При отжиге и нормализации могут возникнуть следующие дефекты.
Окисление- при нагреве в пламенных печах поверхность стальных деталей взаимодействует с печными газами. В результате металл окисляется и на деталях образуется окалина – химическое соединение металла с кислородом. С увеличением температуры и времени выдержки окисление резко возрастает.
Окалина вызывает не только угар – потерю металла на окалину, но и повреждает поверхность детали, затрудняется дальнейшая обработка ее режущим инструментом.
Окалину удаляют травлением в растворе серной кислоты, очищают в дробеструйных установках
Обезуглероживание - это выгорание углерода с поверхности детали, происходит при окислении стали. Обезуглероживание резко снижает прочностные свойства стали, способствует образованию трещин и короблению.
Для предотвращения окисления и обезуглероживания – применяют безокислительные (защитные) газы, которые вводят в рабочее пространство печи.
При нагреве стали выше определенных температур и длительной выдержке в ней происходит быстрый рост зерен, ведущий к возникновению крупнокристаллической структуры. Это явление называется перегревом.
Перегрев ведет к понижению пластических свойств стали. Он может быть исправлен повторным правильным нагревом – отжигом и нормализацией.
Пережог – получается в результате длительного пребывания металла в печи при высокой температуре, близкой к температуре плавления.
Физическая сущность пережога состоит в том, что кислород из окружающей атмосферы при высокой температуре проникает вглубь нагреваемого металла и окисляет границы зерен. В результате механическая связь между зернами ослабевает, металл теряет пластичность и становится хрупким.
Пережог является неисправимым браком
ЗАКАЛКА СТАЛИ
Исторически сложившееся понятие «закалка» предполагает такую термообработку, при которой сталь приобретает неравновесную структуру, что прежде всего выражается в повышении твердости стали.
Закалкой называется вид термообработки, состоящий в нагреве стали до температуры выше критических точек Асз или Ас1, выдержке при этой температуре для завершения фазовых превращений и последующем быстром охлаждении.
Для углеродистых сталей - чаще всего - это охлаждение проводят в воде, для легированных – в масле.
Закалка не является окончательной операцией термообработки. Чтобы уменьшить хрупкость и напряжения, вызванные закалкой и получить требуемые механические свойства – сталь после закалки подвергают отпуску
Цель закалки – получение высокой твердости, прочности, износостойкости.
Доэвтектоидные стали нагревают до температуры Асз+30-50°
Эвтектоидные и заэвтектоидные – до температур Ас1+30-50°
Стали, содержащие менее 0,3 % углерода практически не закаливаются.
При закалке фиксируются переходные структуры, главным представителем которых является мартенсит.
Нагрев доэвтектоидных сталей до температуры Ас1 +30-50° – называется неполной закалкой. Т.к. выше Ас1- структура Ф+А, при охлаждении аустенит переходит в мартенсит, а феррит с твердостью 80НВ – остается.
Для заэвтектоидных сталей – неполная закалка является и полной, т.к. цементит имеет твердость 800НВ. И нет необходимости от него избавляться, нагревая сталь до области одного аустенита.
Скорость нагрева и время выдержки зависят от химического состава стали, размеров, массы и конфигурации закаливаемых деталей, типа нагреваемых печей и нагревательной среды.
Чем больше размеры и сложнее конфигурация, тем медленнее происходит нагрев.
Скорость нагрева и продолжительность выдержки определяют экспериментально или пользуются специально разработанными таблицами. Например, при 800° 1 мм диаметра сечения нагревается 1 минуту.
Оборудованием при нагреве служат нагревательные термические печи или печи-ванны, которые подразделяются на электрические и топливные, обогреваемые за счет сгорания топлива (газа, мазута, угля).
Нагрев должен производиться как можно быстрее, однако время нагрева должно быть достаточным, чтобы равномерно прогреться и получить аустенитную структуру
Скорость охлаждения при закалке регулируется средой охладителей, которые могут быть:
сильные –100-500°/с
умеренные –10-100°/с
слабые 1-10°/с
В качестве закалочных сред используют воду, водные растворы солей, щелочей, масло, расплавленные соли.
Если принять охлаждающую способность воды при 20оС за единицу, то охлаждающая способность:
масло –0,17-0,44
расплавленного свинца – 0,05
воздуха – 0,03
Различают следующие виды закалок: