Закалка в печи (объёмная)
Закалка– нагрев стали выше температуры фазовых превращений с последующим охлаждением по определённому режиму для получения нужной структуры и повышения твердости и прочности.
Процесс закалки стали заключается в ее нагреве до определенной температуры (на 30…50° выше линии GSKпо диаграммеFе -Fе3С), выдержке и последующем быстром охлаждении в воде, масле, расплавленных солях или других средах.
Доэвтектоидные стали надо нагревать примерно на 30…50° выше критической точки Ас3 (линияGS):tзак= Ас3+ 30…50°С
Заэвтектоидные стали следует нагревать под закалку выше Ас1(линияSK) на 30…50°.
Масла имеют скорость охлаждения в интервале мартенситного превращения в 10 раз меньшую, чем вода, что уменьшает возможность возникновения дефектов при закалке.
Существуют следующие виды закалок:
Закалка в одном охладителе— самая распространенная — нагретое до температуры закалки изделие погружают в охлаждающую среду до полного охлаждения. (углеродистые стали в воде, а легированные стали — в масле). Этот способ прост, но может вызвать значительные внутренние напряжения.
Прерывистая закалка (закалка в двух средах)применяется для предупреждения появления внутренних напряжений в изделии. Этот способ используют при закалке крупных изделий из конструкционной углеродистой и низколегированной стали. Нагретое до нужной температуры изделие сначала резко охлаждают в воде до 300…200 °С, затем переносят в масло или на воздух, где оно медленно охлаждается. Недостаток — трудность регулирования времени выдержки.
Ступенчатая закалка— нагретое изделие охлаждают, погружая в соляную ванну, температура которой превышает температуру начала мартенситного превращения данной стали. Затем изделие выдерживают в ванне для выравнивания температуры по всему его объему и охлаждают на воздухе до нормальной температуры, что снижает внутренние напряжения. Её применяют для тонких стальных изделий из углеродистой стали.
Закалка с самоотпуском (закалка по цветам побежалости)заключается в том, что изделие охлаждают от температуры закалки в охлаждающей среде только в течение времени, которое необходимо для его прокаливания на определенную глубину. Дальнейшее охлаждение идет на воздухе. При этом осуществляется отпуск за счет теплоотдачи из внутренних слоев изделия. Данный способ применяют для закалки ударного инструмента (зубила, кузнечный инструмент и др.).
Поверхностная закалка применяется для увеличения износостойкости, твёрдости и прочности деталей, воспринимающих ударную нагрузку (зубчатые колеса, валы и др.). Она включает нагрев поверхностного слоя изделия до температуры закалки и охлаждение для получения мартенситной структуры в поверхностном слое при сохранении вязкой сердцевины.
Различают следующие виды нагрева при поверхностной закалке: нагрев пламенем газовой горелки и нагрев токами высокой частоты.
Пайка
ООО Термотон выполняет Индукционную пайку ТВЧ различных инструментов: (сверла,резцы,фрезы) и т.д.
Нормализация
Нормализация — нагрев стали выше температуры фазовых превращений с последующим охлаждением на воздухе для улучшения микроструктуры стали и повышения механических свойств. Это более экономичный термический процесс, чем отжиг. Она более производительна и дает лучшие результаты. При нормализации измельчается зерно перлита, разрушается сетка цементита в заэвтектоидных сталях и повышаются механические свойства стали. Нормализованная сталь более твердая, чем отожженная. Твердость нормализованной стали 150…300 НВ в зависимости от химического состава стали. Нормализация обеспечивает большую производительность при обработке резанием и получение меньшей шероховатости обработанной поверхности.
Цементация
Цементация — процесс поверхностного науглероживания стальных изделий для придания им высокой поверхностной твердости при сохранении вязкой сердцевины (поршневые пальцы, зубчатые колеса, кулачки распределительных валиков и др.). Для цементации применяют стали с содержанием углерода 0,15…0,35 %. Вещества, предназначенные для науглероживания стали, называют карбюризаторами. При цементации в твердом карбюризаторе детали загружают в металлический контейнер, наполненный карбюризатором, и нагревают в печи до температуры 900…950 °С. Выдержку по времени определяют из расчета, что за 1 ч получается цементованный слой глубиной 0,1 мм. Карбюризатором служит состав из 75% березового угля и 25 % ВаСОз илиNaСО3.
Отпуск
Отпуск— это нагрев закаленной стали до температуры ниже критической Ас1, выдержка при этой температуре и последующее охлаждение (обычно на воздухе).
Различают следующие виды отпуска: низкий, средний, высокий.
Низкий отпуск— нагрев закаленной стали до 250°С для снижения внутренних напряжений при сохранении высокой твердости. Его применяют для инструментов и изделий, которые должны обладать высокой твердостью и износостойкостью. Получаемая структура – мартенсит отпуска.
Средний отпуск — нагрев закаленной стали до 350…450°С, который приводит к понижению твердости и повышению вязкости стали по сравнению с низким отпуском. Получаемая микроструктура троостит. Его применяют для пружин, штампов, рессор, ударного инструмента и др.
Высокий отпуск— нагрев закаленной стали до 450…650°С, который способствует получению наибольшей вязкости при сохранении достаточно высокой прочности. Твердость закаленной стали сильно снижается и образуется структура сорбит. Закалку деталей машин на мартенсит с последующим высоким отпуском на сорбит называют улучшением. Сорбит отпуска с зернистой формой цементита имеет более высокие показатели прочности и вязкости, чем сорбит закалки с пластинчатой формой цементита.
Обработка холодом— заключается в обработке закаленных изделий холодом при температурах порядка — 80°С и ниже. Обработка холодом основана на том, что остаточный аустенит, находящийся в структуре закаленной стали при низких температурах, распадается в результате возникновения внутренних напряжений. Данный метод повышает твердость режущего инструмента, стабилизирует размеры измерительных инструментов и др. В промышленности применяют специальные установки, в которых охладителями служат жидкий кислород (-183 °С), жидкий азот (-195 °С), смесь из твердой углекислоты (сухой лед) с денатурированным спиртом (-78,5 °С).
Закалка ТВЧ Поверхностная
Закалка– нагрев стали выше температуры фазовых превращений с последующим охлаждением по определённому режиму для получения нужной структуры и повышения твердости и прочности.
Процесс закалки стали заключается в ее нагреве до определенной температуры (на 30…50° выше линии GSKпо диаграммеFе -Fе3С), выдержке и последующем быстром охлаждении в воде, масле, расплавленных солях или других средах.
Доэвтектоидные стали надо нагревать примерно на 30…50° выше критической точки Ас3 (линияGS):tзак= Ас3+ 30…50°С
Заэвтектоидные стали следует нагревать под закалку выше Ас1(линияSK) на 30…50°.
Масла имеют скорость охлаждения в интервале мартенситного превращения в 10 раз меньшую, чем вода, что уменьшает возможность возникновения дефектов при закалке.
Существуют следующие виды закалок:
Закалка в одном охладителе— самая распространенная — нагретое до температуры закалки изделие погружают в охлаждающую среду до полного охлаждения. (углеродистые стали в воде, а легированные стали — в масле). Этот способ прост, но может вызвать значительные внутренние напряжения.
Прерывистая закалка (закалка в двух средах)применяется для предупреждения появления внутренних напряжений в изделии. Этот способ используют при закалке крупных изделий из конструкционной углеродистой и низколегированной стали. Нагретое до нужной температуры изделие сначала резко охлаждают в воде до 300…200 °С, затем переносят в масло или на воздух, где оно медленно охлаждается. Недостаток — трудность регулирования времени выдержки.
Ступенчатая закалка— нагретое изделие охлаждают, погружая в соляную ванну, температура которой превышает температуру начала мартенситного превращения данной стали. Затем изделие выдерживают в ванне для выравнивания температуры по всему его объему и охлаждают на воздухе до нормальной температуры, что снижает внутренние напряжения. Её применяют для тонких стальных изделий из углеродистой стали.
Закалка с самоотпуском (закалка по цветам побежалости)заключается в том, что изделие охлаждают от температуры закалки в охлаждающей среде только в течение времени, которое необходимо для его прокаливания на определенную глубину. Дальнейшее охлаждение идет на воздухе. При этом осуществляется отпуск за счет теплоотдачи из внутренних слоев изделия. Данный способ применяют для закалки ударного инструмента (зубила, кузнечный инструмент и др.).
Поверхностная закалка применяется для увеличения износостойкости, твёрдости и прочности деталей, воспринимающих ударную нагрузку (зубчатые колеса, валы и др.). Она включает нагрев поверхностного слоя изделия до температуры закалки и охлаждение для получения мартенситной структуры в поверхностном слое при сохранении вязкой сердцевины.
Различают следующие виды нагрева при поверхностной закалке: нагрев пламенем газовой горелки и нагрев токами высокой частоты.
Отжиг
Отжиг – нагрев стали до заданной температуры, выдержка и медленное охлаждение (вместе с печью) для получения ненапряжённой структуры и устранения ликвации.
Существуют различные виды отжига:
Полный отжиг характеризуется нагревом стали на 30…50° выше температуры превращений АС3(доэвтектоидные стали) и последующим медленным охлаждением — происходит значительное снижение твердости и устранение структурной неоднородности стали; структура её становится мелкозернистой. Полный отжиг применяют для доэвтектоидных сталей.
Неполный отжиг характеризуется нагревом стали до температур в интервале АС1— АС3(доэвтектоидные стали) и АС1— АСm(заэвтектоидные стали) и последующим медленным охлаждением — снижается твердость, что улучшает обрабатываемость стали, снимаются внутренние напряжения и структура становится более однородной.
Изотермический отжиг (применяется только для легированных сталей) состоит из нагрева их на 20…30° выше АС3выдержки и относительно быстрого охлаждения до температуры ниже точки Аr1(630…700°С). При этой температуре сталь выдерживают до полного распада аустенита, затем охлаждают на воздухе — стали приобретают такие же механические свойства, как и после полного отжига, но время обработки сокращается вдвое.
Отжиг на зернистый перлит (сфероидизация) заключается в нагреве немного выше точки АС1, длительной выдержке при этой температуре и медленного охлаждения (25…30°С в час) до 600 °С, выдержки и последующего охлаждения на воздухе — карбиды принимают зернистую (округлую) форму, понижается твердость стали и улучшается ее обработка резанием.
Диффузионный отжиг (гомогенизация) состоит из нагрева стали до 1050…1150°С, длительной выдержки (10…15 ч) и последующего медленного охлаждения — выравнивается химическая неоднородность стали, то есть уменьшение ликвации в слитках, отливках, заготовках. Поэтому диффузионный отжиг называют также гомогенизацией (получение однородного по составу сплава).
Рекристаллизационный (низкий) отжиг состоит из нагрева стали ниже точки АС1на 50…100°, выдержки при этой температуре и последующего охлаждения на воздухе — образуется однородная мелкозернистая структура с небольшой твердостью и значительной вязкостью.