Способ нагрева металла до заданной температуры

Равномерность нагрева и охлаждения детали.

Неравномерный нагрев (охлаждение) изделия при термообразотке приводят к увеличению вероятности коробленияи\или деформации из-за неоднородности температурных и структурных напряжений в обрабатываемой детали. Поэтому перед закалкой деталь должна быть прогрета до выравнивания температуры по сечению (кроме случая поверхностной или локальной закалки), а в случае охлаждения необходимо обеспечить равномерность ее охлаждения.

5- вес и геометрия термообрабатываемого изделия;

Вес и форма изделий существенно влияет на уровень остаточных напряжений, соответственно на коробление и деформацию деталей. Увеличение отношения площади поверхности к объему детали, тем интенсивнее происходит закалочное охлаждение, а наличие на поверхности детали углублений и отверстий приводит к неравномерности охлаждения из-за образования локальных областей с устойчивой паровой пленкой и увеличение интенсивности охлаждения в объемах металла, где сопрягаются плоскости поверхностей (иногда называют это эффектом торцевого охлаждения).

6- температура нагрева под режим термообработки;

Увеличение температуры аустенитизации приводит к росту зерна и повышению гомогенности аустенита, что увеличивает его устойчивость при последующем охлаждении, т.е. уменьшает значения критической скорости охлаждения. Но при увеличении температуры нагрева и времени выдержки в печах с окислительной атмосферой происходит увеличение скорости и глубины обезуглероживания металла поверхности, образования окалины, что приводит при закалке к увеличению степени коробления и деформации. Закалочные напряжения повышаются в результате перегрева обрабатываемой детали и возрастают с увеличением размера зерна.

Способ нагрева металла детали под термообработку влияет на равномерность распределения температуры по объему, однородность состава аустенита, на состояние поверхности (обезуглероживание, окалинообразование), соответственно на степень ее коробления и деформации. При нагреве в соляных ванных, электролитах и ТВЧ отмечается меньший уровень коробления и деформации деталей по сравнению в нагревом в печах с окислительной атмосферой. Известно, что при нагреве металла в области температур упруго-пластической области возникает опасный уровень напряжений, особенно в сталях и сплавах с низкой теплопроводностью, что требует замедленного или ступенчатого нагрева. Считается общепринятым, что для углеродистых сталей замедленный нагрев (или с изотермической выдержкой для прогрева по сечению) целесообразно вести в области температур до ≈400-500⁰С, для легированных ≈500-600⁰С. В указанных температурных интервалах прочностные свойства сталей резко снижаются, а в изделии облегчается протекание релаксации возникших напряжений. На практике часто используют ступенчатый нагрев с изотермическими выдержками, достаточными для прогрева металла по сечению и релаксации возникших напряжений. При нагреве под термическую обработку крупногабаритных изделий и деталей из легированных сталей и сплавов это требование является обязательным.

В практике термической обработки достаточно большой объем занимает нагрев металла изделий токами высокой или промышленной частоты (ТВЧ или ТПЧ). При этих способах производится нагрев поверхностных слоев металла деталей на различную глубину. При таком нагреве под закалку распределение остаточных напряжений (наружная поверхность цилиндра) является наиболее неблагоприятным – на поверхности детали (при сравнительно неглубоком прогреве) возникают сжимающие напряжения, а на некотором расстоянии от поверхности возникают значительные по величине тангенциальные и осевые растягивающие напряжения. Радиальные напряжения во всем сечении растягивающие, на поверхности их уровень равен нулю, на границе закаленного слоя они достигают своего максимума, а затем уменьшаются.

Благоприятное распределение остаточных напряжений происходит в металле деталей, подвергаемых комбинированной обработке - химико-термической (ХТО). В деталях, которые подвергаются азотированию (температура обычно ниже критической точки А_С1), остаточные напряжения возникают за счет фазовых превращение, происходящих в процессе насыщения металла поверхностного слоя детали азотом. При этом происходит образование фаз со значительно большим удельным объемом по сравнению с подложкой. В результате в поверхностном азотированном слое образуются сжимающие напряжения, а в металле, который находится глубже азотированного слоя, возникают растягивающие напряжения. Наиболее благоприятное распределение остаточных напряжений наблюдается в металле деталей, которые подвергаются цементации с объемной закалкой – высокий уровень сжимающих напряжений в достаточно глубоком поверхностном слое детали и смещение максимума растягивающих напряжений к центру детали.

Дата добавления: 2014-10-23