Охлаждение ст али при термический обработке
жүктеу/скачать 86 Kb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- ВИДЫ ЗАКАЛКИ
- Закалка, в одном охладителе
- Закалка в двух средах
- Ступенчатая закалка
- Изотермическая закалка
- Закалка с самоотпуском
- ОТПУСК СТАЛИ
|
ОХЛАЖДЕНИЕ СТАЛИ ПРИ ТЕРМИЧЕСКИЙ ОБРАБОТКЕ При охлаждении стали происходит распад аустенита. При температуре 723°С оставшийся аустенит превращается в перлит. Указанные превращения будут только при медленном охлаждении — охлаждении вместе с печью со скоростью примерно 1° в 1 мин. Сталь получается при этом сравнительно мягкой, пластичной; она хорошо обрабатывается, но имеет низкую прочность. Прочность и твердость сталей можно повысить, увеличив скорость охлаждения. С увеличением скорости охлаждения имеет место переохлаждение аустенита с образованием в результате распада мелкозернистой ферритно-цементитной смеси. Чем больше скорость охлаждения, тем мельче будет структура этих смесей и тем, следовательно, выше их твердость и прочность. Если охлаждать сталь на воздухе (что соответствует скорости охлаждения примерно 1° в 1 секунду), образуется структура, называемая сорбит. В данном случае аустенит переохлаждается до температуры 600°С, при этой температуре начинается образование сорбита. Оно заканчивается при температуре 500°С. Сорбит представляет смесь феррита с цементитом с очень мелкими пластинками. Охлаждение в масле увеличивает скорость охлаждения примерно до 50° в 1 секунду. Аустенит переохлаждается до 500°С, а затем образует мелкодисперсную ферритно-цементитную смесь— троостит. Температура трооститного превращения 500—200°С. В троостите пластинки феррита и цементита самые тонкие. Перлит, сорбит и троостит имеют одинаковую структуру и отличаются лишь размерами пластинок феррита и цементита. При охлаждении в воде (скорость охлаждения порядка 100—150° в 1 секунду) аустенит переохлаждается примерно до 200°С и затем сразу превращается в мартенсит — пересыщенный твердый раствор углерода в альфа-железе. Мартенсит имеет очень высокую твердость и прочность, но он хрупок. В сталях с высоким содержанием углерода не весь аустенит превращается в мартенсит, часть его сохраняется и называется остаточным аустенитом. Поскольку аустенит имеет невысокую твердость, остаточный аустенит снижает механические свойства стали. Охлаждение стали можно вести либо непрерывно, либо процессом изотермического превращения. При изотермическом превращении сталь сначала быстро охлаждается (путем погружения в ванну) до температуры начала распада аустенита для получения нужной структуры, затем выдерживается при этой температуре, пока не закончатся превращения, после чего охлаждается до комнатной температуры. Структуры, образующиеся при быстром охлаждении стали, неустойчивые, при нагреве они разлагаются. Остаточный аустенит превращается в мартенсит, мартенсит в зависимости от температуры повторного нагрева — в троостит, Сорбит или перлит. Эти структуры несколько отличаются от получаемых в результате быстрого охлаждения, а потому называются мартенситом отпуска, трооститом отпуска, сорбитом отпуска, перлитом отпуска. В результате этих превращений снижаются хрупкость и твердость стали. ЗАДАНИЕ Составить таблицу основных структур стали, получающихся при медленном и быстром охлаждении Таблица – Основные структуры стали при охлаждении
ВИДЫ ЗАКАЛКИ В зависимости от способа охлаждения различают несколько видов закалки. Применение того или иного вида обусловливается маркой стали, характером обрабатываемого изделия, требуемой твердостью. Закалка, в одном охладителе заключается в быстром охлаждении нагретого до нужной температуры изделия в воде, масле или других средах со скоростями выше критической. Этот способ отличается простотой, но применять его можно не для всех изделий и не для любой стали. Объясняется это тем, что при быстром охлаждении появляются температурные и структурные напряжения. Первые возникают вследствие неравномерного охлаждения участков деталей разного сечения. Вторые являются следствием увеличения объема металла при превращении аустенита в мартенсит. Напряжения будут тем больше, чем больше углерода в стали и чем сложнее конфигурация деталей. Результатом чрезмерных напряжений могут быть коробление деталей и трещины. Заэвтектоидные стали закаливают в одном охладителе только в том случае, когда они имеют простую форму (шарики, цилиндры, ролики и т. п.). Закалка в двух средах (через воду в масло) состоит в том, что нагретое изделие сначала замачивается в воде, где охлаждается до температуры 500—550°С, после чего быстро переносятся в масло. Медленное охлаждение в масле способствует уменьшению внутренних напряжений и деформаций. Способ этот применяется для инструментов из углеродистых сталей. Ступенчатая закалка производится в соляных ваннах. В качестве охладителя используются расплавленные соли, селитры, легкоплавкие металлы. Нагретая деталь погружается в ванну, имеющую температуру 250—300°С, и выдерживается там, пока температура не выровняется по всему сечению. Окончательное охлаждение ведется на воздухе. При ступенчатой закалке уменьшаются внутренние напряжения и деформации. Способ этот применяется для изделий из углеродистой стали с размером в поперечнике до 10 мм. Изделия из легированной стали можно закаливать этим способом и при больших сечениях. Изотермическая закалка, как и ступенчатая, производится в ванне. Различие состоит в том, что после погружения в ванну с расплавленной солью, имеющей температуру 250—400°С, деталь выдерживается там до полного распада аустенита. В результате изотермической закалки сталь приобретает структуру игольчатого троостита. Изделия получают высокую твердость, прочность и вязкость. Изотермической закалке подвергаются детали машин. Закалка с самоотпуском применяется для инструментов, от которых требуется высокая твердость поверхностного слоя в сочетании с вязкой сердцевиной (зубила, молотки, кувалды, кернеры и т. п.). Сущность этого способа состоит в охлаждении в воде или масле до прокаливания на определенную глубину. Затем инструмент с горячей еще сердцевиной извлекают из охладителя и окончательно охлаждают на воздухе. За счет оставшейся теплоты внутренних слоев производится отпуск. Контроль отпуска ведется по цветам побежалости. При светлой закалке нагрев ведется в соляных ваннах, охлаждение — в расплавленных щелочах (NaOH, КОН и их смеси). В результате такой закалки поверхность деталей получается чистой, не требующей какой-либо о чистки. ЗАДАНИЕ Заполните таблицу основные способы закалки Таблица – Способы закалки стали
ОТПУСК СТАЛИ В результате закалки сталь приобретает высокую твердость. Вместе с тем она становится хрупкой, в ней появляются значительные внутренние напряжения. Для снижения закалочной хрупкости и уменьшения внутренних напряжений после закалки производится отпуск, который заключается в нагреве стали до температуры ниже критической точки 1535, выдержке при этой температуре и последующем быстром или медленном охлаждении. В результате отпуска за счет диффузии неустойчивые структуры превращаются в более стабильные. Различают низкий, средний и высокий отпуск. При низком отпуске изделие нагревается до температуры 150—200°С, выдерживается при этой температуре и охлаждается на воздухе. В результате низкого отпуска сталь приобретает структуру мартенсита отпуска, имеющего другое кристаллическое строение и представляющего смесь обедненного углеродом мартенсита и выделившегося из него измельченного карбида, снижаются внутренние напряжении, но сохраняются высокая твердость и износоустойчивость. Низкому отпуску подвергаются изделия, от которых требуется высокая твердость и износоустойчивость, режущие и измерительные инструменты, детали после поверхностной закалки, цементации. Температура нагрева для среднего отпуска 350—450°С, в результате мартенсит превращается в троостит. Этот вид отпуска обеспечивает высокую упругость и достаточную вязкость; применяется он для пружин, рессор. При высоком отпуске изделия нагреваются выше 500°С, но ниже критической точки 768,. Мартенсит при этом превращается в сорбит отпуска. Изделия получают высокую вязкость, вместе с тем сохраняется сравнительно высокая прочность, достаточная твердость, внутренние напряжения достигают минимальных значений. Высокому отпуску подвергаются детали машин. Двойная термическая обработка, состоящая из закалки и высокого отпуска, называется улучшением. Нагрев при отпуске производится в электрических и газовых шахтных и камерных печах, а также в печах-ваннах (масляных, селитровых). Охлаждение после отпуска может быть ускоренным (в воде, масле) или медленным. ЗАДАНИЕ Заполните таблицу основные виды отпуска
жүктеу/скачать 86 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|