Основи термічної обробки стали

При нагріванні в печах поверхневий шар вироби покривається окалиною і обезуглероживающего. Цей шлюб збільшується з підвищенням температури і збільшенням тривалості витримки в печі.

Для деталей, що не піддаються шліфуванню або мають малий припуск для наступної обробки, цей шлюб невиправний. Заходами запобігання вироби від окалини і зневуглецювання є: введення в піч спеціального газу, уникати також гарту в проточній воді і частої зміни води в баку.

У практиці заводів, при загартуванню інструментів з вуглецевої сталі вельми складної конфігурації, як закалочной середовища успішно застосовують 50-процентний розчин каустичної соди. Гартівна ванна з таким розчином повинна бути обладнана витяжною вентиляцією, так як пари розчину, що утворюються під час загартування, шкідливі для організму.

У табл. 7 наведені дані про. застосовуваних маслах для гарту і відпустки стали.

Хорошим середовищем для охолодження малолегованої стали і високовуглецевої сталі невеликих перетинів є гас, що володіє більшою швидкістю охолодження, ніж масло. Однак недоліком гасу є його горючість. Тому необхідно стежити, щоб гас НЕ нагрівався вище 35-38 °. Деталі, щоб уникнути займання гасу, необхідно опускати в нього швидко. Ванна для загартування повинна мати кришку, що забезпечує повне припинення доступу повітря в разі загоряння.

Плоскі шаблони, дискові фрези та інші плоскі вироби товщиною до 1 мм з вуглецевої сталі і до 3-4 мм з легованої сталі можна гартувати між спеціально обладнаними порожніми гартівними плитами, в яких циркулює вода.

При користуванні суцільними плитами хороший результат дає змазування маслом стикаються з гартує деталлю поверхонь і пересування однієї плити відносно іншої. Гартівні плити треба поміщати у самій дверки печі, щоб вони не встигло охолонути при перенесенні його з печі.

Для сталей з стійким аустенітом охолоджуючої середовищем може бути повітря, що подається компресором або вентилятором, а також спокійний повітря. При охолодженні повітрям, що подається компресором або вентилятором, особливо в зимовий час, необхідно перед загартуванням перевіряти, щоб в повітропроводі не було води, так як попадання її на виріб може бути причиною появи тріщин.

При застосуванні ізотермічної або ступінчастою загартування в якості охолоджуючої середовища користуються гарячим маслом або легкоплавкими солями. З огляду на те, що температура охолоджуючої середовища повинна бути вище 200 °, найчастіше застосовують розплавлені легкоплавкие солі. У табл. 8 наведені склади солей, які застосовуються для соляних ванн.

При великій кількості гартувати інструменту гартівна ванна повинна бути достатньою ємності для того, щоб охолоджуюча середовище мало незначні коливання температури. У разі необхідності розплавлену сіль можна охолоджувати продувкою сухого повітря.

Вибір способу гарту залежить від складу стали, складності виробу і необхідних властивостей.

Загартування в одному охолоджувачі, особливо вуглецевих сталей, супроводжується найбільшим відсотком браку через утворення тріщин і викривлення. Тому цим способом гартують вироби тільки нескладної форми і цементованного.

Загартування більш складних виробів, виготовлених з вуглецевих сталей, проводиться в двох охолоджувачах: спочатку у воді, приблизно до температури 150-180 °, а потім в маслі.

Тривалість витримки в воді до перенесення в масло визначається калільщіком і для інструменту середніх розмірів дорівнює приблизно 2-5 сек. наприклад, деталь із сталі У8А розміром 5 х 25 X 180 мм охолоджується у воді 2 сек. після чого переноситься в масло. Твердість після гарту Rc = 61 - 63. Охолодження цієї деталі в воді протягом 5-6 сек. давало 50 -70% браку через утворення тріщин.

Для гарту виробів з наскрізними і глухими отворами в основному застосовується струйчатая гарт. Охолодження здійснюється в струмені води або водяним душем. Після потемніння виріб щоб уникнути самоотпуска охолоджується в маслі.

структура голчастого тростіта і виріб проіобретает твердість R0 = 40-50 в поєднанні з високою в'язкістю. При цьому способі загартування різко знижуються випадки розтріскування і викривлення. В інструментальному справі изотермическая гарт застосовується рідко через низьку твердості. У табл. 9 наведено час охолодження циліндрів в солях з різною температурою.

На практиці повністю себе виправдав такий вигляд ступінчастою загартування:

У практиці термічної обробки інструментів іноді загартування поєднують з відпусткою. Таке загартування застосовується в основному для ударного інструменту, виготовленого з вуглецевої сталі, в якому твердість повинна зменшуватися від робочої частини до хвостовика.

Процес загартування з самоотпуском слід проводити в такому порядку: нагріти інструмент до температури гарту; опустити робочу частину в воду до потемніння; вийняти і швидко зачистити робочу частину наждачним папером, напилком і т. п. і при появі необхідного кольору мінливості охолодити інструмент в маслі.

Технологічний процес цього способу гарту наступний: 1) нагрівання вироби до необхідної температури; 2) гарт в звичайному для даної стали охолоджувачі; 3) додаткове охолодження до температури 70-80 °; 4) відпустку.

При охолодженні до низьких температур виникають додаткові внутрішні напруження, що можуть викликати появу тріщин. Заходами, що попереджають появу тріщин, є ступінчаста гарт і уповільнене охолодження при температурах нижче нуля. Щоб уникнути появи тріщин не слід занурювати вироби безпосередньо в охолоджувач, а необхідно попередньо загортають їх у азбест або користуватися холодильником з подвійними стінками. В якості охолоджувача застосовують рідкий азот, рідкий кисень і т. П.

Загартування з нагріванням в електроліті. Цей спосіб гарту розроблений лауреатом Сталінської премії інж. І. 3. Ясно-міським. Сутність процесу полягає в наступному: постійний струм напругою не нижче 180 в пропускається через електроліт, службовець анодом, і деталь, яка є катодом, в результаті чого на катоді виділяється велика кількість тепла, що нагріває деталь до високої температури. В якості електроліту застосовують водні розчини солей натрію, кальцію, магнію, барію.

Розроблені та застосовуються у виробництві такі методи нагріву в електроліті:

1. Кінцевий нагрів, застосовуваний для нагріву вільного кінця вироби. У разі якщо деталь має гострі кромки або конус, кінець її ізолюють, встановлюючи на підставку з вогнетривкої цегли, і опускають разом з нею в електроліт. Після нагріву деталі струм вимикають і деталь гартується в електроліті.

2. Місцевий і поверхневий нагрів, застосовуваний для нагріву в електроліті будь-якої частини деталі, наприклад гарт обода в кутках або круглих деталях великих діаметрів і т. П.

3. Послідовний нагрів, що полягає в тому, що частина деталі, зануреної в електроліт, може бути забезпечений від нагрівання. Цим методом здійснюють послідовний нагрів частини або всієї деталі.