ЗАКАЛИВАНИЕ МЕТАЛЛА
Механизация и автоматизация производственных процессов, их основной части- технологических процессов- является одним из главных направлений научно-технического прогресса,повышения эффективности общественного труда.
Описание краткой характеристики и структуры
Заданного техпроцесса.
Закалка -термическая обработка,заключается в нагревании стали до температуры выше критической (8000С),выдержке и последующим охлаждением со скоростью, превышающую критическую и последующим и последующем охлаждении со скоростью,превышающей критическую.Закалка не является окончательной операцией термической обработки.Чтобы уменьшить хрупкость и напряжения,вызванные закалкой,и получить требуемые механические свойства,сталь после закалки обязательно подвергают отпуску.
Инструментальную сталь в основном подвергают закалке для повышения твердости,износостойкости, и прочности, а конструкцион-ную сталь -для повышения прочности,твердости, получения достаточно высокой пластичности и вязкости,а для ряда деталей также и высокой износостойкости.
После охлаждения сталь обладает высокой твердостью.Верхний предел температуры закалки для большинства сталей ограничивают,так как черезмерное повышение температуры связано с ростом зерна,что приводит к снижению прочности и сопротивления хрупкому разрушеию. Поэтому интервал колебания температур закалки большинства сталей невелик (15-20°С).
Ориентировочная продолжительность нагрева
Изделий для закалки
Условия Продолжительность нагрева, на 1 мм сечения
нагрева (или толщины изделия),с
Круглого Квадратного Прямоугольного
В электро- 40-50 50-60 60-75
печи
В пламен- 35-4045-60 55-60
ной печи
При нагреве в пламенных или в электрических печах взаимодействие печной атмосферы с поверхностью нагреваемого изделия приводит к окислению и обезуглероживанию стали.
При нагреве 500-550°С окисление незначительно,но при дальней-шем увеличении температуры сильно возрастают скорость и интенсив-ность окисления,причем особенно значительно,если образующаяся окалина имеет пористость (что свойственно закиси железа).Для предохранения изделий от окисления и обезуглероживания в рабочее пространство печи вводят защитную газовую среду (контролируемые атмосферы).
Охлаждение при закалке должно обеспечить получение определенной прокаливаемости и не должно вызывать закалочных дефектов: трещин,деформаций,коробления и высоких растягивающих остаточных напряжений в поверхностных слоях.
Обычно для закалки используют кипящие жидкости- воду,водные растворы солей и щелочей,масла.Для легированных сталей,обладающих высокой устойчивостью переохлажденного аустенита при закалке, применяют минеральное масло (чаще нефтяное).
Масло как закалочная среда имеет следующие преимущества: небольшую скорость охлаждения в мартенситном интервале температур,
что уменьшает возникновение закалочных дефектов и постоянство закаливающей способности в широком интервале температур среды (20-150°С).К недостаткам следует отнести повышенную воспламеняемость (температуры вспышки 165-300°С),недостаточную стабильность и низкую охлаждающую способность в области температур перлитного превращения,а также высокую стоимость.
Температуру масла при закалке поддерживают в пределах 60-90°С, когда его вязкость оказывается минимальной.
Отпуск -является окончательной операцией термической обработки, в результате которой сталь получает требуемые механические свойства. Кроме того отпуск полностью или частично устраняет внутренние напряжения,возникающие при закалке. Эти напряжения снимаются тем полнее,чем выше температура отпуска.
Скорость охлаждения после отпуска также оказывает большое влияние на величину остаточных напряжений.Чем медленнее охлаждение, тем меньше остаточные напряжения.Основное влияние на свойства стали оказывает температура отпуска.
Низкотемпературный (низкий) отпуск проводят с нагревом до 150-200°С, реже до 240-250°С. При этом снижаются внутренние напряжения, повышается прочность и немного улучшается вязкость без
заметного снижения твердости. Закаленная сталь (0,5-1,3%С) после низкого отпуска сохраняет твердость в пределах HRC 58-63,а следовательно,высокую износостойкость.
Низкотемпературному отпуску подвергают поэтому режущий инструмент из углеродистых и низколегированных сталей. Продолжи-тельность отпуска обычно 1-2,5 ч, а для изделий больших сечений и измерительных инструментов назначают более длительный отпуск.
Определение управляющих воздействий