Виды закалки металла. Виды закалки
9. Назначение и сущность закалки стали. Способы закалки
Закалка - самый распространенный вид термической обработки. Закаливаются валы, шестерни, пружины, штампы, зубила, резцы, фрезы и другие изделия и инструменты. Столь широкое распространение этого вида термической обработки объясняется тем, что при помощи закалки и последующего отпуска можно изменить свойства стали в очень широком диапазоне. Были рассмотрены превращения, которые протекают в стали, имеющей структуру аустенита, при ее охлаждении с различной скоростью.
Закалка стали основана именно на этих превращениях. Операция закалки состоит в том, что стальные изделия нагревают немного выше критических температур Aci, Асз а иногда и Аст и затем быстро охлаждают. В качестве охлаждающей среды применяют воду, масло и растворы солей. Целью закалки чаще всего является повышение твердости и прочности стальных изделий. При закалке имеют место понижение пластичности и вязкости стали, однако эти качества можно восстановить при последующем отпуске.
Как известно из предыдущего, при увеличении скорости охлаждения аустенита можно получить структуры сорбита, троостита или мартенсита. При закалке, как правило, стремятся получить структуру мартенсита, которая обеспечивает максимальную твердость стали.
Структуру сорбита или троостита более целесообразно получать путем отпуска закаленной стали. Закалка является наиболее сложным видом термической обработки, так как она протекает при очень больших скоростях охлаждения, что связано с образованием значительных внутренних напряжений в металле. Поэтому даже небольшие отклонения от установленных режимов обработки приводят к браку в изделии. Существенное влияние на результаты закалки оказывают температура нагрева и скорость охлаждения изделия.
Способы закалки стали:
1. Закалка в одном охладителе (v1).
Нагретую до нужной температуры деталь переносят в охладитель и полностью охлаждают. В качестве охлаждающей среды используют:
воду – для крупных изделий из углеродистых сталей;
масло – для небольших деталей простой формы из углеродистых сталей и изделий из легированных сталей.
Основной недостаток – значительные закалочные напряжения.
2. Закалка в двух сферах или прерывистая (v2).
Нагретое изделие предварительно охлаждают в более резком охладителе (вода) до температуры ~ 3000C и затем переносят в более мягкий охладитель (масло).
Прерывистая закалка обеспечивает максимальное приближение к оптимальному режиму охлаждения. Применяется в основном для закалки инструментов (см. Подкладной инструмент).
Недостаток: сложность определения момента переноса изделия из одной среды в другую.
3. Ступенчатая закалка (v3).
Нагретое до требуемой температуры изделие помещают в охлаждающую среду, температура которой на 30 – 50oС выше точки МН и выдерживают в течении времени, необходимого для выравнивания температуры по всему сечению. Время изотермической выдержки не превышает периода устойчивости аустенита при заданной температуре.
В качестве охлаждающей среды используют расплавленные соли или металлы. После изотермической выдержки деталь охлаждают с невысокой скоростью.
Способ используется для мелких и средних изделий.
studfiles.net
Способы закалки
Закалка в одном охладителе. Этот способ закалки наиболее широко применяется на практике. Деталь нагревают до температуры закалки и охлаждают в одном охладителе. Если охлаждение проводится в жидком охладителе (воде, масле), то для равномерного охлаждения деталь, погрузив в жидкость, перемещают в вертикальном направлении или круговыми движениями.
Для равномерного охлаждения применяется также циркуляция жидкости, что достигается механическим перемешиванием жидкости с помощью специально установленных в закалочном баке лопастей, или создается непрерывное поступление и отвод из закалочного бака охлаждающей жидкости.
Если требуется закалить не всю деталь, а только ее определенную часть, то такая закалка называется местной. Она проводится погружением в охлаждающую жидкость только той части детали, которую необходимо закалить; для этого применяется также струевое охлаждение. В последнем случае деталь помещают в специальное приспособление (аппарат), где места детали, требующие закалки, подвергаются интенсивному охлаждению струями воды.
Недостатком закалки в одном охладителе (если закалка проводится в воде) является возникновение значительных внутренних напряжений, которые могут вызвать появление трещин.
Закалка с подстуживанием. При этом способе закалки деталь вынимают из печи и перед погружением в охлаждающую жидкость некоторое время выдерживают на воздухе – подстуживают. При подстуживании температура детали не должна понижаться ниже критической точки. Подстуживание уменьшает внутренние напряжения и коробление деталей.
Закалка в двух средах. Как указано выше, быстрое охлаждение при закалке необходимо для того, чтобы в процессе охлаждения не происходило распада аустенита на феррито-цементитную смесь в интервале температур 500-600°С. Для превращения аустенита в мартенсит быстрое охлаждение не только не нужно, но и нежелательно, так как именно при быстром охлаждении в интервале мартенситного превращения и могут возникнуть трещины. В интервале мартенситного превращения для уменьшения возникающих структурных внутренних напряжений и для предохранения от возможности возникновения трещин желательно замедленное охлаждение. Этому требованию и удовлетворяет закалка в двух средах. Сущность данного способа заключается в том, что деталь сначала охлаждают до 300-400°С в энергично действующем охладителе – в воде, а затем для окончательного охлаждения переносят в слабый охладитель – в масло. Такая закалка иначе называется закалкой в воде с переброской в масло.
Ступенчатая закалка. Сущность этого способа закалки заключается в том, что нагретую до температуры закалки деталь (или инструмент) охлаждают в расплавленных солях, имеющих температуру немного выше температуры начала мартенситного превращения для этой стали. После выдержки при данной температуре в течение времени, необходимого для выравнивания температуры по всему сечению, деталь вынимают из соляной ванны и охлаждают на воздухе. При выдержке в соляной ванне с температурой, превышающей температуру точки Мн, никаких структурных превращений не происходит и образование мартенсита происходит при охлаждении на воздухе.
В качестве охлаждающей среды при ступенчатой закалке применяют смеси легкоплавких солей, например: смесь, состоящую из 55% азотнокислого калия KNO3 и 45% азотистокислого натрия NaNO2 , температура плавления 137°С; смесь, состоящую из 75% едкого кали KOH и 25% едкого натра NaOH, температура плавления 150°С и др., а также горячее масло.
По сравнению с обычной закалкой в одном охладителе, при ступенчатой закалке возникают значительно меньшие внутренние напряжения, уменьшается коробление и возможность возникновения трещин. После выдержке в соляной ванне с температурой, превышающей температуру точки Мн, сталь находится в состоянии пластичного аустенита и детали легко могут быть подвергнуты правке.
При охлаждении в щелочах деталей, нагретых в соляных ваннах,они сохраняют светлую поверхность, так как хлористые соли при нагревании, а щелочи при охлаждении практически не окисляют поверхности детали. Это дает возможность проводить закалку деталей после их окончательной механической обработки без последующей очистки или травления.
Недостатком ступенчатой закалки является ограниченность ее применения – для углеродистой стали только для мелких деталей диаметром до 10 мм. Это объясняется тем, что для крупных деталей скорость охлаждения в соляной ванне является недостаточной для того, чтобы переохладить аустенит до температуры, немного превышающей температуру начала мартенситного превращения. В связи с недостаточной скоростью охлаждения в зоне наименьшей устойчивости аустенита (500-600°С) происходит его частичный распад с образованием феррито-цементитной смеси, и твердость получается пониженной.
Изотермическая закалка. Изотермическая закалка, впервые предложенная Д.К.Черновым, широко применяется на практике. Так же как и при ступенчатой закалке, охлаждение нагретых до температуры закалки деталей проводится в соляных ваннах. Температура соляной ванны при изотермической закалке 250-400°С. Детали выдерживают в соляной ванне в течение времени , необходимого для полного распада аустенита. После выдержки детали охлаждают на воздухе. В результате изотермической закалки образуется бейнит HRC45-55 в сочетании с достаточной пластичностью. Изотермическую закалку целесообразно применять для деталей, склонных к короблению и образованию трещин.
Для нагрева деталей при закалке применяют камерные печи, тигельные электрические и электродные печи – ванны, вакуумные печи, электропечи с защитной атмосферой и др.
Закалка с обработкой холодом. Сущность этого метода обработки (предложен в 1937г. А.П.Гуляевым) заключается в продолжении охлаждения закаленной стали до температуры ниже +20°С, но в интервале Мн – Мк для дополнительного более полного превращения остаточного аустенита в мартенсит.
Обработка холодом целесообразна только для тех сталей, у которых точка конца мартенситного превращения Мк расположена при температурах ниже комнатной. Для углеродистых сталей обработка холодом целесообразна для сталей при содержании углерода более 0,6%.
Обработка холодом является частью общего цикла термической обработки и проводится немедленно после закалки, так как перерыв в охлаждении стабилизирует аустенит и уменьшает эффект обработки. В результате обработки холодом повышается твердость, увеличивается объем, стабилизируются размеры деталей. Наиболее распространенным охладителем является смесь из твердой углекислоты (сухой лед) с ацетоном (-78о).
studfiles.net
Способы закалки. Способы закалки стали. Виды закалки стали. Технология закалки стали. Режимы закалки сталей.
В зависимости от формы изделия, марки стали и нужного комплекса свойств применяют различные способы охлаждения при закаливании стали.
Закалка стали. Закалка металла. Виды закалки. Температура закалки. Закаливаемость. Прокаливаемость. Критический диаметр.
Режимы закалки стали
1. Закалка в одном охладителе (V1).
Нагретую до нужной температуры деталь переносят в охладитель и полностью охлаждают. В качестве охлаждающей среды используют:
Основной недостаток – значительные закалочные напряжения.
Термическая обработка металла. Термическая обработка металлов и сплавов. Виды термической обработки металлов. Виды термообработки.
2. Закалка в двух сферах или прерывистая (V2).
Нагретое изделие предварительно охлаждают в более резком охладителе (вода) до температуры ~ 3000C и затем переносят в более мягкий охладитель (масло).
Прерывистая закалка обеспечивает максимальное приближение к оптимальному режиму охлаждения. Применяется в основном для закалки инструментов (см. Подкладной инструмент).
Недостаток: сложность определения момента переноса изделия из одной среды в другую.
3. Ступенчатая закалка (V3).
Нагретое до требуемой температуры изделие помещают в охлаждающую среду, температура которой на 30 – 50oС выше точки МН и выдерживают в течении времени, необходимого для выравнивания температуры по всему сечению. Время изотермической выдержки не превышает периода устойчивости аустенита при заданной температуре.
В качестве охлаждающей среды используют расплавленные соли или металлы. После изотермической выдержки деталь охлаждают с невысокой скоростью.
Способ используется для мелких и средних изделий.
Отжиг стали. Отжиг второго рода. Полный отжиг. Неполный отжиг. Полный и неполный отжиг. Изотермический отжиг.Отжиг стали. Отжиг первого рода. Диффузионный отжиг. Отжиг рекристаллизационный. Отжиг для снятия напряжений.
4. Изотермическая закалка (V4).
Отличается от ступенчатой закалки продолжительностью выдержки при температуре выше МН, в области промежуточного превращения. Изотермическая выдержка обеспечивает полное превращение переохлажденного аустенита в бейнит.При промежуточном превращении легированных сталей кроме бейнита в структуре сохраняется аустенит остаточный. Образовавшаяся структура характеризуется сочетанием высокой прочности, пластичности и вязкости. Вместе с этим снижается деформация из-за закалочных напряжений, уменьшаются и фазовые напряжения.
В качестве охлаждающей среды используют расплавленные соли и щелочи.
Применяются для легированных сталей.
Нормализация стали. Температура нормализации стали. Процесс нормализации стали.
5. Закалка с самоотпуском.
Нагретые изделия помещают в охлаждающую среду и выдерживают до неполного охлаждения. После извлечения изделия, его поверхностные слои повторно нагреваются за счет внутренней теплоты до требуемой температуры, то есть осуществляется самоотпуск (см. Отпуск стали). Применяется для изделий, которые должны сочетать высокую твердость на поверхности и высокую вязкость в сердцевине (инструменты ударного действия: молотки, зубила).
www.mtomd.info
Закалка и ее разновидности — Материаловедение
Закалка — вид термической обработки материалов (металлы, их сплавы, стекло), заключающийся в их нагреве выше критической температуры (температуры изменения типа кристаллической решетки, т. е. полиморфного превращения, либо температуры, при которой в матрице растворяются фазы, существующие при низкой температуре), с последующим быстрым охлаждением.]Закалку металла для получения избытка вакансий не следует смешивать с обычной закалкой, для проведения которой необходимо, чтобы были возможные фазовые превращения в сплаве.
Чаще всего охлаждение осуществляется в воде или масле, но существуют и другие способы охлаждения: в псевдокипящем слое твёрдого теплоносителя, струёй сжатого воздуха, водяным туманом, в жидкую полимерную закалочную среду.
Различают закалку с полиморфным превращением, для сталей, и закалку без полиморфного превращения, для большинства цветных металлов.
Материал, подвергшийся закалке приобретает бо́льшую твердость, но становится хрупким, менее пластичным и менее вязким, если сделать большее количество повторов нагревание-охлаждение. Для снижения хрупкости и увеличения пластичности и вязкости, после закалки с полиморфным превращением применяют отпуск. После закалки без полиморфного превращения применяют старение. При отпуске имеет место некоторое снижение твердости и прочности материала. [2]
В зависимости от температуры нагрева, закалку подразделяют на полную и неполную. В случае полной закалки материал нагревают на 30 - 50°С выше линии GS для доэвтектоидной стали и эвтектоидной, заэвтектоидная линия PSK (см. диаграмму железоуглеродистых сплавов), в этом случае сталь приобретает структуру аустенит и аустенит + цементит. При неполной закалке производят нагрев выше линии PSK диаграммы, что приводит к образованию избыточных фаз по окончании закалки. Неполная закалка, как правило, применяется для инструментальных с Закалка – это термообработка, направленная на получение в сплаве максимально неравновесной структуры и соответственно аномального уровня свойств. Любая закалка включает в себя нагрев до заданной температуры, выдержку и последующее быстрое резкое охлаждение. В зависимости от вида фазовых превращений, происходящих в сплаве при закалке, различают закалку с полиморфным превращением и закалку без полиморфного превращения.
Закалка с полиморфным превращением. Этот вид закалки применяется для сплавов, в которых один из компонентов имеет полиморфные превращения.
При закалке с полиморфным превращением нагрев металла производится до температуры, при которой происходит смена типа кристаллической решетки в основном компоненте. Образование высокотемпературной полиморфной структуры сопровождается увеличением растворимости легирующих элементов. Последующее резкое охлаждение ведет к обратному изменению типа кристаллической решетки, однако из-за быстрого охлаждения в твердом растворе остается избыточное содержание атомов других компонентов, поэтому после такого охлаждения образуется неравновесная структура. В металле сохраняются внутренние напряжения. Они вызывают резкое изменение свойств, увеличивается прочность, уменьшается пластичность. При быстром охлаждении перестройка кристаллической решетки происходит за счет одновременного смещения целы групп атомов. В результате вместо обычных зерен в металле появляется игольчатая структура, которая называется мартенситом. Неравновесное состояние металла после такого типа закалки является термодинамически неустойчивым. Поэтому, чтобы перевести металл в более устойчивое состояние, получить необходимый уровень внутренних напряжений, а соответственно и необходимые механические свойства, применяют дополнительную термообработку, которую называют отжиг.
Закалка без полиморфного превращения.
Применяется для сплавов, не испытывающих полиморфных превращений, но имеющих ограниченную растворимость одного компонента в другом.
Если сплав, содержащий вторичные фазы, нагреть до температуры выше линии солидус, то увеличение растворимости приведет к растворению вторичных фаз. Если теперь такой твердый раствор быстро охладить, то выделение вторичных фаз образоваться не успеет, т.к. для этого требуется время на прохождение процесса диффузии, образование другой кристаллической решетки, границ раздела между фазами. В результате, при нормальной температуре пересыщенный метастабильный твердый раствор содержит избыток второго компонента. Такое изменение структуры изменяет свойства сплава, прочность может, как увеличиться, так и уменьшиться, а пластичность, как правило, увеличивается. Состояние металла после такой закалки является термодинамически неустойчивым. Самопроизвольно или под влиянием предварительного нагрева метастабильный твердый раствор начинает распадаться с выделением вторичной фазы, т.е. αм®α+βІІ. Этот процесс называется старением. Таким образом, старение – это термообработка, которая проводится после закалки без полиморфного превращения, направленная на получение в сплаве более равновесной структуры и заданного уровня свойств.талей
Закалка сталей.
Закалкой называют термообработку, включающую в себя нагрев сталей до температур выше критических и быстрое, резкое охлаждение, с целью получения высокой прочности и твердости. Различают закалки объемную и поверхностную. При объемной закалке нагревают и охлаждают весь объем детали, при поверхностной – только поверхность.
В зависимости от температуры нагрева закалка бывает полной и неполной. При полной закалке сталь нагревают выше точки А3. Полная закалка применяется для доэвтектоидной стали. В этом случае при нагреве выше точки А3 сталь имеет полностью аустенитную структуру и после резкого охлаждения имеет полностью мартенситную структуру. При неполной закалке полного превращения не будет, и оставшийся в структуре феррит не даст получить высокой твердости и прочности. Поэтому в доэвтектоидной стали неполную закалку не применяют. Для заэвтектоидной стали применяют только неполную закалку. В этом случае вторичный цементит, который сохраняется в стали, дополнительно повышает твердость закаленных сталей. Если же применить полную закалку, то вторичный цементит растворяется в аустените. Это сопровождается резким увеличением зерна. После охлаждения в такой стали будет большое количество остаточного аустенита. Это дополнительно уменьшит твердость стали, поэтому для заэвтектоидной стали полная закалка никогда не применяется. Выдержка при закалке стали должна быть такой, чтобы успели пройти все структурные и фазовые превращения. Однако она не должна быть чрезмерной, чтобы не вызвать роста аустенитного зерна. Обычно ориентировочно выдержку детали принимают из расчета 1 минуту на 1 миллиметр толщины для нагрева и + 1 минута на 1 миллиметр толщины для выравнивания температуры по сечению и прохождения всех структурах и фазовых превращений. Охлаждение при закалке должно быть резким, для того, чтобы не допустить образования перлита, но в то же время – максимально медленным, чтобы уменьшить уровень внутренних напряжений, образующихся в деталях при резком охлаждении. Внутренние напряжения должны быть термические и структурные. Термические возникают из-за неодинаковой скорости охлаждения поверхности и центров массивных деталей, а также при неодинаковой скорости охлаждения тонких и толстых сечений детали.
Структурные напряжения возникают из-за объемного эффекта (v ↑) при переходе А→ М. В зависимости от содержания углерода этот объемных эффект достигает 5-6%. Уровень внутренних напряжений может быть настолько велик, что в результате происходит искажение формы детали или ее растрескивание.
Охлаждение при закалке может вестись в предельных средах (вода, масло минеральное, водо-воздушные смеси). От скорости охлаждения зависит структура, которая в стали после закалки. Если скорость недостаточная, то получает перлитная структура. Они отличаются друг от друга различным размером частиц перлита и цементита. Если скорость охлаждения при закалке достаточно велика, для того, чтобы не образовался перлит, но слишком мала для образования мартенсита в сталях, появится промежуточная структура – бейнит. Внешне она имеет игольчатую структуру как мартенсит, но сами иглы представляют собой феррит, внутри которого выделяется мельчайшие частицы цемента. Если скорость охлаждается стали превышает критическую скорость, то образуется в мартенсит, обеспечивающий максимальную твердость в закаленной стали. Наиболее эффективное охлаждение обеспечивает вода, но её недостаток – слишком быстрое охлаждение в интервале мартенситного превращения. В результате возникают большие внутренние напряжения. Минеральное масло наоборот дает малую скорость охлаждения в области мартенситного превращения, но не достаточно быструю в области перлитного превращения.
Способы закалки.
Для того, чтобы обеспечить закалку сталей на мартенсит необходимо быстро охлаждать её в области перлитного превращения. Но если с такой же скоростью охлаждать её и дальше в области мартенситного превращения, то в детали возникают резкие закалочные напряжения. Поэтому желательно проводить охлаждение в области мартенситного превращения по возможности медленнее, но среды с переменной скоростью охлаждения не существует и поэтому для разных деталей применяют различные способы охлаждения, чтобы получить закаленное состояние с минимум уровнем внутренних напряжений.
1. Охлаждение в одном охладителе (воде, масле). Недостаток - очень резкие внутренние напряжения. Чтобы их уменьшить применяют второй способ закалки.
2. Закалка в двух средах (из воды в масло). По этому способу в начале деталь охлаждают в воде, до температуры ниже перлитного превращения, а затем перебрасывают до окончательного охлаждения в масло. Этот способ сложен и требует высокой квалификации рабочих, от которых требуется выдерживать деталь определенное количество времени в воде. Если выдержка будет мала, то при дальнейшем охлаждении попадаем в перлитное превращение, и закалки не будет, а если выдержка слишком большая, то в деталях возникают большие внутренние напряжения.
3. Ступенчатая закалка. При ступенчатой закалке нагретую деталь охлаждают быстро до заданной температуре в специально горячей среде, в качестве которой используются расплавы металлов или солей. Время выдержки в горячей среде определяются маркой стали и может быть четко определено по секундомеру, после этого идет окончание охлаждение в воде или масле. Выдержка в горячей среде позволяет выровнять температуру по всему сечению деталей, поэтому при окончательном охлаждении в воде, или масле превращение аустенита в мартенсит идет одновременно по всему объему детали, что позволяет резко снизить уровень внутренних напряжений. Такой способ закалки применяют для крупногабаритных деталей сложной формы, чтобы до минимума снизить искажение формы.
4. Изотермическая закалка. Этот способ применяется для крупногабаритных деталей, которые нельзя охлаждать очень быстро, из-за опасности разрушения. При изотермической закалке нагретые детали помещают в горячую среду, нагретую до заданной температурой 350-400 градусов, в которой выдерживают до полного прохождения превращения аустенита в троостит или бейнит. После полного превращения деталь обычно охлаждается на воздухе. Дополнительного отпуска после такой закалке не требуется. Температура окружающей среды выбирается термообработкой, чтобы получить в детали структуру, обеспечивающую заданную твердость.
5. Закалка с обработкой холодом. При закалке высокоуглеродистых сталей, содержащих никель, молибден, вольфрам даже после полного охлаждения до нормальной температуры превращение аустенита в мартенсит проходит не полностью. Остаточный аустенит имеет невысокую твердость и поэтому твердость детали после закалки будет недостаточной. Для устранения остаточного аустенита закаленные детали дополнительно охлаждают в области отрицательных температур 70-80 градусов, парами углекислоты или жидкого азота. Дополнительное охлаждение вызывает переход остаточного аустенита в мартенсит и твердость закаленной стали повышается.
6. Закалка с самоотпуском. Этот способ закалки применятся для деталей, которые должны иметь различную твердость в различных местах. Чтобы получить переменную твердость, нагретую деталь помещают в охлажденную среду только рабочей поверхностью, оставляя хвостовик над поверхностью охлаждающей среды. После полного охлаждения поверхности деталь извлекают из охлаждающей среды и за счет тепла, сохранившегося в хвостовой части, происходит разогрев рабочей поверхности и ее отпуск. Температуру разогрева поверхности контролируют по цветам побежалости.
Поверхностная закалка.
Этот способ применяется для изделий, у которых должна быть поверхность и вязкая сердцевина (шестерни, валы). При поверхностной закалке нагрев проводится не всей детали, а только её поверхности. После нагрева сразу проводится охлаждение. Поэтому структурные измерения затрагивают только поверхность. В зависимости от способов нагрева различают несколько видов поверхностей закалки:
1. Закалка погружением – разогрев поверхности ведется за счет кратковременного погружения детали в горячую среду. После нагрева детали охлаждают в воде или масле. Толщина закаленного слоя определяются временем выдержки в горячей среде. Недостаток – невозможность получения тонкого закаленного слоя.
2. Газопламенная закалка. Разогрев поверхности детали проводится за счет нагрева пламенем газовой горелки. Достоинство способа в его универсальности, недостаток – высокая температура пламени вызывает перегрев поверхности и как следствие - крупное зерно, выгорание углерода, легирующих элементов, резкий температурой градиент, возможно отслаивание закаленного слоя.
3. Закалка ТВЧ – токами высокой частоты (индукционная закалка). Разогрев детали производится за счет наведения в ней токов высокой частоты. Деталь помещается внутрь индуктора, подключенного к истокам токов высокой частоты. Достоинство способа – высокая производительность недостаток – потребность в сложном оборудовании, для каждой детали необходим свой индуктор, наличие вредных электромагнитных полей.
4. Закалка с нагревом поверхности лазером. При этом способе закалки разогрев поверхности осуществляется за счет воздействия на неё высокоэнергетического пучка излучения. Интенсивность энергии настолько велика, что поверхность в течении нескольких долей секунд может быть нагрета до расплавления. Охлаждение поверхности после нагрева происходит за счет теплоотвода вглубь детали. Дополнительное охлаждение водой не требуется. Перемещая луч лазера по поверхности можно закаливать как отдельные участки детали, так и всю её поверхность. Этим способом можно закаливать внутренние поверхности детали, не закаливая её наружную поверхность. Глубина закаленного слоя регулируется временем, освещая её лазером. При таком способе закалки она может меняться от нескольких микрон до десятков и сотен микрон
ifreestore.net
4. ВИДЫ ЗАКАЛКИ. Понятие о термической обработке (закалка, отжиг, нормализация)
Похожие главы из других работ:
Выбор конструкционных материалов
3. Дефект после закалки
термический обработка зуб сталь Изделия после правильно выполненной закалки и последующего отпуска имеют твердость более низкую, чем предусмотрено техническими условиями...
Выбор режима термообработки для получения заданных структур в стали У13
2. РАСЧЕТ ВЕРХНЕЙ КРИТИЧЕСКОЙ СКОРОСТИ ЗАКАЛКИ
Vвкз - верхняя критическая скорость закалки. За температуру Acm в стали У13 возьмем температуру 830°С судя по данным из марочника сталей. Для стали У13 скорость VВКЗ определяется подавлением избыточной фазы в стали: ~700°С и =10с: Рисунок 1...
Выбор технологии и оборудования термической обработки для сверл малого диаметра из быстрорежущей стали Р6М5
7.2 Контроль качества после закалки и отпуска
Параметрами контроля являются: твердость HRC 63 - 65 величина аустенитного зерна 10-11...
Газопламенная закалка металлов
Сущность процесса поверхностной закалки
Твердость поверхностного закаленного слоя при газопламенной закалке, как правило, выше твердости, получаемой при общей закалке, примерно на НВ 50 вследствие большей скорости охлаждения (сердцевина детали, будучи холодной...
Газопламенная закалка металлов
Способы газопламенной закалки
В зависимости от воздействия пламенного нагрева и охлаждения существуют четыре способа газопламенной закалки (рис. 130), характеризуемые циклическими и непрерывными процессами...
Газопламенная закалка металлов
Техника газопламенной поверхностной закалки
Техника выполнения газопламенной поверхностной закалки определяется выбором способа закалки, оборудования и режима закалки, зависящего от состава закаливаемой стали, формы и размеров обрабатываемого изделия. Выбор режима закалки...
Исследование легированной стали 20ХГР
4. Определение верхней критической скорости закалки
Для ближайшей стали 18ХГР эта скорость определяется началом перлитного превращения tmin = 650 oC и фmin=90 c. Vвкз=; Vвкз==2...
Основы материаловедения
1. Опишите режим ступенчатой и изотермической закалки. Какие превращения происходят при этих видах термической обработки? Область применения
В зависимости от скорости охлаждения различают закалку ступенчатую и изотермическую. Ступенчатая закалка. При ступенчатой закалке деталь, нагретую до температуры закалки, переносят в жидкую среду...
Проект цеха по производству закаленного стекла
1.2.1 Закалочные среды и способы закалки стекла
Физико-механические свойства закаленных стекол, и прежде всего их прочность и термостойкость, зависят от условий охлаждения стекол в процессе закаливания...
Проектирование аппарата для очистки сточных вод от фенола и нефтепродуктов
1.1.3 Виды адсорбентов
Адсорбенты для иммобилизации могут быть органическими или неорганическими, природными, искусственными, синтетическими. Используют также комбинированные адсорбенты...
Проектирование модуля главного движения станка сверлильно-фрезерно-расточной группы
3.1.1 Виды переходов
На проектируемом станке будут выполняться следующие виды переходов: а) Контурное фрезерование б) Фрезерование плоскости в) Сверление г) Нарезание резьбы Характер обработки: предварительная и чистовая Обрабатываемый материал: АК6...
Проектирование насосной установки промежуточной нефтеперекачивающей станции
1.1 Виды НПС
На магистральных нефтепроводах используется в основном три вида нефтеперекачивающих станций (НПС): головные нефтеперекачивающие станции нефтепроводов (ГНПС)...
Производство синтетического каучука
3.1 Виды полимеризации
В зависимости от фазового состояния среды, в которой протекает реакция полимеризации, различают несколько видов процесса: жидкофазная, газофазная, эмульсионная и растворная полимеризация. Синтетические каучуки...
Свойства легированных сталей. Испытание на твёрдость по Бринеллю
10. Опишите процесс закалки стали
Закалка - термическая операция, состоящая в нагреве закаленного сплава выше температуры превращения с последующим достаточно быстрым охлаждением для получения структурно неустойчивого состояния сплава...
Свойства металлов. Основные параметры при закалке стали
1. Назначьте температуру закалки, охлаждающую среду и температуру отпуска деталей машин из стали 40Х, которые должны иметь твердость 28.35 HRC. Опишите сущность происходящих превращений при термической обработке, микроструктуру и свойства
Среднеуглеродистая сталь, легированная хромом состоит из 0,4% углерода, 0,17-0,37% кремния, 0,50-0,80% марганца, 0,8-1,1% хрома. Максимальное содержание серы - 0,035%, фосфора - 0,035%. Основные параметры при закалке - температура нагрева и скорость охлаждения...
prod.bobrodobro.ru
Виды закалки металла — Сайт о металле
Закалка в одной средеТакая закалка проще по выполнению, но не для любой стали и не для любых изделий ее можно применять.Быстрое охлаждение в большом интервале температур изделий переменного сечения способствует возникновению температурной неравномерности и больших внутренних напряжений, называемых термическими.Помимо термических напряжений, при превращении аустенита в мартенсит создаются дополнительно так называемые структурные напряжения, связанные с тем, что превращение аустенита в мартенсит происходит с увеличением объема.Если деталь сложной формы или переменного сечения, то увеличение объема проходит неравномерно и вызывает возникновение внутренних напряжений.Наличие больших напряжений может вызвать коробление изделия, поводку, а иногда и растрескивание, если величина внутренних напряжений превзойдет предел прочности.Чем больше углерода, тем больше объемные изменения и структурные напряжения, тем больше опасность возникновения трещин.Сталь с содержанием углерода более 0,8% закаливают в одной среде, если изделия простой формы (шарики, ролики и т.д.). В противном случае предпочитают закалку либо в двух средах, либо по способу ступенчатой закалки.
Закалка в двух средахЭтот способ нашел широкое применение для закалки инструмента из высокоуглеродистой стали.Состоит он в следующем:деталь вначале замачивают в воде и охлаждают до температур 500—550°,затем быстро переносят в масло, где оставляют до полного охлаждения.
Ступенчатая закалкаПри этом способе деталь быстро охлаждается погружением в соляную ванну с температурой 300—250°. Выдержка при этой температуре в течение 1,5—2 мин. должна обеспечить выравнивание температур по всему сечению изделия, устраняя тем самым термические внутренние напряжения. Последующее охлаждение производят на воздухе.В качестве охлаждающей среды используют расплавленные соли, селитры, легкоплавкие металлы.
Ступенчатая закалка уменьшает внутренние напряжения, коробление и возможность растрескивания деталей.
Недостатки ступенчатой закалкиНедостаток этого вида закалки в том, что охлаждение в горячих средах не может обеспечить большую скорость охлаждения в интервале 400—600°.В связи с этим ступенчатую закалку для углеродистой стали можно применять для изделий небольшого сечения (диаметр до 10 мм, например, сверла).Для легированных сталей, имеющих небольшие значения критической скорости закалки, ступенчатая закалка применима к изделиям большего сечения.
Закалка с подстуживаниемПри таком способе деталь вынимают из печи и перед погружением в охлаждающую жидкость некоторое время выдерживают на воздухе. Время выдержки на воздухе должно быть таким, чтобы не произошел распад на структуру перлита или сорбита. Это время определяется практикой закалки.Подстуживание уменьшает внутренние напряжения и коробление и применяется для тонких и длинных деталей.
Поверхностная закалка сталиОт некоторых деталей в эксплуатации требуется высокая поверхностная твердость при сохранении достаточно вязкой сердцевины, например зуб шестерни, шейка коленчатого вала и др.В этом случае сталь сознательно закаливают на небольшую глубину. Существует несколько методов поверхностной закалки стали.
Поверхностная закалка при нагреве ацетилено-кислородным пламенемНагрев изделия производится ацетилено-кислородным пламенем. Пламенная горелка движущаяся вдоль изделия с определенной скоростью, нагревает его поверхность.Вслед за горелкой с той же скоростью движется трубка, подающая воду, с помощью которой производится охлаждение изделия.Глубина прогрева и температура нагрева регулируются скоростью перемещения горелки и расстоянием горелки от изделия.
Поверхностная закалка токами высокой частотыНагрев изделий токами высокой частоты вызывает разогрев поверхностного слоя изделия.Это объясняется тем, что токи высокой частоты распространяются с неравномерной плотностью по сечению. Чем больше частота тока, тем на меньшую глубину изделия токи проникают.Благодаря этому возникает большая плотность тока у поверхности изделия, вызывающая весьма быстрый разогрев поверхностных слоев металла.Этот метод имеет ряд преимуществ: высокую производительность, достаточную легкость регулирования глубины закаленного слоя, получение большей твердости, чем при обычных методах закалки, отсутствие окалины и коробления.Применяемый для этой цели электрический ток получают от специальных генераторов, дающих переменный ток с частотой до 10 млн. гц (т.е. перемен направления тока в секунду). Ток городской сети имеет частоту 50 гц.Нагрев изделия осуществляется индуктором, по которому проходят токи высокой частоты и большой силы.Индуктор наводит (индуктирует) токи в изделии, помещенном внутри него.Индуктор изготовляют из полых медных трубок, внутри которых циркулирует охлаждающая вода, поэтому он сам не разогревается за тот короткий промежуток времени, за который деталь успевает нагреться до необходимой температуры.Форма индуктора должна точно повторить форму изделия, только тогда изделие закалится да одну и ту же глубину по всему сечению. Затруднения бывают при сложной форме детали, что ограничивает применение этого метода.Охлаждение нагретой детали осуществляется чаще всего либо дополнительным дождевым устройством, либо водой, циркулирующей внутри индуктора.В связи с тем что новый тип детали требует изготовления нового индуктора, этот метод целесообразно применять при наличии однотипных деталей в массовом или крупносерийном производстве.
www.conatem.ru
site-metall.com
Способы закалки стали методы современные технологии
В зависимости от формы изделия, марки стали и необходимого сочетания свойств используют различные способы закалки стали steel. Закалку в одном охладителе используют для деталей простой формы. Нагретую до температуры закалки часть, быстро переносят в охладитель, коим может быть вода, масло и др. Недостаток этого способа есть в том, что из-за неравномерного охлаждения по сечению в детали начинаются большие температурные напряжения. Прерывистую закалку или закалку в двух сферах применяют для деталей более сложной структурной формы. Так, нагретую деталь прежде опускают в воду, а затем опускают для окончательного охлаждения в масло (закалка сквозь воду — в масло). Сбавляя скорость охлаждения в области мартенситного превращения, тем самым добиваются цели - сократить структурные напряжения. Данный способ очень часто используют при закалке инструментов из углеродистой стали. Однако полное время нахождения детали в каждой из сред найти трудно.
Ступенчатая закалка
Ступенчатая закалка по сравнению с более ранними является более совершенной. Нагретую до температуры закалки часть быстро переносят в охладитель, который имеет температуру на 30—50 °С выше мартенситной точки, и выдерживают во времени, нужного для выравнивания температуры по всему сечению изделия. Время изотермической выдержки должно существовать меньше времени устойчивости аустенита при этой температуре. После изотермической выдержки (в расплаве солей или металлов) деталь охлаждают с мешьшей скоростью, что помогает уменьшению закалочных напряжений. Данный способ применим только для закалки небольших частей, имеющих диаметр 10— 30 мм.
Изотермическая закалка
Нагретую до закалочных температур часть быстро переносят в закалочную среду, имеющую температуру несколько выше температуры начала мартенситного превращения (к примеру, 250—300°С для углеродистых сталей), и выдерживают в некотором времени, необходимом для полного преображения переохлажденного аустенита. В Итоге получается структура нижнего бейнита.
Закалка с самоотпуском
Страницы: 1 2 3
Автор admin | Категория слесарное дело |
Теги: steel, вал, деталь, жидкость, закалка, коленчатый вал, коррозия, масло, медь, металл, нормализация, ось, отпуск, охлаждение, приборы, ремонт, сварка, сплав, стали, сталь, твч, температура, ток, цех, чугун
www.domoslesar.ru
