Термическая обработка стали и цветных металлов. Масло для закалки металла
Масла закалочные. Масла для закалки стали
Когда мы слышим о закалке металлов, то первое, с чем у нас ассоциируется этот процесс – это закалка водой. Однако в качестве охлаждающего материала используют и иные среды. Закалочное масло – одно из них.
При охлаждении раскаленного металла в масляной среде охлаждение изделия идет значительно медленнее, чем в водной. Эта особенность определяет сильные и слабые стороны первого способа закалки.
Плюсы и минусы закалочных масел
Плюсы и минусы есть у любой среды. В случае с маслами для закалки стали можно отметить:
- При температуре 650-550 ⁰С невозможно закаливать углеродистые стали, но вполне допустима закалка легированных. Связано это с тем, что в этом температурном коридоре масляная среда охлаждает металл всего в 6 раз медленнее, чем вода.
- При температуре 200 ⁰С скорость охлаждения уже в 28 раз меньше, нежели в воде. Это препятствует возникновению в стали термотрещин и позволяет закаливать крупные детали со сложной формой.
- Необходимо следить, чтобы масляная среда не перегревалась. Рекомендуемый температурный потолок – порядка 80-90 ⁰С. Если она начала слегка дымиться – значит перегревается.
- Совместимы с различными присадками. В частности, это позволяет использовать некоторые специальные закалочные масла при температуре от 70 до 170 ⁰С.
Закалочные масла от ТД «Промсмазки»
ТД «Промсмазки» предлагает свои покупателям только качественные закалочные масла, которые обладают:
- высокой химической и термической стабильностью;
- стойкостью к испарению;
- хорошими антипенными свойствами;
- оптимальным уровнем вязкости;
- моющими свойствами.
Правильный выбор закалочных сред – гарантия качества стального изделия. ТД «Промсмазки» предлагает продукцию высшего качества по низким ценам.
www.promsmazki.ru
Характеристики закалочных масел
Mасла достаточно часто применяются в качестве закалочной среды для некоторых низкоуглеродистых сталей и для более широкого спектра средне- и высокоуглеродистых сталей различного легирования. На закаливающую способность масла влияет много факторов, основными из которых являются физико-химические характеристики: вязкость и плотность при различных температурах, теплопроводность, стойкость против шлакообразования (стойкость против старения).
Для того, чтобы понимать, как и в какой степени эти факторы влияют на закаливаемость, нужно более детально рассматривать процесс охлаждения стали. Закалка не является идеально прямой линией между осью ординат и областью минимальной устойчивости аустенита.
Эта линия имеет изгибы, соответствующие разной скорости на разных этапах охлаждения. Такие изменения скоростей являются следствием процессов, происходящих в системе деталь — охлаждающая среда при закалке.
При погружении изделия в закалочную ванну, на его поверхности образуется паровая рубашка, которая имеет низкий коэффициент теплопроводности. Охлаждение на этой стадии протекает очень медленно и характеризуется неравномерностью. Данная фаза длится несколько секунд и является самым важным этапом охлаждения, т.к. при завершении паровой фазы, начинается фаза пузырькового кипения со структурообразующими, критическими скоростями. Фактически, паровая фаза сдвигает диаграмму изотермического превращения аустенита влево, ровно на столько, сколько она длится и снижает температуру начала интенсивного охлаждения. Ускорить протекание этого этапа охлаждения можно при помощи активного перемешивания масла. Здесь, основным показателем эффективности этого мероприятия служит кинематическая вязкость масла. Это свойство зависит от температуры процесса и от природы производства масла. Кинематическая вязкость определяет, с какой скоростью будет двигаться масло в закалочной ванне при перемешивании. Однако следует учитывать, что высокие скорости движения среды могут вызвать сильное вспенивание.
Стадия пузырькового кипения начинается когда целостность паровой пленки нарушается и поверхность детали соприкасается с охлаждающей средой. При этом температура поверхности охлаждаемого изделия быстро понижается до температуры кипения масла и остается постоянной до окончания кипения. Интенсивность охлаждения зависит от теплоты парообразования применяемого масла. Чем больше значение теплоты, тем выше скорость охлаждения.
Далее кипение прекращается, и охлаждение происходит в результате конвективного теплообмена. Скорость охлаждения в этой стадии зависит от вязкости и теплопроводности масла, а также от разности температур изделия и охладителя.
Кроме описанных свойств, для оценки качества масла могут применяться и другие характеристики. Температура вспышки - очень важное свойство в плане противопожарной безопасности. Как правило, в производстве используют масла с температурой вспышки на 50-60 градусов выше, чем температура процесса. Плотность масла может указать на природу его происхождения и способ обработки. Однако присадки могут изменить это значение, поэтому характеристика плотности не может служить адекватным показателем качества. Стойкость против старения - показатель экономической эффективности использования того или иного масла. Это время нормальной работы охлаждающей среды до образования продуктов горения и шлака на дне и стенках ванны. Время смены масла чаще определяется практически, по изменению цвета закаливаемых изделий или появлением мягких пятен на поверхности. Производители закалочных масел предпочитают не указывать эту характеристику в документации.
Еще одной экономической характеристикой качества масла является скорость уноса вещества с обрабатываемыми поверхностями деталей. Она не может быть однозначно определена, т.к. в большей степени зависит от конкретных условий использования (одиночный закалочный бак, бак в составе автоматической линии, с учетом времени на стекание или без учета). Однако эта характеристика находится в некоторой корреляции с вязкостью масла и чаще не превышает 1% площади обрабатываемых изделий. При сравнении характеристик масел, нужно обращать внимание на допустимое количество воды и посторонних примесей. Вода в масле может быть причиной неравномерной твердости и возгорания закалочного бака. Чем больше воды в масле, тем больше вероятность этих явлений.
Идеальное закалочное масло должно охлаждать изделия максимально быстро в области минимальной устойчивости аустенита и максимально медленно в области Мн — Мк. Из выше сказанного следует, что при выборе такого идеального и безопасного закалочного масла, в первую очередь следует учитывать его вязкость, теплоту парообразования, теплопроводность и температуру вспышки.
heattreatment.ru
Закалочные масла - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1
Закалочные масла
Cтраница 1
Закалочные масла можно восстанавливать и на установках ЦКФ, РИМ-62 и Р-1000 М при условии подключения к ним центрифуг, тип и производительность которых определяются производительностью маслорегенерационной установки. [1]
Закалочные масла перед загрузкой в мешалку ЦКФ должны быть полностью обезвожены. Они могут быть восстановлены или обработкой отбеливающей землей, активированной аммиачной водой крепостью 25 % из расчета 1 % на отработанное масло, или смесью адсорбента ( отбеливающей земли) в количестве 7 % на отработанное масло и 1 % кальцинированной соды. [2]
Закалочные масла, легко смываемые водой, применяют в тех случаях, когда масло с деталей необходимо удалить без применения дорогостоящих операций очистки. [4]
Закалочные масла в баках и ваннах периодически ( при заливке свежей порции масла или после длительной остановки оборудования) должны подвергаться контролю на содержание в них воды, которая вызывает ценообразование, чем способствует возгоранию масла. Обнаруженная вода должна быть удалена через спускные краны, установленные в нижней части баков. [5]
Высокостабильные закалочные масла используются для контролируемого изменения молекулярной структуры стали по мере ее охлаждения. Закаливание в более легком масле применяется для упрочнения поверхности небольших деталей. Масло для закалки с паузами или многоступенчатой закалки предназначено для обработки высокоуглеродистых и легированных сталей. [6]
К первой группе относят масла для пропитки кож, закалочные масла в металлообработке, масла - поглотители ароматики в коксохимии, висциновые масла для воздухоочистительных фильтров и другие. [8]
В качестве закалочных масел применяют нефтяные масла различного-назначения: трансформаторное, веретенное, машинное и др. Созданы специальные закалочные масла, обладающие специфическими свойствами. [9]
В качестве закалочных масел применяют нефтяные масла различного назначения: трансформаторное, веретенное, машинное и др. Созданы специальные закалочные масла, обладающие специфическими свойствами. [10]
Для применения новой технологии термической обработки в станкостроении внедряются новые методы интенсификации процесса азотирования шпинделей металлорежущих станков; бездымные, негорючие и безвредные закалочные среды, заменяющие закалочные масла; проект автоматизированного участка термической и химико-термической обработки деталей станков, а также методы, приборы и аппаратура для автоматического регулирования степени диссоциации аммиака при азотировании; малодеформируемые марки сталей для изготовления шестерен и валов металлорежущих станков. [11]
Закалка в масле тоже пожароопасна, особенно если металл погружен не полностью. Закалочные масла должны иметь высокую температуру вспышки, их не следует нагревать выше 27 С. [12]
Технологические масла подразделяются на масла общего назначения, для производства химических волокон и мягчители шинных смесей. К первой группе относят масла для пропитки кож, закалочные масла в металлообработке, масла - поглотители ароматических соединений в коксохимии и др. Ко второй группе относят масла марки С-9, С-15 и С-25 типа индустриального И-20 или трансформаторного, которые применяют как компоненты засаливающих препаратов в производстве химических волокон. К третьей группе относят масла-мягчители, которые вводят в состав резиновых смесей при производстве шин для придания им эластичности и улучшения формуемости. В качестве масел используются высокоароматизированные остаточные экстракты селективной очистки ПН-бш и ПН-бк. Свойства каждой марки технологических масел оговариваются специальными ТУ или ОСТ для соответствующей технологической операции. [13]
Страницы: 1
www.ngpedia.ru
Термическая обработка металлов и закалочные масла
Как применять закалочные масла?
Существуют следующие способы термической обработки металлов:
- Отжиг
- Нормализация
- Закалка
- Отпуск
| Уменьшение твердости стали для более качественной обработки, улучшение структуры металла, достижение его большей однородности, снятие внутренних напряжений | Медленный нагрев металла до +740...+850 °С*, выдержка, медленное охлаждение |
| Повышение прочности, твердости и ударной вязкости стали, более низкая пластичность стали по сравнению с отожженной | Нагрев до температуры выше критической (температуры изменения типа кристаллической решетки), выдержка, охлаждение на спокойном воздухе |
| Достижение высокой твердости, прочности, а следовательно, износостойкости стали. При использовании этого метода образуется неравновесная структура, требующая последующего отпуска | Нагрев до температуры выше критической, выдержка при заданной температуре, быстрое охлаждение в жидкой среде (воде или масле) |
| Получение более высокой пластичности и уменьшение хрупкости мартенситной структуры при сохранении уровня прочности, освобождение от напряжения | Нагрев от +150...+260 °С до +370...650 °С, выдержка, медленное охлаждение на воздухе |
Примечание: * Температура зависит от типа обрабатываемого металла.
Выделяются следующие типы закалки:
- Холодная закалка (+30...+80 °С): для термического улучшения деталей свободной ковки и объемной штамповки, закалки ручных инструментов, листовых и винтовых пружин, высокопрочных болтов, гаек, подкладных шайб и т.п.
- Горячая закалка (+165...+220 °С): для закалки деталей высокой точности (например, деталей приводного механизма автомобилей), где необходимо исключить опасность искривления поверхности
- Вакуумная закалка: для инструментальной, подшипниковой, жаропрочной, быстрорежущей стали
При термической обработке металлов и сплавов методом закалки очень важно учитывать температуру и продолжительность нагрева, а также скорость охлаждения.
В качестве рабочей среды в процессе закалки металла используются вода или специальное масло.
При закалке с применением масла на изделии образуется значительно меньше тепловых трещин, чем при закалке в воде.Производство отечественных закалочных масел начало активно развиваться в конце 90-х годов. В настоящее время на российском рынке имеется целый ряд этих продуктов: от более простых и проверенных до дорогостоящих импортных, которые могут влиять на скорость охлаждения.
Закалочные масла позволяют получать стальные изделия с заданными значениями твердости, требуемой структуры и чистоты поверхности.
При выборе масла необходимо учитывать температуру его вспышки в открытом тигле. Она определяется качеством базового масла и должна быть на 30 ниже температуры общего процесса. Присадки вводятся в состав закалочного масла в целях повышения его эффективности или ускорения процесса отвода тепла.
Закалочные масла должны обладать следующими свойствами:
- Высокая термическая и химическая стабильность (сохранение свойств в течение всего срока службы)
- Хорошие моющие свойства (в масле накапливаются осадки, окалина с поверхности деталей)
- Высокая стойкость к испарению (использование в открытых закалочных резервуарах)
- Хорошие антипенные свойства (сильное завихрение горячего масла в закалочных резервуарах)
- Определенный уровень вязкости (зависит от температуры закалки и влияет на потери масла при извлечении деталей из резервуаров)
- Отсутствие воды (влияет на вспенивание масла)
mirsmazok.ru
Термическая обработка стали и цветных металлов
Отжиг - нагревание стального изделия до температуры 700-900°С (в зависимости от марки стали) и охлаждение вместе с печью. Отжиг применяют при изготовлении из одного законченного изделия другое или в случае неудачной закалки.
Если закаливать неотожженное изделие, в нем могут возникнуть трещины, структура металла станет неоднородной, качество изделия резко ухудшается.
Мелкие детали отжигают, нагревая на массивных стальных плитах или углях, которые предварительно раскаляют. После детали медленно остывают вместе с нагревателем. Иногда изделие нагревают ацетиленовой горелкой, которую постепенно отводят от изделия, делая процесс охлаждения медленным. Этот метод хорош для отжига небольших стальных изделий.
Нормализация - нагрев стали до температуры 900°С с последующим охлаждением в нормальных условиях (на воздухе) для улучшения внутренней микроструктуры стали и повышения механических свойств и для подготовки ее к последующей термической обработке.
Закалка - придание стальному изделию высокой прочности и твердости. Но от закалки сталь становится более хрупкой. Этот недостаток устраняется в процессе отпуска стали. При закалке металл нагревают до высокой температуры, а затем быстро охлаждают в специальных охлаждающих средах (воде, масле и т.п.). Из одной и той же заготовки можно получить различные структуры и свойства, в зависимости от режима закалки изделия. Для достижения наилучших результатов стальные изделия постепенно нагревают до температуры 750-850°С. Затем разогретое изделие быстро охлаждают до температуры примерно 400°С. Охлаждение должно происходить не меньше чем на 150°С в секунду, то есть охлаждение должно произойти всего в 2-3 секунды.
Скорость дальнейшего охлаждения до нормальной температуры может быть любой, так как структура, полученная при закалке, достаточно устойчива и скорость дальнейшего охлаждения на нее не оказывает влияния. Охлаждающей средой чаще всего бывает вода или трансформаторное масло. В воде металл остывает с большей скоростью, чем в масле: температура воды 18°С - за секунду металл остывает на 600°С, а в масле всего на 150°С. Для повышения закаливающей способности в воду иногда добавляют до 10% поваренной соли или 10-12% серной кислоты, например при закалке плашек или метчиков. Более высокий нагрев и чрезмерно быстрое охлаждение водой приводит к нежелательным результатам - деформации стали и появлению в ней излишнего качества - напряжений.
Для закалки инструментов из углеродистой стали применяют закалочные печи с температурой нагрева до 900°С, а для инструментов из легированных и быстрорежущих сталей - до 1325°С. Печи для закалки изделий бывают: камерные или пламенные, в которых изделие нагревают открытым пламенем; муфельные - нагревающие за счет сопротивления электрических обмоток; печи-ванны - представляющие собой тигли, наполненные расплавами солей, к примеру хлористым барием. В ваннах закалочное нагревание производить удобнее, т.к. температура содержащегося в ней расплава всегда постоянна и закаливаемое изделие не может нагреться выше этой температуры. К тому же известно, что нагрев в жидкостной среде происходит быстрее, чем в воздушной.
Образование окалины на поверхности изделия приводит к угару металла, деформации. Это уменьшает теплопроводность и, стало быть, понижает скорость нагрева изделия в печи, затрудняет механическую обработку. Удаляют окалину либо механическим способом, либо химическим (травлением).
Выгоревший с поверхности металла углерод делает изделия обезуглероженным с пониженными прочностными характеристиками, с затрудненной механической обработкой. Интенсивность, с которой происходит окисление и обезуглерожевание, зависит от температуры нагрева, т.е. чем больше нагрев, тем быстрее идут процессы.
Образование окалины при нагреве можно избежать, если под закалку применить пасту, состоящую из жидкого стекла - 100 г, огнеупорной глины - 75 г, графита - 25 г, буры - 14 г, карборунда - 30 г, воды - 100 г. Пасту наносят на изделие и дают ей высохнуть, затем нагревают изделие обычным способом. После закалки его промывают в горячем содовом растворе. Для предупреждения образования окалины на инструментах быстрорежущей стали применяют покрытие бурой. Для этого нагретый до 850°С инструмент погружают в насыщенный водный раствор или порошок буры.
Углеродистые стали при закалке лучше охлаждать сначала в воде до температуры 400-35°С, а затем в масле. Это предотвращает возникновение внутреннего напряжения. Во время охлаждения изделие рекомендуется быстро перемещать сверху вниз.
Тонкостенные длинные детали (например, ножи) для охлаждения опускают в воду или масло строго вертикально, в противном случае они могут сильно деформироваться.
Зубила целесообразно закалить в мокром песке, который увлажняют раствором соли.
Тонкие сверла закаливают в сургуче. Для этого разогретый до светло-красного цвета конец сверла погружают в сургуч и оставляют там до полного охлаждения.
www.kefa.ru
