Анализ закалочных сред, используемых при реализации упрочняющих режимов термической обработки в промышленности

Введение

Классификация закалочных сред

Анализ закалочных сред, используемых при реализации упрочняющих режимов термической обработки в промышленности

ВВЕДЕНИЕ

Методические указания подготовлены в соответствии с учебной программой дисциплины “Термическая обработка металлов”, читаемой в Национальной металлургической академии Украины известными учеными–термистами на протяжении многих десятилетий. При подготовке материалов была проанализирована современная учебная и техническая литература по термической обработке.

Известно, что конструктивная прочность металлоизделий во многом определяется структурным состоянием металла или сплава и уровнем его напряженного состояния, которыми целенаправленно можно управлять за счет использования термической или комбинированной обработок.

Термическая обработка металлов и сплавов в металлургии традиционно считается четвертым переделом (по очередности в цикле переработки металла: получение чугуна ®получение стали ® обработка металла давлением ® термообработка). В промышленности, в составе металлургических, машиностроительных и др. заводов, существует большое количество термических цехов, участков, на оборудовании которых производится предварительная или окончательная термическая обработка проката или готовых металлоизделий, определяющая конечный уровень свойств металла. В промышленно развитых странах для повышения конкурентоспособности металлопродукции различных отраслей постоянно внедряются в производство новые оборудование и технологии термической и комбинированной обработок деталей различного назначения с целью оптимизации их структуры и свойств.

При выборе режима охлаждения металла изделий при реализации упрочняющей термической обработки необходимо руководствоваться следующими основными критериями, обусловливающими выбор охлаждающей среды:

· Экономическая целесообразность внедрения предлагаемой разработки. Значительная разница в стоимости закалочных масел и воды или водных охлаждающих сред является существенным стимулом для внедрения в производство водных охлаждающих сред взамен масла, которые могут обеспечивать (в зависимости от концентрации растворяемых в воде ингредиентов) различную интенсивность охлаждения (от скорости охлаждения холодной воды до скорости охлаждения менее, чем в масле). Охлаждающая среда должна содержать недефицитные компоненты, которые производятся в Украине (наиболее целесообразно).

Например, стоимость одного метра кубического закалочного масла (М40), наиболее часто используемого в практике, колеблется в интервале от ≈7900 грн до 9000 грн. А стоимость одного метра кубического готового водного раствора хлорида (калия, кальция, натрия и др.) в условиях завода составляет около 30-35 грн. Для сопоставления можно привести данные по стоимости одного метра кубического готового водного раствора полимера типа AQUATENSID, FEROQUENCH 2000, которая составляет примерно 450-470 грн. Для промышленного использования водных растворов полимеров необходимо создавать экспресс-лабораторию, задачей которой будет (ежесуточное или посменное) определение концентрации полимера в растворе, что удорожает и усложняет возможность широкого использования таких охлаждающих сред.

· Технологичность охлаждающей среды. Технологические характеристики предлагаемой к использованию охлаждающей среды определяются следующими основными параметрами:

1) Температура эксплуатации – на основании литературных данных необходимо определить температурный интервал, в котором эксплуатация охлаждающей среды не вызывает отрицательных явлений (нестабильность охлаждения при изменении температуры ванны, появление «мягких» пятен на поверхности закаливаемых деталей, воспламенение и т.д).

2) Приемлемая концентрация компонентов (для различных водных охлаждающих сред) – в зависимости от требуемой интенсивности охлаждения может меняться в достаточно широком интервале;

3) Контроль охлаждающей способности – от степени сложности выполнения этой операции (целесообразно осуществлять не реже 1 раза в смену) зависит стабильность режима закалочного охлаждения, соответственно структура и свойства металла деталей. Может осуществляется: записью кривых охлаждения с использованием контрольного термозонда и сравнением с оптимальной кривой охлаждения; путем замера плотности водного раствора хлоридов (ариометром) при температуре +20⁰С; путем определения сухого осадка ингредиентов в водных растворах полимеров и пересчетом концентрации в водном растворе и др.способами.

Компоненты водного раствора должны быстро растворяться при подготовке раствора к эксплуатации.

· Экологическая безопасность охлаждающей среды – среда и ее водные растворы не должны разлагаться при нагреве до температуры кипения, а сама среда и продукты ее испарения должны быть безопасными для персонала термоучастка и окружающей среды.

· Пожарная безопасность – целесообразно иметь охлаждающую среду которая не горит или имеет высокую температуру вспышки. В случае использования воспламеняющихся сред необходимо предусматривать при организации производственных термических мощностей меры по пожарной безопасности.

Дата добавления: 2014-10-23