавта се охлажда в стопена каустична алкална основа. Преди процеса на втвърдяване стоманената част се нагрява в солна баня с натриев хлорид с температура 30-50 градуса над точка Ас1 (виж “Схема на критичните точки”). Охлаждането на частта се извършва във ваната на 180–200 градуса. Охлаждащата среда е смес, състояща се от 75% смес от калиев хидроксид, 25% натриев хидроксид, към която се добавят 6–8% вода (от теглото на сол).

Охлаждане със самостоятелна ваканция

Използва се при производството на инструментална стомана. Основната идея на закаляването е да се отстрани стоманената част от охлаждащата среда, докато се охлади напълно. Припадъкът настъпва в определен момент. Определено количество топлина се съхранява в сърцевината на стоманената част. За негова сметка, и направи последващ отпуск . След като стоманеният продукт достигне необходимата температура за закаляване поради вътрешна топлина, стоманата се поставя в охлаждащ флуид за окончателно охлаждане.

R Фиг. 3 - T е лицето на приливите .

Ваканцията се контролира от цветовете на оттенъка (виж Фигура № 3), които се образуват на гладка метална повърхност при 220-330 градуса.

С помощта на самозалепващо закаляване се правят чукчета, длета, чукове и други инструменти, които изискват висока твърдост на повърхността, като същевременно поддържат вътрешен вискозитет.

Методи за охлаждане по време на втвърдяване

По време на бързото охлаждане на стоманените продукти по време на закаляването съществува риск от големи вътрешни напрежения, което води до изкривяване на материала, а понякога и от пукнатини. За да се избегне това, където е възможно, е по-добре да се охладят стоманените части в масло. Въглеродната стомана, за която такова охлаждане е невъзможно, се охлажда най-добре във вода.

В допълнение към охлаждащата среда, вътрешното напрежение на стоманените изделия се влияе от начина, по който те са потопени в охлаждащата среда. А именно:

  • продукти с дебела и тънка част, по-добре е да се потопи в охлаждащия флуид, първо с обемиста част;
  • ако продуктът има продълговата форма (свредла, кранове), трябва да се потопите строго вертикално, в противен случай може да се деформира.

Понякога се изисква да се втвърди не цялата част, а само част от нея. След това се прилага местно втвърдяване. Продуктът не се нагрява напълно, но цялата част се потапя в охлаждащата течност.

Дефекти по време на втвърдяване на стомана

  1. Недостатъчна твърдост . Възниква, ако е имало ниска температура на загряване, бавна скорост на затвора при работна температура или е настъпила недостатъчна скорост на охлаждане. Можете да го поправите: прилагайте по-енергична среда; направете отгряване и след това втвърдете.
  2. Прегряване . Оказва се, ако стоманената част се нагрява до температура, която надвишава допустимата. При прегряване се образува груба структура, което води до нестабилност на детайла. Можете да го поправите: чрез закаляване и втвърдяване при подходяща температура.
  3. Изгаряне Когато стоманената част се нагрява до висока температура близо до точката на топене (1200-1300 градуса) в окислителна атмосфера. Кислородът прониква в стоманени продукти, оксидите се образуват на границите на зърната. Такава стомана не се коригира.
  4. Окисляване и декарбонизация . В този случай оксиди (оксиди) се образуват на повърхността на стоманените части, а въглеродът изгаря в повърхностните слоеве на стоманата. Този брак не може да бъде фиксиран. За да предотвратите брака, използвайте фурни със защитна атмосфера.
  5. Свиване и пукнатини . Появяват се поради вътрешни напрежения. Пукнатините са непоправим дефект. Деформирането може да се отстрани чрез изправяне или изправяне.

заключение

Най-важното нещо в закаляването на метал е ясната привързаност към технологията. Всяко отклонение от страната води до нежелани последствия. Ако правите всичко правилно, тогава дори у дома можете да извършите процеса на втвърдяване на стомана.

Помогнете на развитието на сайта, споделяйки статията с приятели!

Категория:

Металообработване