О НАС
ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА
МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ МАТЕРИАЛОВ
ДОКУМЕНТООБОРОТ
СРОКИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ
ЦЕНООБРАЗОВАНИЯ И ПОРЯДОК РАСЧЕТОВ
ИНСТРУМЕНТ
СДЕЛАТЬ ЗАЯВКУ
ТЕХНИЧЕСКИЕ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ УСЛУГИ

Термическая обработка металлов.

  1. Закаливание металлов.

 

В процессе работы любого механизма под нагрузкой происходит деформация и износ составных частей этого механизма.
Термическая обработка металлических деталей приводит к уменьшению деформации и износа и увеличивает срок эксплуатации этих деталей в составе механизма.
В промышленности главным образом применяются стальные детали.
Сталь – это содружество двух материалов: углерода с железом, при этом углерода в содружестве не более 2,14%.
Также сталью является сплав железа Fe с углеродом C и другими элементами , при этом железа содержится более 45%.
Если в сплаве содержится углерода не менее 2,14%, то это чугун. Кроме железа Fe и углерода С в сплаве могут присутствовать другие компоненты.
 Стали разделяются на  инструментальные (например - быстрорежущая) и
конструкционные (Сталь 45).
Стали по химсоставу бывают лигированные (Сталь40Х) и углеродистые (У8А).
 При анализе структуры стали выделяют аустенитную, ферритную, мартенситную, бейнитную и перлитную.
Далее анализируем характер затвердевания и раскисления стали - встречаются: спокойные, полуспокойные и кипящие.
К основным видам термической обработки стали относятся:
- отжиг;
- закалка;
- отпуск.
Остановимся детальнее на закалке стали.
Закалка самый ответственный этап термообработки, где происходит повышение температуры до определенных значений (эти значения температуры для разных марок стали отличаются между собой), далее нагрев останавливается, детали выдерживаются некоторое время при указанной температуре и затем проводится ускоренное охлаждение в определенной среде –  водных растворах солей, воде,  масле и т.д.
     Доэвтектоидная сталь имеет в своем составе феррит и углерода не более 0,2%.
     Заэвтектоидная сталь имеет в структуре вторичные карбиды. При этом она содержит углерода 0,8 … 2,0%.
      Закалка поднимает  прочность стали и придает ей твердость и увеличивает долговечность.

      Как это происходит на практике.
Некоторая партия деталей поступает на термический участок инструментального цеха. В чертежах этих деталей конструктор указывает твердость, которую
необходимо достичь при термообработке. Термист по специальным таблицам
и справочником подбирает необходимую температуру нагрева печи с учетом марки стали.  Детали подаются в кассетах для загрузки на подовые плиты нагретой печи. Температура нагрева печи контролируется показывающими приборами, время выдержки – секундомером.
         После соблюдения температурных и временных показателей термист при помощи средств механизации изымает из печи термически обрабатываемые детали и погружает их в кассете в охлаждающую среду.
С учетом требуемых механических свойств стали подбирается среда для охлаждения металла после закалки. Правильный выбор закалочной среды имеет большое значение для успешного проведения термической обработки. Нижеперечисленные охлаждающие среды являются наиболее распространенными—вода, 5-10%-ный водный раствор едкого натра или поваренной соли и минеральное масло. Для закалки углеродистых сталей можно рекомендовать воду с температурой 18° С; а для закалки большинства легированных сталей — масло.
         При термообработке для сталей характерны такие показатели как закаливаемость и прокаливаемость стали.
         Закаливаемость характеризует способность стали к повышению твердости после закалке. Отдельные стали имеют низкую закаливаемость, т.е имеют недостаточную твердость после ТО. Стали, содержащие менее 0,3% углерода, имеют очень низкую закаливаемость и поэтому не подвергаются закалке . Примером может служить самая распространенная сталь марки ст.3.
         Прокаливаемость характеризуется способностью стали получать закалку на какую-то определенную глубину. Поверхность детали охлаждается быстрее,
чем средние слои, так как деталь контактирует с охлаждающей средой, отбирающей тепло с ее поверхности. Характеристика прокаливаемости зависит от скорости термообработки, от структуры стали, охлаждающей среды и температуры нагрева стали.
         Существует несколько видов закалки стали:

  1. Закалка непрерывная – закалка с непрерывным охлаждением в одной

 среде (в зависимости от состава стали).

  1. Закалка изотермическая – закалка с охлаждением в среде с температурой выше Мн (температуры начала мартенситного превращения, равной 250 ºС ), изотермической выдержкой до полного превращения аустенита и последующим охлаждением для получения тонкопластинчатой структуру бейнита.
  2.  
  3. Закалка ступенчатая – закалка с охлаждением в среде с температурой выше на 30-50 °С Мн, выдержкой в течении времени, необходимого для выравнивания температуры по всему сечению изделия и последующим охлаждением с целью получения структуры мартенсита и уменьшения остаточных напряжений.
  4. Закалка с отпуском – закалка с охлаждением только поверхности или части изделия, т.е. неполным охлаждением и отпуском за счет остаточного внутреннего тепла.

    Термическая обработка стали не должна заканчиваться на закалке. Для того, чтобы уменьшить хрупкость и напряжение и достичь необходимые механические свойства, проводится отпуск.

  1. Отпуск металлов.

Основная задача отпуска состоит в снятии внутренних напряжений и превращении остаточного аустенита в стали в мартенсит.
         Режимы отпуска стали зависят от величины твердости, которую мы желаем получить.
         Отпуск изделий из углеродистой и легированной стали следует проводить в расплавленных средах, так как после отпуска в масле необходима продолжительная операция обезжиривания, а отпуск в печах в воздушной атмосфере не обеспечивает однородной твердости.
         В некоторых случаях отпуск для некоторых марок стали (быстрорежущей) рекомендуется проводить трехкратный с выдержкой по 1 часу. Если закалка изделия проведена при нормальных условиях, то превращение остаточного аустенита завершится в течении первых двух отпусков, а в процессе третьего отпуска происходит снятие напряжений во вновь образовавшемся мартенсите. После каждого отпуска обязательно охлаждение изделия до температуры +20ºС.
         Существует несколько видов отпуска стали:

  1. Высокий – отпуск при температуре 500-680 ºС. Образуется структура сорбитотпуска. Применяется для большинства деталей машин, т.к. возрастает пластичность и ударная вязкость. Хотя при этом твердость уменьшается на величину до 30 единиц по шкале Роквелла, снижается предел прочности и упругость.
  2. Средний- отпуск при температурах 350-400 ºС. Здесь образуется структура тростит отпуска. Снижается твердость до 45 НRC, а также предел прочности. Зато сильно повышается предел упругости и выносливости. Средний отпуск применяется для обработки рессор и пружин.
  3. Низкий- отпуск при температуре 150-200 ºС, образуется мартенсит отпуска. При этом твердость не изменяется. Уменьшаются напряжения после закалки, повышается предел прочности и текучести. Применяется для обработки деталей после закалки ТВЧ, подшипники, детали штампов и режущие инструменты.

          Отпуск является окончательной термической обработкой, при этом режимы отпуска стали зависят от величины твердости, которую мы желаем получить.

ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА
размещено в соавторстве с STASVLADI
Оформить заявку на термическую обработку металлов у Компании Сотрудничество