Alp22.ru

Промышленное строительство
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

7. 4 Отпуск металлов

7.4 Отпуск металлов

Отпуск металлов – это термическая обработка закаленных сплавов (главным образом стали) – нагрев (ниже нижней критической точки), выдержка и охлаждение. Цель – получение требуемых механических свойств (оптимальное сочетание прочности, пластичности, ударной вязкости), снижение или полное устранение внутренних напряжений, уменьшение хрупкости закалённой стали.

Основные факторы при отпуске: температура нагрева и время выдержки.

Виды отпуска: низкий, средний, высокий.

7.4.1. Низкий отпуск

Низкий отпуск осуществляется путём нагрева закалённой стали до 120-250С. Цель низкого отпуска – уменьшение внутреннего напряжения в закалённой стали без снижения твёрдости (или очень мало снижая твёрдость). В результате низкого отпуска сталь становится менее хрупкой, инструмент после такого отпуска не ломается.

Такому отпуску подвергают режущий и мерительный инструмент, цементированные детали, детали шариковых и роликовых подшипников и др.

7.4.2 Средний отпуск

Средний отпуск осуществляется путём нагрева закалённой стали до 350-450С. При таких температурах образуется тростит отпуска, что приводит к заметному снижению твёрдости закалённой стали.

Типичные примеры применения среднего отпуска: пружины и рессоры, ударный штамповый инструмент холодного деформирования.

7.4.3 Высокий отпуск

Высокий отпуск осуществляется путём нагрева закалённой стали до 500-650С. При таких температурах образуется сорбит отпуска. При этом, по сравнению с закалённым состоянием, значительно понижается твёрдость и прочность и одновременно повышается пластичность и ударная вязкость.

Такому отпуску подвергаются валы, оси, шатуны, крепёжные детали, зубчатые колёса и др.

7.5 Химико-термическая обработка

Химико-термическая обработка металлов – это тепловая обработка металлических изделий в химически активных средах для изменения химического состава, структуры и свойств поверхностных слоёв металлов. Основные виды: цементация, азотирование и др.

7.5.1 Цементация

Цементация – химико-техническая обработка – диффузионное насыщение поверхности стальных изделий углеродом для повышения твёрдости и износостойкости.

После цементации изделие подвергают закалке на мартенсит с последующим отпуском.

Цементация применяется главным образом для повышения износостойкости трущихся деталей машин: зубчатых колёс, пальцев, толкателей и др., где наряду с высокой твёрдостью поверхности желательно получить вязкую сердцевину, чтобы обеспечить сопротивление деталей динамическим нагрузкам.

Среда, поставляющая углерод к поверхности цементируемых деталей, называется карбюризатором.

Находят применение два способа цементации:

цементация в твёрдом карбюризаторе;

1-й способ: цементация в твёрдом карбюризаторе. В качестве твёрдого карбюризатора используется активированный уголь в зёрнах с добавками активизаторов. Детали, подлежащие цементации, укладываются в стальные ящики попеременно с карбюризатором. По заполнении ящика, он закрывается крышкой, и щели замазывают огнеупорной глиной, чтобы не было свободного выхода газам, образующимся при нагреве.

При нагреве внутри цементационного ящика образуется окись углерода. На поверхности стальных деталей окись углерода диссоциирует с выделением активного атомарного углерода, который адсорбируется поверхностью детали и растворяется в ней.

2-й способ: газовая цементация. Газовая цементация осуществляется нагревом изделий в среде газов, содержащих углерод. В качестве карбюризаторов при газовой цементации применяются природный газ, а также жидкие углеводороды: керосин, синтин, бензол. При использовании жидких углеводородов их подают в рабочее пространство печи каплями. При нагреве углеводороды диссоциируют с выделением активного атомарного углерода, который адсорбируется поверхностью детали и диффундирует в аустенит.

Цементацию обычно проводят при температуре 500-600С. Для получения высокой твёрдости цементированной поверхности после цементации необходимо провести закалку с отпуском.

Что такое термическая обработка металлов? Методы и преимущества

Термическая обработка — это процесс нагрева и охлаждения металлов с использованием определенных заранее выбранных методов для получения желаемых свойств. Как черные, так и цветные металлы проходят термическую обработку перед их применением.

Со временем было разработано множество различных методов. Даже сегодня металлурги постоянно работают над улучшением результатов и рентабельности этих процессов.

Для этого они разрабатывают новые графики или циклы для производства различных сортов. Каждый график относится к разной скорости нагрева, выдержки и охлаждения металла.

При тщательном соблюдении этих методов можно производить металлы различных стандартов с удивительно конкретными физическими и химическими свойствами.

Польза

Причины проведения термообработки могут быть разными. Некоторые процедуры делают металл мягким, а другие повышают твердость . Они также могут влиять на электрическую и теплопроводность этих материалов.

Некоторые методы термообработки снимают напряжения, возникшие в более ранних процессах холодной обработки. Другие придают металлам желаемые химические свойства. Выбор идеального метода зависит от типа металла и требуемых свойств.

В некоторых случаях металлическая деталь может пройти несколько процедур термической обработки. Например, некоторые суперсплавы, используемые в авиастроении, могут пройти до шести различных этапов термообработки, чтобы оптимизировать их для применения.

Этапы процесса термообработки

Проще говоря, термическая обработка — это процесс нагрева металла, выдержки его при этой температуре и последующего охлаждения. В процессе обработки металлическая деталь претерпевает изменения своих механических свойств. Это связано с тем, что высокая температура изменяет микроструктуру металла, которая играет важную роль в механических свойствах материала.

Конечный результат зависит от множества различных факторов. К ним относятся время нагрева, время выдержки металлической детали при определенной температуре, скорость охлаждения, окружающие условия и т. д. Параметры зависят от метода термообработки, типа металла и размера детали.

В ходе этих процессов свойства металла изменятся. Среди этих свойств — электрическое сопротивление, магнетизм, твердость, вязкость, пластичность, хрупкость и коррозионная стойкость.

Нагрев

Детали реактивного двигателя, направляемые в печь

Как мы уже обсуждали, микроструктура сплавов будет изменяться в процессе термообработки. Нагрев осуществляется в соответствии с заданным термическим профилем.

При нагревании сплав может находиться в одном из трех различных состояний. Это может быть механическая смесь, твердый раствор или их комбинация.

Механическая смесь аналогична бетонной смеси, в которой цемент связывает песок и гравий. Песок и гравий все еще видны как отдельные частицы. В случае металлических сплавов механическая смесь удерживается основным металлом.

С другой стороны, в твердом растворе все компоненты смешиваются гомогенно. Это означает, что их невозможно идентифицировать индивидуально даже под микроскопом.

Каждое состояние приносит с собой разные качества. По фазовой диаграмме возможно изменение состояния путем нагрева. Однако охлаждение определяет конечный результат. Сплав может оказаться в одном из трех состояний, в зависимости только от метода.

Выдержка

Во время выдержки металл выдерживается при достигнутой температуре. Продолжительность зависит от требований.

Например, поверхностное упрочнение требует только структурных изменений поверхности металла, чтобы повысить твердость поверхности. В то же время для других методов требуются единые свойства. В этом случае период выдержки больше.

Время выдержки также зависит от типа материала и размера детали. Более крупным деталям требуется больше времени, когда целью являются однородные свойства. Это происходит из-за того, что сердцевине большой части требуется больше времени, чтобы достичь необходимой температуры.

Читайте так же:
L7805acv характеристики схема подключения

Охлаждение

После завершения этапа выдержки металл необходимо охладить в установленном порядке. На этом этапе тоже происходят структурные изменения. Твердый раствор при охлаждении может оставаться неизменным, полностью или частично превращаться в механическую смесь, в зависимости от различных факторов.

Скорость охлаждения регулируется различными средами, такими как солевой раствор, вода, масло или воздух. Вышеупомянутая последовательность охлаждающих сред находится в порядке убывания эффективной скорости охлаждения. Солевой раствор быстрее всего поглощает тепло, а воздух — медленнее всего.

Также возможно использование печи в процессе охлаждения. Контролируемая среда обеспечивает высокую точность, когда необходимо медленное охлаждение.

Фазовые диаграммы

У каждого металлического сплава своя фазовая диаграмма. Как уже было сказано ранее, термическая обработка проводится по этим схемам. Они показывают структурные изменения, происходящие при разных температурах и различном химическом составе.

Давайте возьмем фазовую диаграмму железо-углерод в качестве примера, так как она наиболее известна и широко преподается в университетах.

Фазовая диаграмма железо-углерод является важным инструментом при изучении поведения различных углеродистых сталей при термообработке. Ось x показывает содержание углерода в сплаве, а ось y — температуру.

Обратите внимание, что 2,14% углерода — это предел, при котором сталь становится чугуном.

На диаграмме показаны различные области, где металл существует в различных микросостояниях, таких как аустенит, цементит, перлит. Эти области обозначены границами A1, A2, A3 и Acm. На этих границах происходят фазовые изменения, когда через них проходит температура или значение содержания углерода.

A1: Верхняя граница фазы цементит/феррит.

A2: предел, при котором железо теряет свой магнетизм. Температура, при которой металл теряет свой магнетизм, также называется температурой Кюри.

A3: Граница раздела, отделяющая фазу аустенит + феррит от фазы γ (гамма) аустенита.

Acm: Граница раздела, отделяющая аустенит γ от аустенита + цементита.

Фазовая диаграмма является важным инструментом, позволяющим определить, будет ли термообработка полезной или нет. Каждая структура привносит определенные качества в конечный продукт, и выбор термообработки делается на основе этого.

Распространенные методы термической обработки

Существует довольно много методов термической обработки. Каждый из них обладает определенными качествами.

К наиболее распространенным методам термообработки относятся:

  • Отжиг;
  • Нормализация;
  • Закаливание;
  • Старение;
  • Снятие напряжения;
  • Темперирование;
  • Цементация.

Отжиг

При отжиге металл нагревается выше верхней критической температуры, а затем охлаждается с медленной скоростью.

Отжиг проводится для размягчения металла. Это делает металл более пригодным для холодной обработки и формовки. Он также повышает обрабатываемость, пластичность и вязкость металла.

Отжиг также полезен для снятия напряжений в детали, вызванных предшествующими процессами холодной обработки. Присутствующие пластические деформации устраняются во время рекристаллизации, когда температура металла пересекает верхнюю критическую температуру.

Металлы могут подвергаться множеству методов отжига, таких как рекристаллизационный отжиг, полный отжиг, частичный отжиг и окончательный отжиг.

Нормализация

Нормализация — это процесс термообработки, используемый для снятия внутренних напряжений, вызванных такими процессами, как сварка, литье или закалка.

В этом процессе металл нагревается до температуры, которая на 40° C выше его верхней критической температуры.

Эта температура выше, чем при закалке или отжиге. После выдержки при этой температуре в течение определенного периода времени его охлаждают на воздухе. Нормализация создает однородный размер зерна и состав по всей детали.

Нормализованная сталь тверже и прочнее отожженной стали. Фактически, в нормализованном виде сталь прочнее, чем в любом другом состоянии. Вот почему детали, которые требуют ударной вязкости или должны выдерживать большие внешние нагрузки, почти всегда будут нормализованы.

Закалка

Самый распространенный процесс термообработки — закалка — используется для увеличения твердости металла. В некоторых случаях затвердеть может только поверхность.

Заготовку закаляют, нагревая ее до заданной температуры, а затем быстро охлаждают, погружая в охлаждающую среду. Можно использовать масло, солевой раствор или воду. Полученная деталь будет иметь повышенную твердость и прочность, но одновременно возрастет и хрупкость.

Цементное упрочнение — это тип процесса упрочнения, при котором упрочняется только внешний слой заготовки. Используемый процесс такой же, но поскольку тонкий внешний слой подвергается процессу, полученная в результате заготовка имеет твердый внешний слой, но более мягкую сердцевину.

Это обычное дело для валов. Твердый внешний слой защищает его от износа материала . В противном случае при установке подшипника на вал он может повредить поверхность и сместить некоторые частицы, которые ускорят процесс износа. Закаленная поверхность обеспечивает защиту от этого, а сердечник по-прежнему обладает необходимыми свойствами, чтобы выдерживать усталостные напряжения.

Другие типы процессов закалки включают индукционную закалку, дифференциальную закалку и закалку пламенем. Однако закалка пламенем может привести к образованию зоны термического влияния, которая возникает после охлаждения детали.

Старение

График старения алюминия 6061

Старение или дисперсионное твердение — это метод термообработки, который в основном используется для повышения предела текучести ковких металлов. В ходе процесса образуются равномерно диспергированные частицы в структуре зерна металла, которые вызывают изменения в свойствах.

Осадочное твердение обычно происходит после еще одного процесса термообработки, при котором достигается более высокая температура. Однако старение только повышает температуру до среднего уровня и снова быстро снижает ее.

Некоторые материалы могут стареть естественным образом (при комнатной температуре), в то время как другие стареют только искусственно, то есть при повышенных температурах. Для естественно стареющих материалов может быть удобно хранить их при более низких температурах.

Снятие напряжения

Снятие напряжения особенно часто используется для деталей котлов, баллонов с воздухом, аккумуляторов и т. д. При этом методе нагревают металл до температуры чуть ниже его нижней критической границы. Процесс охлаждения медленный и, следовательно, равномерный.

Это делается для снятия напряжений, которые возникли в деталях из-за более ранних процессов, таких как формовка, механическая обработка, прокатка или правка.

Отпуск

Отпуск — это процесс уменьшения избыточной твердости и, следовательно, хрупкости, возникающей в процессе закалки. Также снимаются внутренние напряжения. Прохождение этого процесса может сделать металл пригодным для многих применений, в которых требуются такие свойства.

Температура обычно намного ниже температуры затвердевания. Чем выше используемая температура, тем мягче становится конечная заготовка. Скорость охлаждения не влияет на структуру металла во время отпуска, и обычно металл охлаждается на неподвижном воздухе.

Цементация стали

В этом процессе термообработки металл нагревается в присутствии другого материала, который выделяет углерод при разложении.

Освободившийся углерод поглощается поверхностью металла. Содержание углерода на поверхности увеличивается, что делает ее более твердой, чем внутреннее ядро.

Читайте так же:
Шуруповерт из дрели своими руками

Какие металлы подходят для термической обработки?

Хотя черные металлы составляют большинство термообработанных материалов, сплавы меди, магния, алюминия, никеля, латуни и титана также могут подвергаться термообработке.

Около 80% термически обрабатываемых металлов — это разные марки стали. Черные металлы, которые можно подвергать термической обработке, включают чугун, нержавеющую сталь и различные марки инструментальной стали.

Такие процессы, как закалка, отжиг, нормализация, снятие напряжений, цементирование, азотирование и отпуск, обычно выполняются на черных металлах.

Медь и медные сплавы подвергаются таким методам термической обработки, как отжиг, старение и закалка.

Алюминий подходит для таких методов термообработки, как отжиг, термообработка на твердый раствор, естественное и искусственное старение. Термическая обработка алюминия — это точный процесс. Объем процесса должен быть установлен, и его следует тщательно контролировать на каждом этапе для достижения желаемых характеристик.

Очевидно, не все материалы подходят для термической обработки. Точно так же не обязательно использовать каждый метод для отдельного материала. Поэтому каждый материал нужно изучать отдельно, чтобы добиться желаемого результата. Использование фазовых диаграмм и доступной информации о влиянии вышеупомянутых методов является отправной точкой.

Если вам понравилась статья, то ставьте лайк, делитесь ею со своими друзьями и оставляйте комментарии!

Правила закалки металла в домашних условиях

Конструирование механизмов тесно связано с изготовлением деталей из металла. Токарные, фрезерные, сварочные работы – без них в этом деле никуда. Но есть еще один важный момент, когда нужно изменить физические свойства металла – повысить его прочность. Необходим такой процесс при создании ответственных узлов, рассчитанных на большие нагрузки. Закалку металла в домашних условиях проводят, строго соблюдая технологический процесс.

Что подразумевают под закалкой

Если взять обычный гвоздь, зажать в тисках и попробовать согнуть его молотком, то это легко получится – гвоздь изготовлен из пластичной стали. Но если тот же эксперимент провести со сверлом – последнее лопнет при ударе молотка. Результат говорит о том, что сверло подвергали определенной обработке по увеличению его прочности, иначе оно не смогло бы пробуривать отверстия в плотном материале. Что же такое закалка металла?

Закалка стали

Закалка стали

Говоря научным языком, закалкой металла называют технологический процесс, при котором кристаллическая решетка закаливаемого материала приобретает определенную структуру. Это возможно при воздействии на изделие высокими температурами до состояния его накаливания и дальнейшее охлаждение в масляной или водной среде. Сам процесс подразумевает множество нюансов температурного режима, длительности обработки металла.

Важно понимать, что увеличение твердости металла при закалке (полиморфном превращении) ведет к повышению его хрупкости. Поэтому проводить механические преобразования закаленных сталей (изгибание, выкручивание) можно только после предварительного нагрева их до определенной температуры.

Какие виды закалок бывают

Если брать стали, то малоуглеродистые из них вообще не поддаются термическому преобразованию. Цветные металлы закаливаются иначе, чем черные – во внутренней структуре первых не происходит полиморфное превращение.

Для точной выдержки технологического процесса закалки разработаны специальные таблицы по каждой марке металла. В остальном, если брать конкретную деталь, то под видами закалки понимают:

  • Частичную термическую обработку, где воздействию подвергают только определенный элемент детали, например, лезвие ножа;
  • Полную термическую обработку, когда все изделие помещают в печь, раскаляют, а затем охлаждают до первоначального состояния.

По количеству охладителей, которые используют для остужения детали, бывают закалки с одним и двумя охладителями. В первом случае процесс одноступенчатый, с применением определенной жидкости для остужения заготовки из углеродистой либо легированной стали. Во втором процессе участвуют два охладителя, каждый из которых понижает температуру заготовки в своем режиме. Одновременно здесь происходит и отпуск металла.

В чем состоит процесс закалки

Чтобы закалить металл, необходимо выполнить такие основные этапы:

  • Нагрев до температур, позволяющих атомам кристаллической решетки быть подвижными и перестраиваться;
  • Охлаждение в определенной среде (вода, масло, воздух), позволяющее зафиксировать изменение структуры металла.

Осуществляя нагрев заготовки, необходимо следить за состоянием ее поверхности, а именно — за изменением цвета металла. Существует специальная шкала, где по цветовому оттенку можно приблизительно понять, до какой температуры текущего момента времени нагрета деталь. Ярко-красный оттенок говорит о том, что процесс происходит правильно. Следует не допускать появление на поверхности пятен, свидетельствующих о перекале и излишней хрупкости этих участков.

Среда, в которой охлаждают металл, исключительно зависит от его физических свойств и непосредственно влияет на результат термообработки. При неправильном подборе охладителя или времени выдержки вся процедура может не дать никакого результата, а иногда — ухудшить физико-механические показатели заготовки.

Среда охлаждения металла

При каких температурах происходит закалка стали, что служит охлаждающей средой

Наиболее часто процессу закалки подвергают различные стали. Это связано с тем, что сталь является основным материалом при изготовлении механизмов и конструкций. Для каждой марки стали выведены свои оптимальные показатели, при которых происходит процесс закалки. Для марок быстрорежущих сталей можно сказать, что:

  • Сталь Р18 закаливается при температуре 1270 градусов по Цельсию, с дальнейшим охлаждением в масле;
  • Р9К5, Р9М4К8, Р6М5К5 – при 1230 градусах, с остыванием в том же охладителе;
  • Р6М5 – при 1220 градусах с охлаждением в масле;
  • Р2АМ9К5 – при 1200 градусах с тем же охладителем;
  • Р12Ф3 – 1250 градусов.

Сталь Р18

Для марок инструментальных легированных сталей показатели следующие:

  • Х – температура в пределах 830-850 градусов, среда охлаждения – масло;
  • ХВСГФ, 9ХС – 840-860, масло;
  • ХВГ, В2Ф – 820-840, для первой – масло, для второй – вода;
  • 13Х — 760-800, вода;
  • 11ХФ – 810-830, масло;
  • Х12, Х12МФ – 960-980, масло.

Закалка легированных сталей

Для марок инструментальных углеродистых сталей показатели следующие:

  • У7 – температура в пределах 800-820 градусов, охлаждение в воде;
  • У8 – 780-800, вода;
  • У10 – 770-800, вода;
  • У12 – 760-790, вода.

Закалка углеродистых сталей

Способы закалки металла на дому

Чтобы осуществить закалку металла в домашних условиях, понадобится источник тепла и емкость с охлаждающей жидкостью. Источником тепла может служить открытый огонь костра, газовая горелка, электрическая печь специальной формы (муфельная печь). Ванночка или емкость должна быть глубиной, достаточной для полного погружения детали внутрь нее.

Закалка на открытом огне

Работу выполняют в следующей последовательности:

  • Разводят костер и дожидаются большого образования горящих углей;
  • Наливают в одну емкость масло, в другую — воду;
  • По достижении пламенем ярко-малинового цвета раскладывают на углях металлические предметы, требующие закалки;
  • Используя таблицу нагрева по цветности, следят за состоянием накала металла;
  • По достижении требуемой температуры, при помощи клещей извлекают заготовки и быстрыми движениями опускают в жидкость;
  • Оптимальный режим охлаждения — с соблюдением периодичности три секунды, с постепенным увеличением интервала времени;
  • Когда металл утратил цвет, продолжают охлаждать его водой.
Читайте так же:
Металлические клепки для металла

Закалка в муфельной печи

Муфельная печь – это электрический нагревательный прибор, напоминающий тоннель, вокруг которого расположена нихромовая электрическая спираль. Вся конструкция обмазывается огнеупорной глиной, задний конец тоннеля закрыт наглухо, передний имеет дверцу, через которую внутрь печи можно заложить необходимые заготовки. Желательно дверцу снабдить смотровым окошком из огнеупорного стекла (для контроля процесса нагрева заготовки).

После достижение металлом необходимой температуры весь остальной процесс охлаждения происходит согласно описанию в разделе: «Закалка на открытом огне».

Термичка. Кто прав?

Камрады, появился вопрос. Сейчас разговаривал с термистом на работе по закалке-отпуску, так вот он утверждал, что для прокатной стали время до отпуска значения не имеет. Т.е. после закалки бланк может пролежать хоть неделю, а потом его можно без проблем отпустить, и ломаться он не будет. Вроде, если сталь не кованая — то с отпуском можно вообще не заморачиваться. Как так?

Не эксперт, но скажу. Отпускать надо по любому. Это часть техпроцесса. А вот как быстро скорее всего зависит от железки ибо там после закалки могут идти разные процессы. В том числе и нежелательные. И тогда время будет критичным. Как-то так.

Ок. Железка известная — 60С2А и 8Х6НФТ но про нее не уверен, может быть и 9ХФ. А про процессы, и даже разные — я мало-мало в курсе, поэтому-то заявление термиста и поставило меня в тупик, однако.

все зависит от конечной цели! нужен хороший, крепкий инструмент или изделие — делай правильно! нужно продать по-быстрее — делай какпалучиццо)
Для клинков отпуск необходим сразу после закалки (не более 10-15 минут разрыв)

имхо, на прокатной стали, хоть структура и распределена равномерно, но отпуск надо делать полюбому, на кованине, лучше сразу, тем паче на тонких сечениях.

Страшно с вами. Кованная, катанная. Если нормализация была, то какая разница? А если нет, то кто виноват?

Закалку сделали, если ничего не треснуло и не лопнуло, можно сколько угодно ее держать перед отпуском, все это время будет идти старение, само по себе.

А если были дефекты отпуск не поможет

Дофига кузнецов у которых одна печка. она мгновенно остыть не может с закалочной до отпускной.

Если не прав дайте пожалуйста ссылку на учебник.

Ily_a
Страшно с вами. Кованная, катанная. Если нормализация была, то какая разница? А если нет, то кто виноват?

Закалку сделали, если ничего не треснуло и не лопнуло, можно сколько угодно ее держать перед отпуском, все это время будет идти старение, само по себе.

А если были дефекты отпуск не поможет

Дофига кузнецов у которых одна печка. она мгновенно остыть не может с закалочной до отпускной.

Если не прав дайте пожалуйста ссылку на учебник.

Старение не с комнатной температуры начинается.
Если были дефекты, то отпуск не поможет — это верно.
Я Вам скажу,что кузнецов вообще без электропечей по-больше будет)))

Сам сделал две печки и делаю отпуск сразу после закалки, как только заготовкаостынет до комнатной, но, бывают моменты когда после закалки забирают поковки сразу, дальше человек их дома в духовке отпускает и слесарит потом, разницы никакой не замечено ( х12мф), может быть и есть стали, где это критично, но мне пока не попадались, и в литературе тоже не нашел на эту тему пока ничего.

И еще один аргумент в пользу неважности паузы между закалкой и отпуском это крио. Время на охлаждение и нагрев после всетаки не 10-15 мин а больше, а влияние на свойства- положительное

выходит товарищ прав.

Ily_a
Страшно с вами. Кованная, катанная. Если нормализация была, то какая разница? А если нет, то кто виноват?

Закалку сделали, если ничего не треснуло и не лопнуло, можно сколько угодно ее держать перед отпуском, все это время будет идти старение, само по себе.

А если были дефекты отпуск не поможет

Дофига кузнецов у которых одна печка. она мгновенно остыть не может с закалочной до отпускной.

Если не прав дайте пожалуйста ссылку на учебник.


что касаемо учебника, тебе никто не даст ссылок и не тыкнет в конкретную книгу, ибо все учебники по ТО расчитаны не на ножевые изделия, а на конструкционные детали, а чисто специфической книги по термообработке для ножей нет ни у кого.
Опять же всё ИМХО, и разговор ниочём, по тому как разные материалы ведут себя по разному. извиняюсь за каламбур.)))

Популизм видел, там про другое. Тема не об этом. Разницу в принципе между катанной и кованной заготовкой я надеюсь что в общих чертах понимаю, но сецчас конкретно вопрос о паузе между закалкой и отпуском.

аргументы все не принимаются без объяснения того что в клинке произойдет если его положить на сутки после закалки. Надеюсь о пользе нормализации никто не спорит?

Ily_a
Популизм видел, там про другое. Тема не об этом. Разницу в принципе между катанной и кованной заготовкой я надеюсь что в общих чертах понимаю, но сецчас конкретно вопрос о паузе между закалкой и отпуском.

аргументы все не принимаются без объяснения того что в клинке произойдет если его положить на сутки после закалки. Надеюсь о пользе нормализации никто не спорит?

Ily_a
аргументы все не принимаются без объяснения того что в клинке произойдет если его положить на сутки после закалки. Надеюсь о пользе нормализации никто не спорит?

Немного о другом
Сталь аус8 решили температурой дать с помощью горелки вроде как по таблицам побежалости такого цвета идут в районе 200-250 градусов. Клин до красна не грели. Вопрос — отпуск состоялся или нет?

Товарищи металловедение ни кто не отменял, если вы делаете термичку, особенно с крио(критично для о.а.), то отпуск необходимо делать как можно быстрее, это пишут даже в даташитах.
И вообще не понимаю в чем проблема делать отпуск сразу? Время лишнее есть?

Добрый вечер, я сам не делаю, но почитываю немного. Время до отпуска влияет на количество остаточного аустенита. А выгнать его потом не получится.

хотя нет
уважаемый Чумарик, не нужно сеять хаос в незрелых умах..
на количество Аост влияет его содержание до закалки и температура нагрева и выдержка под закалку.

Читайте так же:
Пила торцовочная комбинированная обзор

ну и как окончательный процесс температура и продолжительность отпуска.

а время до отпуска влияет только на его стабилизацию, и если время длительное, то и его дальнейшее разложение при отпуске ухудшается

Да это верно, чем выше и дольше точки мн, тем больше о.а., но его можно прибить крио. Только сразу после закалки

Внесу ясность — мне нужно было закалить несколько бланков — без проблем, приходи кали, а потом «обрадовали» — отпуск можно будет сделать не сразу, а примерно через неделю. И тут-то про аустенит я вспомнил. Просто термист — производственник, правда по его репликам стало понятно, что тоже ножи делает

ИМХО крио в «простых» сталях ухудшает прочностные характеристики, лучше убивать первопричину, чем потом с сухим льдом возиться..

Александр, шлите таких термистов н@х!

Если сталь не требует плавного нагрева, и длительных выдержек, то можно и без крио калить наши отечественные и иже с ними стали.

Автору темы хочу дать совет. Попробуйте поискать в сети какого-нибудь авторитетного профессора металлурга. Только авторитетного, чьему мнению стоит доверять. Напишите ему письмо с Вашим вопросом. Ваш вопрос, судя по всему из теории металлобработки, практикой тут мало чего докажешь, у одних будет один опыт, у других другой. Но как то же дело обстоит на самом деле, вы же задаете вопрос из области технических наук. Потому и ответ должен быть на него. Сильно подозреваю, что ответ будет выражаться в каких то зависимостях, то есть какие типы сталей потребуют одного, а какие-то другого. То есть это не однозначно (скорее всего, но не настаиваю). Сам я таких знакомых не имею, иначе бы, конечно, говорил более конкретно. Попробуйте, если действительно интересует ответ, с сетью это все совсем не сложно.

История ?1.
Не так давно у одного камрада была проблема — сломался у него клинок из ШХ при приложении боковой нагрузки, такой нагрузки которую должен был выдержать. Причем всё он делал правильно: закалка с нужных температур, предварительная ТО, отпуск. Ну буквально всё было правильно. И зерно на изломе нормальное было. Всё делал как положено за исключением одного — отпуск производил на следующий день после закалки.
История ?2
Случилась у меня. Сварил ламинат Ст3 + ХВГ. После ковки поковку оставил остывать на воздухе. ХВГ естественно закалилась. Многие наверное знают что при закалке трёхслойников без сформированных спусков, центральный слой зачастую рвёт ровно по оси. В результате моя поковка пролежала два дня нормально, а на третий день треснула(строго по середине центрального слоя).
Т.е. всё это время напряжения в металле росли, росли, пока не порвали металл. Это просто такое наглядное подтверждение.
А теперь вопрос: в обычной поковке стоит ли ждать пока эти напряжения достигнут критической величины вплоть до микротрещин(невидимых глазу) или лучше сразу на отпуск клинок отправить.

да я сделаю проще — на новогодних праздниках поеду в деревню — и там всё закалю и отпущу. С разницей в 15 минут между закалкой и отпуском. А про термистов — не первая история про них, и вот сегодня сам убедился.

Можно сделать быстрый отпуск сразу после закалки , т.е. нагреть до нужной Т и дать остыть. Потом уже ИМХО без разницы время до основноо отпуска.

Ребяты тут дело вот в чем. Мартенсит закалки имеет удельный объем больший по сравнению с перлитной структурой до закалки прим на 1%. При закалке процесс образования мартенсита идет с поверхности изделия вглубь. Теперь ситуация: на поверхности образовался мартенсит, грубо говоря «застыл». Далее тот же процесс идет в глубинных «слоях», и так же перлит превращается в мартенсит, увеличиваясь в объеме, но наружный слой уже «застыл» и расширяться ему некуда, ведь мартенсит ну совсем не пластичный. Вот и распирает деталь изнутри. Отсюда и термические напряжения, и коробления при закалке при неравномерном охлаждении типа неровно сунули, не так пошевелили в закалочной среде. И эти силы нехилые.
Выводы делайте сами — нужен отпуск сразу иль неважно.
У меня был случай ШХ закалил и отпуситил через день. При шлифовке вылезла такая «жирафья шкура» как выяснилось позднее из трещин . А потом клин просто упал на деревянный пол .

Ты знал. ))))))))))))
Я уж думал, что это ни кто не напишет)))

С растрескиванием неотпущенной стали сталкивался не раз. Просто при вылёживании. Даже специально такая задача была — получить предельно потресканный эталон для дефектоскопии. В основном это стали низкой прокаливаемости.

Термическая обработка (отпуск) сварных конструкций

При проектировании сварных конструкций и разработке технологии их изготовления должно уделяться большое внимание способам предотвращения или устранения сварочных напряжений и деформаций, поскольку последние могут оказывать отрицательное влияние на прочность, коррозионную стойкость и жесткость сварных конструкций.

В основу способов снижения или устранения сварочных напряжений и деформаций могут быть положены три принципа, учитывающие физическую сущность процессов, происходящих при сварке:

1) снижение величины пластической деформации укорочения либо ширины зоны ее распространения при нагреве путем регулирования термического воздействия при сварке, уменьшения погонной энергии, использования предварительного подогрева, приложения усилий при сварке.

2) увеличение пластических деформаций удлинения либо в процессе охлаждения сварного шва, либо после сварки путем прокатки, проковки, растяжения, вибрации.

3) компенсация деформаций путем создания предварительных деформаций, обратных по знаку сварочным, рациональной последовательностью сборки и сварки.

Существует много способов, позволяющих уменьшить или устранить сварочные напряжения и деформации. В зависимости от того, решается ли вопрос получения абсолютно точной конструкции, входящей по размерам в предел допусков непосредственно после окончания сварки, или технологический процесс, строится, с применением послесварочных методов обработки конструкции, способы борьбы с напряжениями и деформациями делят на две группы:

1) способы предупреждения и регулирования деформаций;

2) способы устранения напряжений и деформаций после сварки.

Одним из способов, относящихся ко второй группе, является отпуск сварных конструкций.

Специфика производства сварных конструкций привела к развитию различных видов отпуска (общий, местный, промежуточный), отличающихся между собой по организационно-техническим признакам, виду применяемого оборудования и очередности.

Наибольшее распространение получил общий отпуск, при котором вся деталь, узел конструкции или часть детали целиком помещаются в печь и подвергаются термической обработке. Операция общего отпуска состоит из четырех стадий: нагрева, выравнивания температуры по объему детали, выдержки и остывания (рис.24).

Читайте так же:
Лазерный нож для резки

Термическая обработка (отпуск) сварных конструкций

Рис. 24. Основные стадии термического цикла (общего отпуска):

I — стадия нагрева;

II — стадия выравнивания температур;

III- стадия выдержки; IV — стадия охлаждения; Тпечи — температура в печи;

Тпов-температура поверхности детали;

Твн — температура внутри детали.

Характерной особенностью общего отпуска является — близкое к равномерному распределение температуры по всему объему детали в процессе выдержки. Степень равномерности распределения температуры зависит от совершенства применяемого нагревательного оборудования и ведения процесса нагрева. Отпуск — многоцелевая операция. Он может смягчать зоны закалки, ускорять процессы распада неустойчивых структур, устранять наклеп металла, вызванный сварочными пластическими деформациями, улучшать свойства металла и его хладостойкость в зонах деформированного старения при сварке, снижать остаточные напряжения. И хотя снижение напряжений сильно зависит от химического состава и свойства материала, тенденция всегда остается неизменной — с повышением температуры отпуска и увеличением продолжительности выдержки снижение напряжений обычно усиливается. Оптимальные режимы отпуска конструкций с целью снятия напряжений определяются в каждом конкретном случае расчетным путем с использованием экспериментальных релаксационных характеристик основного материала и различных зон сварных соединений. Тем не менее, можно сформулировать некоторые общие рекомендации, которые желательно учитывать при назначении режимов отпуска с целью снижения остаточных напряжений.

Так, учитывая, что скорость подъема температуры во время нагрева в пределах, применяемых на практике режимов, почти не влияет на релаксацию напряжений, следует применять форсированные нагревы в пределах, не вызывающих опасности разрушения сварных конструкций в печи на стадии нагрева или чрезмерное их деформирование. Степень снижения напряжений на стадии нагрева зависит от марки материала, достигнутой температуры и обусловлена снижением упругих свойств металла. Именно на этой стадии (I) и стадии выравнивания температур (II) происходит основное снижение напряжений.

На стадии выдержки (III) напряжения снижаются крайне медленно.

Изменение напряжений на стадии выдержки подчиняется следующему закону

о t = о ов /(1 + t /to ) e, (6)

где сгОВ — начальное напряжение перед стадией выдержки (конечное на стадии нагрева), Н/мм (МПа); t — время выдержки, мин; to = 10 мин.

Величина в для разных сталей и температур находится в пределах 0,08…0,18 (для стали Ст.3 в= 0,160…0,175).

Экспериментально доказано, что после 2-3 ч выдержки процесс снижения напряжений существенно замедляется и дальнейшее увеличение выдержки не дает ощутимых результатов. Если же требуется получить более низкие остаточные напряжения, то это может быть достигнуто с меньшими затратами средств путем повышения температуры отпуска. Температура отпуска является решающим фактором в достижении необходимого уровня снижения напряжения. Она должна устанавливаться, в каждом конкретном случае, на основании испытаний на релаксацию в зависимости от марки металла и допустимых остаточных напряжений.

На стадии IV скорость охлаждения назначают в зависимости от толщины обрабатываемого изделия. Чем толще изделие, тем медленнее должно проводиться охлаждение. При этом следует помнить о возможности возникновения отпускной хрупкости, крайне нежелательной. Так, например, на сталях с высоким содержанием углерода отпускная хрупкость проявляется в максимальной степени при низкой скорости охлаждения (20 оС/ч). С другой стороны, большие скорости охлаждения (особенно массивных деталей) приводят к возникновению разности температур в поверхностных и глубинных слоях детали, что, в свою очередь, обусловливает образование временных напряжений на этой стадии (стадии охлаждения). Если при этом временные напряжения окажутся настолько значительными, что в каких — либо объемах детали реализуются пластические деформации, то после полного остывания в ней появятся нежелательные дополнительные остаточные напряжения, снижающие эффект, достигнутый на трех предыдущих стадиях этой термообработки.

Установление уровня допустимых собственных напряжений после отпуска сдоп..ост, является задачей в значительной мере неопределенной. Если, например, иметь в виду недопущение пластических деформаций металла при нагружении конструкции, то в этом случае, очевидно, можно допустимые остаточные напряжения представить как:

Сдоп. ост. СТ Сэкспл. (7)

где сдоп. ост. — максимальные напряжения, возникающие при эксплуатации конструкции, обычно они близки к допускаемым напряжениям, Н/мм (МПа).

Если ориентироваться на недопущение деформаций при механической обработке, то в каждом конкретном случае величина допустимых собственных напряжений будет зависеть от жесткости детали, характера поля собственных напряжений, объема снимаемого металла и допускаемой величины деформации при механической обработке. В этом случае определение сдоп. ост оказывается непростой задачей.

Остаточные напряжения снижают отпуском в следующих случаях:

— если к конструкциям машиностроительного типа предъявлены такие требования в отношении точности, которые вследствие наличия остаточных напряжений не могут быть выдержаны при данной форме и жесткости детали на стадии механической обработки или при последующей эксплуатации;

— если остаточные напряжения могут вызвать образование холодных трещин, а другие методы снижения напряжений оказываются неэффективными;

— если дальнейшее изготовление конструкции из недостаточно пластичных металлов невозможно вследствие возникающих разрушений по причине суммирования остаточных напряжений на последующих технологических операциях, либо из-за изменения внешних условий, например, понижения температуры;

— если необходимо уменьшить накопленную потенциальную энергию в сварной конструкции;

— если в процессе эксплуатации суммирование рабочих и остаточных напряжений приводит к разрушениям или создает условия, при которых вероятность появления разрушения становится значительной. Такие условия могут возникнуть, например, при наличии трехосных растягивающих напряжений;

— с целью повышения вибрационной прочности за счет уменьшения растягивающих напряжений в опасных зонах конструкции;

— с целью повышения жесткости и устойчивости отдельных элементов или всей конструкции в целом;

— с целью повышения коррозионной стойкости, если наличие остаточных напряжений интенсифицирует процессы коррозии или коррозионного растрескивания.

В некоторых случаях отпуск используют для устранения деформаций

деталей, возникших при сварке. Однако положительного эффекта можно

достичь только с использованием зажимных приспособлений, т. к. в

подавляющем большинстве случаев снижение напряжений при нагреве

происходит почти прямо пропорционально их начальному уровню, благодаря

чему равновесие собственных (остаточных) напряжений практически не

нарушается, а, следовательно, начальные перемещения сохраняются

практически постоянными. Поэтому отпуск без зажимных приспособлений

не может быть использован для устранения перемещений, возникших при

сварке. Если же с помощью зажимного приспособления детали придать

необходимую форму и поместить ее вместе с приспособлением в печь, то в

процессе отпуска собственные напряжения существенно понизятся, силы реакции между изделием и приспособлением исчезнут, и деталь после извлечения ее из приспособления не возвратится к исходной (искаженной) форме. Этот прием наиболее эффективен для исправления остаточных перемещений деталей, обладающих незначительной жесткостью. В противном случае приспособления могут стать слишком громоздкими, поскольку жесткость последних находится в прямой зависимости от жесткости исправляемой детали.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector