ДЕФЕКТЫ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ

Дефекты при отжиге и нормализации. В про­цессе отжига и нормализации могут возникнуть следующие дефекты: окисление, обезуглерожи­вание, перегрев и пережог металла.

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 повышени­ем температуры и увеличением времени выдержки окисление резко возрастает. Образование окалины не только вызывает угар (потерю) металла на окалину, но и повреждает поверхность в деталей. Поверхность стали под окалиной получается разъеденной и неровной, что затрудняет и обработку металла режущим инструментом.

Окалину с поверхности деталей удаляют травлением в растворе серной кислоты в воде, очисткой в дробеструйных установках или галтовкой в барабанах.

Обезуглероживание, т. е. выгорание углерода с поверхности деталей, происходит при окислении стали. Обезуглероживание резко снижает прочностные свойства конструкционной стали. Кроме того, обезуглероживание.поверхно­сти может вызвать образование закалочных тре­щин и коробление (поводку детали).

Для предохранения деталей от окисления, а следовательно, и от обезуглероживания при от­жиге, нормализации и закалке применяют безокислительные (защитные) газы, которые вво­дят в рабочее пространство печи.

При нагреве стали выше определенных тем­ператур и длительных выдержках в ней проис­ходит быстрый рост зерен, ведущий к возникно­вению крупнокристаллической структуры. Это явление называют перегревом. Перегрев ве­дет к понижению пластических свойств стали. В перегретой стали при закалке образуются тре­щины. Перегрев металла может быть исправлен последующей термической обработкой — отжи­гом или 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 в глубь на­греваемого металла и окисляет границы зерен. В результате окисления границ зерен механиче­ская связь между зернами ослабевает, металл теряет пластичность и становится хрупким. Пе­режог является неисправимым браком.

Дефекты при закалке. В процессе нагрева под закалку и при закалке могут появляться следующие дефекты: трещины, деформация и коробление, обезуглероживание, мягкие пятна и низкая твердость.

Закалочные трещины - это неиспра­вимый брак, образующийся в процессе термиче­ской обработки. Они являются следствием воз­никновения больших внутренних напряжений. В штампах крупных размеров закалочные трещи­ны могут появляться даже при закалке в масле. Поэтому штампы целесообразно охлаждать до 150 - 200°С с быстрым последующим отпуском.

Трещины возникают при неправильном на­греве (перегреве) и большой скорости охлаж­дения в деталях, конструкция которых имеет резкие переходы поверхностей, грубые риски, оставшиеся после механической обработки, ост­рые углы, тонкие стенки и т д.

Закалочные трещины, обычно расположен­ные в углах деталей или инструмента, имеют дугообразный или извилистый вид.

Деформация и коробление деталей происходят в результате неравномерных структурных и связанных с ними объемных пре­вращений, обусловливающих возникновение внутренних напряжений в металле при нагреве и охлаждении.

При закалке стали коробление деталей мо­жет происходить и без. значительных объемных изменений в результате неравномерного нагрева и охлаждения. Если, например, деталь неболь­шого сечения и большой длины нагревать толь­ко с одной стороны, то она изгибается. При этом нагреваемая сторона детали удлиняется и ста­новится выпуклой, а ее противоположная сторо­на — вогнутой. Нагревать и охлаждать детали при закалке следует равномерно.

При погружении деталей и инструмента в закалочную среду надо учитывать их форму и размеры. Детали, имеющие толстые и тонкие части, погружают в закалочную среду сначала толстой частью, длинные детали (штоки, про­тяжки, сверла, метчики и т. д.) опускают в стро­го вертикальном положении, а тонкие плоские (диски, отрезные фрезы, пластинки и др.) — ребром.

Окисление и обезуглероживание происходит в основном при нагреве под закалку от взаимодействия печных газов или расплав­ленных солей с поверхностными слоями детали. Этот дефект особенно опасен на режущем инст­рументе, так как он в несколько раз снижает его стойкость.

Окисление и обезуглероживание поверхности.изделия-предупреждается строгим соблюдением установленного режима термической обработки, а также нагревом в среде нейтральных газов (азоте, аргоне).

Мягкие пятна - это участки на по­верхности детали или инструмента с понижен­ной твердостью. Такие дефекты образуются при закалке в процессе охлаждения в закалочной среде, когда на поверхности детали имелась ока­лина, следы загрязнений и участки с обезуглероженной поверхностью, а также в случае недо­статочно быстрого движения детали в закалоч­ной среде и образования на поверхности детали паровой рубашки.

Низкая твердость чаще всего наблюда­ется при закалке инструмента. Причинами низ­кой твердости являются недостаточно быстрое охлаждение в закалочной -среде, низкая темпе­ратура закалки, а так же недостаточная выдерж­ка при нагреве под закалку. Для исправления этого дефекта деталь следует подвергнуть высо­кому отпуску и снова закалить.

Перегрев деталей под закалку увеличива­ет зернистость металла и, следовательно, ухуд­шает его механические свойства. Металл приоб­ретает повышенную хрупкость. Для повторной закалки деталей их следует подвергнуть отжигу для измельчения зерна.

Недогрев получается в том случае, если температура закалки была ниже, критической точки Ас ₃ (для доэвтектоидных сталей) и Ас ₁ (заэвтектоидных сталей). Недогрев исправляют отжигом, после которого деталь снова закали­вают.