XXIX. Закаливаемость и прокаливаемость

Под закаливаемостью понимают способность стали приобретать высокую твердость после закалки. Такая способность зависит главным образом от содержания углерода в стали: чем больше углерода, тем выше твердость. Объясняется это тем, что с повышением содержания углерода увеличивается число атомов, насильственно удерживаемых при закалке в атомной решетке железа. Иными словами, увеличивается степень пересыщения твердого раствора углерода в железе. В результате возрастают внутренние напряжения, что, в свою очередь, способствует увеличению числа дислокаций и возникновению блочной структуры.

Под прокаливаемостью понимают глубину проникновения закаленной зоны, т. е. свойство стали закаливаться на определенную глубину от поверхности. Если, например, сверло диаметром 50 мм, изготовленное из инструментальной углеродистой стали, закалить в воде, а затем замерить твердость его в поперечном сечении, то окажется, что во внутренней зоне, расположенной вдоль оси сверла (сердцевине), твердость будет почти такой же, как до закалки, в то время как в наружной зоне, расположенной у поверхности, твердость резко повысится. Проверив затем микроструктуру, можно будет убедиться, что в сердцевине она будет перлитного типа, а у поверхности — мартенситного

Глубина проникновения закаленной зоны, т. е. прокаливаемость, зависит главным образом от химического состава стали. С повышением содержания углерода до 0,8% прокаливаемость стали повышается. Дальнейшее повышение его содержания несколько снижает прокаливаемость.

XXX. Отжиг I рода: диффузионный, рекристаллизационный, отжиг для снятия напряжений

1) Диффузиционный отжиг (гомогенизация) – применяется для устранения дендритной ликвации (химической неоднородности). Выполняется при выс температуре (1050-1100) и большом времени (10-15 часов)

2) Рекристализационный отжиг применяется для устранения деформированных зерен.

3) Используется как промежуточная операция для снятия наклепа – напряжения.

XXXI. Отжиг II рода: полный, неполный, нормализационный

Полный отжиг заключается в нагреве стали на 30–50 °C выше верхней критической точки для полного превращения структуры стали в аустенит и последующем медленном охлаждении до 500–600 °C для образования феррита и перлита. Скорость охлаждения для углеродистых сталей около 50–100 °C/ч. Если охлаждение ведётся на воздухе, происходит нормализация.

Неполный отжиг заключается в нагреве до температур между нижней и верхней критическими точками и последующем медленном охлаждении.

XXXII. Закалка: выбор температуры, продолжительности нагрева, защитной среды, охлаждающей среды

Температура нагрева под закалку зависит от химического состава стали. Для углеродистых сталей ее выбирают, пользуясь диаграммой состояния сплавов.

Нагрев деталей должен быть достаточно медленным, чтобы не возникли напряжения и трещины. Время нагрева зависит от химического состава стали, от формы и размеров деталей. Если нагрев производится в соляных ваннах, то скорость нагрева рекомендуется 0,5 мин на 1 мм сечения, если деталь нагревают в электрических печах, то время нагрева рекомендуется 15—20 мин на 1 мм сечения образца. Время выдержки должно быть достаточным, чтобы весь процесс превращения перлита в аустенит завершился полностью. Продолжительность выдержки обычно рекомендуют 25% общего времени нагрева.

Охлаждение детали является наиболее ответственным этапом операции. Скорость охлаждения должна быть такой, чтобы обеспечить получение нужной структуры —мартенсита, троостита или сорбита, т. е. обеспечить необходимые механические свойства обрабатываемой детали.

В зоне температур мартенситного превращения, т. е. ниже 300° С, наоборот, выгоднее применять замедленное охлаждение, так как структурные напряжения успевают выравниваться, а твердость образовавшегося мартенсита при выдержке ниже точки Мк практически не снижается.

Для закалки среднеуглеродистых сталей можно рекомендовать воду с температурой 18° С, а для большинства остальных сталей — масло.

XXXIII. Способы закалки: в одном охладителе, прерывистая, ступенчатая, изотермическая и др. Обработка холодом

Ступенчатая закалка производится путем быстрого охлаждения последовательно в двух различных охлаждающих средах. Первой охлаждающей средой являются расплавленные соли или масло с температурой на 20—30° С выше температуры начала мартенситного превращения (точка Мн) для данной стали. В горячей среде деталям дают кратковременную выдержку.

Изотермическая закалка так же, как и ступенчатая, производится в двух охлаждающих средах. Температура горячей среды (соляные, селитровые или щелочные ванны) различна: она зависит от химического состава стали, но всегда (на 20—100° С) выше точки мартенситного превращения для данной стали.

Прерывистая закалка (в двух средах). Изделие, закаливаемое по этому способу, сначала быстро охлаждают в воде до температуры несколько выше точки Мн, а затем быстро переносят в менее интенсивный охладитель (например, в масло или на воздух), в котором оно охлаждается до 200С. Такой способ закалки называют закалкой через воду в масло.

Для устранения остаточного аустенита после закалки охлаждение продолжается до минусовых температур, т.е. обработка холодом продолжает закалочное охлаждение, прерванное при комнатной температуре. Обычно для обработки холодом требуются температуры не ниже -80С.

XXXIV. Отпуск: низкий, средний, высокий. Улучшение

Цель отпуска – снять напряжение после закалки, чем выше содержание углерода, тем выше закалочное напряжение

1) Низкий – 150 – 250С – применяют для инструментальных и цементуемых сталей,<0,3%С

2) Средний – 350-450С – для рессорно-пружинных сталей 0,5%-0,7%С

3) Высокий – 550-650С – для среднеуглеродистых сталей 0,3% до 0,5%С

Улучшение – закалка + высокий отпуск – для ответственных деталей,работающих на знакопеременные нагрузки.

Дата добавления: 2015-04-23