Главная  Температура нагрева стали 

1 2 3 4 5 6 7 [ 8 ] 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

ные стали отпускают при более высоких температурах. Температуру отпуска кремнистых сталей (55С2, 60С2) устанавливают в пределах 400-450° С. Сложнолегирован-ные кремнистые пружинные стали отпускают при 400-450° С, сталь 50ХГ - при 440° С и сталь 50ХФА -при 420° С. Более высокие температуры отпуска наряду с повышенными упругими свойствами обеспечивают лучшие пластичность и вязкость и меньшую склонность к хрупкому разрушению.

Длительность отпуска устанавливают, исходя из требований к механическим свойствам. Охлаждение после отпуска при 400- 450° С иногда проводят в воде, что способствует образованию на поверхности полезных сжимающих остаточных напряжений. Это увеличивает ограниченную долговечность и предел выносливости пружин.

Для повышения вязкости среднему отпуску на троостит (HRC 50-54) иногда подвергают теплостойкие штамповые стали марок ЗХ2В8Ф, 4Х5В4МФС, 4Х5МС, 4Х8В2 и др. Этот отпуск выполняют сразу же после закалки (для предупреждения образования трещин). Нередко для крупных штампов применяют двукратный отпуск, улучшающий механические свойства.

Высокий отпуск производят при нагреве закаленной стали до температур 500- 680° С. При этом фазовый состав стали по сравнению с фазовым составом после среднего отпуска не меняется. Однако с повышением температуры отпуска происходят процесс коагуляции и сфероидизации карбидов и изменение субструктуры а-фазы. Структуру, возникающую после высокого отпуска, называют сорбит отпуска. Легирующие элементы - хром, молибден, вольфрам, ванадий - замедляют процесс коагуляции карбидов. Поэтому после отпуска при одинаковой температуре сталь, легированная этими элементами, сохраняет более высокую дисперсность карбидных частиц и соответственно большую прочность.

Как следствие процесса коагуляции карбидной фазы твердость, предел прочности, предел текучести и предел упругости уменьшаются, а пластичность и вязкость увеличиваются.

Термическую обработку, состоящую из закалки и высокого отпуска, называют термическое улучшение. Улучшение значительно повышает конструктивную прочность стали (прочность, которая проявляется в стали в условиях ее реального применения в деталях и конструкциях), уменьшая чувствительность к концентраторам напряжений, увеличивая работу для пластической деформации при движении трещин (работу развития трещины) и снижая температуру верхнего и нижнего порога хладноломкости. Улучшению подвергают детали из конструкционной углеродистой и легированной стали, содержащей 0,3-0,45% С (ЗОХ, 40Х, 40ХН, 40ХНМ, 40ХГ, 38ХГН, 38ХНВА, 30ХН2ВФА и др.), которые в процессе эксплуатации испытывают значительные ударные и вибрационные нагрузки и поэтому должны обладать высокой конструктивной прочностью.

Отпускная хрупкость

При отпуске деталей из легированных сталей при температурах 250-400° С во многих случаях наблюдается резкое снижение ударной вязкости. Это явление носит название отпускной хрупкости первого рода. Она носит необратимый характер - повторный отпуск при той же температуре не повышает вязкость. Хрупкое состояние обусловлено неоднородным распадом мартенсита и остаточного аустенита по границам и в объеме зерен. Следствие этого - неоднородное развитие пластической деформации при нагружении и возникновение областей, находящихся в объемнонапряженном состоянии, что ведет к хрупкости. Отпускная хрупкость первого рода (необратимая хрупкость) неустранима.

Отпускную хрупкость иногда обнаруживают после медленного охлаждения деталей из легированных сталей (хромистых, марганцовистых, кремнистых, хромоникелевых, хромомарганцовистых и др.) с температуры отпуска 500-600° С (отпускная хрупкость второго рода или обратимая отпускная хрупкость). При быстром охлаждении с температуры отпуска этот вид хрупкости не развивается. Поэтому при отпуске деталей из легированных сталей в диапазоне 500- 600°С следует обеспечить достаточно интенсивное охлаждение. Однако для крупногабаритных деталей даже охлаждение в воде не приводит к достаточно быстрому охлаждению сердцевины, в которой и развивается отпускная хрупкость. Поэтому стали, предназначенные для изготовления крупногабаритных деталей, дополнительно легируют молибденом или вольфрамом, что значительно уменьшает их склонность к обратимой отпускной хрупкости.

Номограммы для определения механических свойств, формирующихся при отпуске закаленной стали

Целью отпуска закаленной углеродистой и легированной стали является получение заданного комплекса механических свойств. Свойства зависят от содержания углерода и легирующих элементов, температуры и продолжительности отпуска.

Часто режим отпуска подбирают в зависимости от требуемой твердости. Действительно, твердость легко определяется в производственных условиях и ее величина в определенной мере характеризует работоспособность деталей. Однако во многих случаях конструктору для определения работоспособности изделий необходимо, кроме твердости, знать и другие механические свойства, формирующиеся в процессе отпуска: прочность, пластичность, вязкость. Для определения этих показателей построены номограммы (рис. Vn.6). Пользуясь этими графиками и зная температуру отпуска, можно для любой углеродистой стали определить механические свойства и, наоборот, зная требования, предъявляемые к той или иной детали, изготовленной из данного материала, определить необходимую температуру отпуска. Следует, однакЬ, учитывать,




что кривые построены по результатам испытания небольших Ьбразцов В реальных деталях абсолютные значения свойств несколько отличаются от найденных из номограмм

8 80

jo. Го /с

/г 1 2


0, 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,0 1,В Содержание марганца, %

0,5 0,7 0,9 1,1 1,3 1,5 1,7 Содержание маргамцо, %

Рис, VII 7 Зависимость предела прочности Gg (а), предела текучести (б), твердосги HRC (в), относительного удлинения 6 (г), относительного сужения ф {д) и ударной вязкости (е) стали с О 5% углерода от содержания марганца после закалки и отпуска при различных температурах, °С

1 - 325, 2 - 350, 5 - 375 4 - 400, 5 - 425 5 - 450, 7 475 -500, 9- 525 - 550, /7- 575, /2- 600 /J- 625, /4 -650° С

24- 683



в этом случае необходимо вносить поправку на прокаливаемость изделий и учитывать масштабный фактор. Следует также иметь в виду, что для построения кривых использовались результаты испытаний образцов, отпущенных при одной и той же постоянной выдержке, составляющей 1 ч.

Аналогично построены номограммы и для определения свойств после отпуска закаленных среднеуглеродистых марганцовистых сталей (рис. VII.7). Пользуясь ими и зная температуру отпуска, можно для среднеуглеродистых сталей, содержащих до 2% Мп, определить значения механических свойств, формирующихся при термической обработке, и, зная требования, предъявляемые при эксплуатации к деталям, изготовленным из марганцовистой стали данной марки, определить необходимую температуру ее отпуска. Здесь, как и в случае углеродистых сталей, необходимо учитывать масштабный фактор, прокаливаемость и то, что продолжительность выдержки при отпуске всех образцов составляла 1 ч. Однако в связи с тем, что марганец увеличивает устойчивость переохлажденного аустенита, прокаливаемость марганцовистых сталей при определении механических свойств играет меньшую роль, чем в случае углеродистых сталей,

4. Оборудование

и приспособления

для термической обработки

В ремонтных цехах, характеризующихся единичным и мелкосерийным производством, печи для термической обработки со сквозным прогревом изделий подразделяются: а) по конструктивным особенностямна камерные нагревательные со стационарным и выдвижным подом, конвейерные и толка-тельные, шахтные, муфельные, очковые, тигельные, печи-ванны и др.; б) по источнику тепловой энергии -на газовые, электрические, мазутные, реже-печи, работающие на твердом топливе; в) по температуре - на низкотемпературные, среднетемпературные и высокотемпературные; г) по технологическим признакам - универсальные для отжига, нормализации, закалки и высокого отпуска; цементационные; печи для азотирования; печи специального назначения для однотипных деталей.

Помимо термических печей и закалочных баков, в состав оборудования термических отделений входят контрольно-измерительная аппаратура, правильные прессы, оборудование очистного отделения и др.

Газовые нагревательные печи бывают: камерные со стационарным и выдвижным подом, муфельные, очковые и соляные печи-ванны. В камерных печах с выдвижным и стационарным подом, а также в очковых печах изделия нагревают в камерах с помощью газовых горелок инжекторного типа высокого или низкого давления, через которые подается газо-воздушная смесь. Тепло от пламени и раскаленных газов этой смеси непосредственно передается установленному в нагревательной камере изделию, равно-

мерно омывая его со всех сторон. В качестве горючих газов используют коксовый, до менный, генераторный (светильный) или природный (табл. Vn.22). Различные по конструкции горелки применяют для дросселирования газа, повышающего или понижающего температуру нагрева: горелки высокого давления - для плавного и постепенного, а низкого давления - для резкого дросселирования. Поэтому горелки высокого давления применяют для печей, работающих при. более постоянном тепловом режиме, а низкого давления - для печей с резко изменяющимся тепловым режимом.

Как правило, печи оборудованы щитами контрольно-измерительных приборов и средств автоматического управления механизмами печи, дающими возможность вести контроль расхода и давления газа и вентиляторного воздуха, давления воздуха до и после рекуператора, температуры в рабочем пространстве печи и других параметров. Автоматическое регулирование обеспечивает надежную сигнализацию падения давления газа и воздуха соответственно в общем га-30- и воздухопроводе, а также автоматическое дистанционное поддержание температуры в печи по заданной программе соотношения газ - воздух. Помимо этого, печи снабжены приборами и механизмами, позволяющими автоматически осуществлять последовательное выполнение операций термической обработки и операций, связанных с ней общим технологическим циклом.

В муфельных печах изделия помещают в нагревательную камеру (муфель). В этом случае нагреваемое изделие непосредственно не соприкасается ни с пламенем, ни с раскаленными газами. Горячие газы и пламя нагревают муфель, а изделие получает тепло от его стенок.

На отдельных металлургических заводах еще сохранились печи, работающие на жидком топливе. Одной из таких является очковая печь для напайки резцов. В этой печи рабочая камера для окончательного нагрева до температуры 1300° С имеет окно размером 350X70 мм. Предварительный подогрев до 650 и 850° С осуществляется за счет тепла отходящих продуктов сгорания. Для этого в печи имеются два окна размером 230X70 мм, которые располагаются над рабочей камерой. Печь снабжена форсункой низкого давления. Производительность печи 15 кг/ч.

В настоящее время в ремонтных цехах наиболее широко применяют электрические печи сопротивления. Они позволяют легче автоматизировать процесс термической обработки, кроме того, создаются более гигиеничные условия труда.

К электрическим печам, применяемым в ремонтных цехах, относятся: камерные печи со стационарным подом типов СНЗ-3,0 6,5.2,0/10; СНЗ-4,0 8,0.2,6/10; СНЗ-6,5.13.4,0/10; СНЗ-8,5.17.5,0/10; шахтные печи типов СШО-4.8/7; СШЗ-4.8/10; СШО-6.6/7; СШЗ-10.10/10; .соляные печи-ванны типов СВГ-10/8,5; СВГ-20/8,5; СВГ-30/8,5; СВС-20/13; СВС-60/13; СВС-100/13; свинцовые и масляные печи-ванны и др. Используют также толкательные лечи непрерывого действия



1 2 3 4 5 6 7 [ 8 ] 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

© 2011 - 2020 www.taginvest.ru
Копирование материалов запрещено