Оборудование для термической обработки стали
Оборудование для термической обработки стали
К основному оборудованию для термической обработки относятся печи, нагревательные установки и охлаждающие устройства По источнику теплоты печи подразделяют на электрические и топливные (газовые и редко — мазутные).
Для того чтобы избежать окисления и обезуглероживания стальных деталей при нагреве, рабочее пространство современных термических печей заполняют специальными защитными газовыми средами или нагревательную камеру вакуумируют. Для повышения производительности при термической обработке мелких деталей машин и приборов применяют скоростной нагрев, т. е. загружают их в окончательно нагретую печь. Возникающие при нагреве временные тепловые напряжения не вызывают образования трещин и короблений. Однако скоростной нагрев опасен для крупных деталей (прокатных валков, валов и корпусных деталей), поэтому нагрев таких деталей производят медленно (вместе с печью) или ступенчато. Иногда быстрый нагрев производят в печах-ваннах с расплавленной солью (сверла, метчики и другие мелкие инструменты). На машиностроительных заводах для термической обработки применяют механизированные печи (рис. 5.1) и автоматизированные агрегаты.
Механизированная электропечь предназначена для закалки штампов или мелких деталей, укладываемых на поддон. Нагревательную и закалочную камеру можно заполнять защитной атмосферой, предохраняющей закаливаемые детали от окисления и обезуглероживания. С помощью цепного механизма 6 поддон с деталями по направляющим роликам перемещают в нагревательную камеру
I. После нагревания и выдержки тем же цепным механизмом поддон перемещают в закалочную камеру 2 и вместе со столиком 3 погружают в закалочную жидкость (масло или воду). После охлаждения столик поднимается пневмомеханизмом, и поддон выгружается из печи. Детали нагреваются в результате излучения электронагревателей 5 и конвективного теплообмена. Вентиляторы 4, установленные в нагревательной камере и в закалочном баке, предназначены для интенсификации теплообмена и равномерного нагрева и охлаждения деталей.
В механизированных и автоматизированных агрегатах проводят весь цикл
Рис. 5.1. Механизированная электропечь: 1 — нагревательная камера; 2 — закалочная камера; 3 — подъемный столик; 4 — вентилятор; 5 — нагреватели; 6 — цепной механизм для передвижения поддона с деталями
термической обработки деталей, например, закалку и отпуск. Такие агрегаты состоят из механизированных нагревательных печей и закалочных баков, моечных машин и транспортных устройств конвейерного типа.
Поверхностный нагрев деталей производят тогда, когда в результате поверхностной закажи требуется получить высокую твердость наружных слоев при сохранении мягкой сердцевины. Чаще всего закаливают наружный слой трущихся деталей машин.
Наиболее совершенным способом поверхностной закалки является закалка в специальных установках с нагревом токами высокой частоты-ТВЧ. Этот способ нагрева очень производителен, может быть полностью автоматизирован и позволяет получать при крупносерийном производстве стабильное высокое качество закаливаемых изделий при минимальном их короблении и окислении поверхности.
Известно, что с увеличением частоты тока возрастает скин-эффект; плотность тока в наружных слоях проводника оказывается во много раз большей, чем в сердцевине. В результате почти вся тепловая энергия выделяется в поверхностном слое и вызывает его разогрев.
Нагрев деталей ТВЧ осуществляется индуктором. Если деталь имеет небольшую длину (высоту), то вся ее поверхность может быть одновременно нагрета до температуры закалки. Если же деталь длинная (рис. 5.2), нагрев происходит последовательно путем перемещения изделия относительно индуктора с рассчитанной скоростью.
Охлаждение при закалке с нагревом ТВЧ обычно осуществляется водой, подающейся через спрейер трубку с отверстиями для разбрызгивания воды, изогнутую в кольцо и расположенную относительно детали аналогично индуктору. Нагретый в индукторе участок детали или все изделие, перемещаясь, попадает в спрейер, где и охлаждается.
Преимущество поверхностной закалки деталей, так же как и большинства способов упрочнения поверхности (химико-термиче-ской обработки, поверхностного наклепа обкатки), состоит также в том, что в поверхностных слоях деталей возникают значительные сжимающие напряжения.
Рис. 5.2. Расположение индуктора, закаливаемой цилиндрической детали и спрейера при закалке с нагревом ТВЧ: 1 — деталь; 2 — индуктор; 3 — спрейер
В последнее время для термической обработки некоторых деталей применяют источники высококонцентрированной энергии (электронные и лазерные лучи).
Использование импульсных электронных пучков и лазерных лучей для локального нагрева поверхности деталей позволяет вести поверхностную закалку рабочих кромок инструментов и сильно изнашивающихся областей жорпусных деталей. Иногда тонкий поверхностный слой доводят до оплавления и в результате быстрого охлаждения получают мелкозернистую или аморфную структуру.
При закалке с использованием источников высококонцентрированной энергии не требуются охлаждающие среды, так как локально нагретые поверхностные слои очень быстро остывают в результате отвода теплоты в холодную массу детали. В качестве источников энергии используют ускорители электронов и непрерывные газовые и импульсные лазеры.
Оборудование для термической обработки стали
Потери теплоты с водой можно уменьшить экранированием водоохлаждаемых элементов, нанесением обмазок, уменьшающих передачу теплоты.
Уменьшать расход воды не всегда целесообразно, так как в этом случае вода будет иметь более высокую температуру, и в результате интенсивного образования накипи водоохлаждаемые элементы будут перегреваться и выйдут из строя. Расход воды должен быть таким, чтобы температура воды на выходе была не выше 40 °С. Более высокая температура может допускаться, если применяют обессоленную воду.
Рассматривая статьи расхода теплового баланса, можно в каждом конкретном случае определить мероприятия по снижению расхода теплоты при термической обработке. В тепловом балансе для электрических печей будет отсутствовать только статья расхода теплоты с уходящими продуктами горения.
5.3. ДВИЖЕНИЕ ГАЗОВ В ПЕЧАХ
Движение газов в печах отличается большой сложностью. Неравномерность давления в печи, вызванная разностью температур в печном объеме и влиянием газовых струй из форсунок и горелок, приводит к перемещению газа из мест большего давления в места с меньшим давлением или разряжением. Таким образом возникает циркуляция газа в печном пространстве.
На рис. 48 показана схема движения газов в термической печи с подподовой топкой. В термической печи с подподовой топкой интенсивно циркулируют газы. Это объясняется тем, что смесь топлива с воздухом вытекает из горелки или форсунки с большой скоростью, вследствие чего у корня факела образуется разрежение, которое распространяется на канал А. Продукты горения топлива проходят через топку Б и выходят через канал В в рабочую камеру Г, часть из них уходит в дымоотводную систему, а часть засасывается опять в топку Б через канал А.
При нормальной работе печей на поду поддерживается давление, равное атмосферному. Если давление в рабочей камере будет значительно выше или ниже атмосферного, то произойдет выбивание газов из печи или подсос в нее холодного воздуха. Практически в печах вследствие геометрического давления невозможно поддерживать давление, равное атмосферному, по всей высоте рабочей камеры. Поэтому стараются поддерживать атмосферное давление на уровне пода печи для того, чтобы предотвратить подсос холодного воздуха в печь. Необходимое давление поддерживается регулированием тяги из печи. На режим давления печи оказывают влияние расположение и размеры дымоходов. Схема расположения дымоходов зависит от назначения и конструкции печи. Размеры дымоходов выбирают исходя из того, чтобы условная (при 0°С и 101,3 кПа) скорость газов в них не превышала 1—2 м/с.
6. УСТРОЙСТВО, ОБСЛУЖИВАНИЕ И НАЛАДКА ТЕРМИЧЕСКИХ
6.1. ТИПЫ И КОНСТРУКЦИИ ПЕЧЕЙ
Требования, предъявляемые к термическим печам, и их классификация. К термическим печам предъявляют следующие основные требования: простота конструкции и надежность в эксплуатации; высокое качество термической обработки; минимальное потребление энергии; экономичная эксплуатация.
Высокое качество термической обработки обеспечивается лишь при строгом соблюдении заданного режима нагрева и охлаждения деталей. Если в печь загружается сразу несколько деталей, то одинаковыми свойствами после термической обработки они будут обладать только в том случае, если условия их нагрева и охлаждения будут одинаковы.
Равномерный нагрев деталей, находящихся в различных частях рабочего пространства печи, достигается применением вентиляторов, которые перемешивают атмосферу в печи. Применяют также экранирование источников тепловыделения (например, горелок, нагревателей), которые располагают равномерно в печном пространстве.
Для достижения равномерного охлаждения деталей, например при закалке, закалочные баки оборудуют устройствами, обеспечивающими интенсивную циркуляцию охлаждающей среды (например, воды, масла) относительно всех закаливаемых деталей.
Тип печи для термической обработки выбирают с учетом ряда факторов. В первую очередь рассматривают весь перечень деталей, подвергаемых обработке. В зависимости от марки материала детали определяют максимальную и минимальную температуру печи.
Выбор типа печи и степень механизации термической обработки зависит от количества обрабатываемых деталей и их размеров.
Печи для термической обработки классифицируют по различным признакам. По виду энергии печи подразделяют на пламенные и электрические; по степени механизации — на механизированные и немеханизированные; по назначению — на закалочные, нормализационные, цементационные и т. п. По способу загрузки печи подразделяют на камерные, шахтные, с выдвижным подом, колпаковые, элеваторные, конвейерные, толкательные с пульсирующим подом. Схемы печей некоторых типов приведены на рис. 49.
Конструкции термических печей. Печи, работающие на газовом и жидком топливе, не имеют существенных конструктивных различий.
При сжигании жидкого топлива на печи устанавливают форсунки, к которым подводят мазут и воздух, а при сжигании газообразного топлива устанавливают горелки, к которым подводят горючий газ и воздух.
Некоторые печи приспособлены для работы как на газообразном, так и на жидком топливе. В этом случае на печи устанавливают форсунки и горелки или только комбинированные форсунки, которые могут быть использованы как для сжигания жидкого, так и газообразного топлива.
Отвод продуктов горения в печах, работающих на газовом и жидком топливе, осуществляется под зонт, соединенный с цеховой вытяжной вентиляционной системой, или в каналы, находящиеся под полом цеха и соединенные с дымовой трубой или дымососом, расположенным от печи на расстоянии.
Камерная печь с подподовыми топками. Для нагрева небольших деталей перед закалкой и высоким отпуском в атмосфере, состоящей из продуктов горения топлива, применяют камерные печи, обогреваемые газообразным или жидким топливом. На рис. 50 показана камерная печь с подподовыми топками, с ручной загрузкой и выгрузкой деталей. Печь имеет переднюю, заднюю и две боковые стены, на которые опирается свод. В передней стене имеется загрузочное окно 4 и два дымохода 3 для отвода из печи продуктов горения топлива. Под 11 печи состоит из плит огнеупорного материала, опирающихся на уступы в стенах, и столбик 12, разделяющий подподовое пространство на две части. Подподовое пространство предназначено для сжигания топлива.
В печи под подом находятся две топки 1, каждая из которых соединена с рабочим пространством 15 печи двумя вертикальными каналами 9. Печь отапливается природным газом, для сжигания которого используют две однопроводные инжекционные горелки 16. Загрузочное окно печи закрыто заслонкой 2, футерованной огнеупорным материалом. Подъем заслонки осуществляется пневматическим цилиндром 10. Стены, свод и под печи сделаны из шамотного огнеупора 13. В качестве теплоизоляционного материала для свода и стен применяют диатомит 14. Печь имеет каркас 8, сваренный из листовой стали толщиной 5 мм и усиленный профильным прокатом.
Температуру в печи измеряют термопарой, устанавливаемой в рабочее пространство печи через отверстие 7 в задней стене. Равномерная температура в рабочем пространстве печи достигается отделением топочного пространства от камеры нагрева, принудительной циркуляцией газов в камере нагрева.
Температура в топочном пространстве, исходя из условий устойчивого горения топлива, должна быть не ниже 800 °С. При распо
Автор: Администрация Общая оценка статьи: 
Опубликовано: 2011.03.11 Обновлено: 2020.03.04
Оборудование для термической обработки
Для термической обработки стали 9ХС используется электрическая печь c контролируемой атмосферой типа СНЗ-2,5.5.1,7/10. Печь имеет размеры рабочего пространства 50О*25О*170 мм. Максимальная температура нагрева 1000°C. Рабочая температура печи регулируется автоматически. Кожух печи герметичен, проволочные нагреватели расположены на полу и боковых стенках рабочей камеры. B других печах СНЗ нагреватели дополнительно уложены на своде и дверце. Расход защитного газа на рабочую камеру составляет 2,5 г/м з и на пламенную завесу 5г/м з . Потребляемая мощность печи при садке 50 кг и нагреве до 850°C составляет 12 кВт. Защитная атмосфера вводится по газопроводу через заднюю торцовую стенку. B нижней части кожуха печи крепится трубопровод из двух линий: по одной подаётся газ, по другой – воздух. Газ и воздух смешиваются в горелке и, сгорая, создают пламенную газовую завесу при открытой дверце. Нагревательные элементы располагаются на полу и стенках рабочей камеры. Электропечи серии СНЗ применяются для отпуска, отжига, нормализации и закалки.
Методы контроля режимов термической обработки и качества изделий
Методы контроля режимов термической обработки и качества изделий.
1. Контроль температурного режима u состава среды.
Температурный режим нагрева и охлаждения строго фиксируется в технологических картах и подлежит контролю при помощи приборов. Эти приборы называются гальванометрами.
2. Металлографический контроль структуры металлов. Цель металлографического контроля качества структуры металла заключается в том, чтобы выявить не ТОЛЬКО качественные показатели для приёмки изделии, но в основном охарактеризовать степень точности выполнения заданного технологического процесса, так как определение качества проводится на образце, условно характеризующим партию деталей.
Металлографический контроль определяет и устанавливает степень нагрева деталей (перегрев, недогрев), определяет степень насыщения поверхности углеродом, азотом и другими элементами, устанавливает степень охлаждения, устанавливает полноту выполнения заданных процессов.
3. Контроль твёрдости.
Контроль твёрдости должен проходить на приборах Бринелля, Роквела и реже на приборах Шора. На приборах Бринелля могут контролироваться отожженные, нормализованные и улучшенные детали. На приборах Роквелла должны испытываться цементируемые и закалённые детали, прошедшие низкотемпературный отпуск. На аппаратах Шора должны испытываться только детали окончательно отшлифованные. На аппарате Викерса производят замер твёрдости изделий, подвергнутых цианированию и азотированию.
4. Магнитный метод контроля.
Основан на различной магнитной проницаемости структурных составляющих и фаз стали. Методика испытаний заключается в том, что по эталону определяется магнитная проницаемость металла данной детали из определённой марки.
При помощи рентгеноанализа имеется возможность выявить внутренние пороки, не выявленные при магнитном методе. K числу таких пороков могут относиться трещины, расположенные в глубоких слоях металла, раковины. Рентгеноанализ применяется для выявления дефектов в металле, он применяется также для структурного анализа металла.
Свойства стали 9ХС после термообработки
Заменители стали 9ХС
Сталь ХВГ легирована хромом, вольфрамом и марганцем; имеет большую закаливаемость и прокаливаемость, чем сталь 9ХС. Твердость более НЯС 60 получается по всему сечению цилиндрических образцов диаметром 45—48 мм при закалке с охлаждением в масле (до 35 мм в горячих средах). В стали ХВГ сохраняется после закалки повышенное количество остаточного аустенита (до 15—18%), что уменьшает коробление и делает ее малодефор-мирующейся. Наличие такого количества аустенита понижает сопротивление малой пластической деформации и увеличивает чувствительность к шлифовочным трещинам. Недостатками стали ХВГ являются: повышенная карбидная неоднородность (3—4-го балла в прутках диаметром 50—60 мм; в заготовках более крупных сечений наблюдается карбидная сетка), что ведет к выкрашиванию и снижает стойкость инструмента, в связи с чем сталь ХВГ не рекомендуется применять для резьбонарезного инструмента; нестабильная закаливаемость и прокаливаемость — образцы отдельных плавок прокаливаются при охлаждении в масле только в сечениях до 30—40 мм и имеют пониженную твердость. Температура обработки холодом для стали ХВГ минус 55° С; ее отжигают при 770—790° С и закаливают в масле или горячих средах от 820—850° С; отпуск проводят при 160—190 С. Твердость после термической обработки HRC 61—64 (допускается НЯС 56—64 в связи с нестабильной закаливаемостью).
Вместо сталей 9ХС и ХВГ применяют сложнолегированную сталь ХВСГ. Эта сталь лучше закаливается и прокаливается. Образцы из стали ХВСГ небольших сечений (до 20 мм) закаливают с охлаждением на воздухе (HRC 59—60); при охлаждении в масле образцы прокаливаются насквозь в сечении до 100 мм, в горячих средах — до 75 мм. Прокаливаемость стали ХВСГ более стабильна по сравнению с прокаливаемостью стали ХВГ за счет меньшего содержания вольфрама (до 0,7—1,0%). Сталь ХВСГ чувствительна к перегреву и склонна к обезуглероживанию. Теплостойкость и распределение карбидов такие же, как и у стали 9ХС. Количество остаточного аустенита после закалки до 12—14%. Твердость в отожженном состоянии НВ 196—217 (отжигают при температуре 770—790° С). Закаливают детали из стали ХВСГ от 860—880° С в масле или горячих средах и отпускают при 160—180° С Литература 1. Сорокин В.Г. «Марочник сталей и сплавов» 2. Журавлёв В.Н. «Машиностроительные стали» 3. Марцинковская Е.С. «Технология и оборудование» 4. Астафьев А.А. «Исследование структурных превращений и разработка сталей для машиностроения» 5. Просвирин В.И. «Термическая обработка и превращения в стали» 6. Л.Н. Коноплев, М.С Поярков «Методическое пособие по материаловедению и технологии конструкционных металлов». Установки нашли широкое применение в металлургии. С их помощью получают чистые сплавы, закаляют металлические изделия. Термическое оборудование обеспечивает равномерный прогрев массы в любых направлениях. Также оно защищает металл от негативного воздействия инородных тел. Термическое промышленное оборудование позволяет проводить следующие технологические процессы: Агрегаты можно разделить на две основные группы: основные и вспомогательные установки. Первый вид оборудования предназначен для обработки металлов и продукции. К этой категории относят закалочные баки, печи и другие системы. Вспомогательные агрегаты представлены моечными машина, прессами. Преимущества термической обработки металлов: Установки различаются модификацией и мощностью. Агрегаты используют не только в металлургии. Они нашли применение в машиностроении. С их помощью изготавливают прочные и износостойкие металлические узлы транспортных средств. Термически обработанные материалы устойчивы к агрессивным воздействиям и коррозии. Термическое оборудование для термической обработки используют в оборонной промышленности. Благодаря повышению прочности и плотности структуры, стволы оружия не перегреваются. Увеличивается срок их службы. Также агрегаты используют в горнодобывающей отрасли. С их помощью собирают музыкальные инструменты. Оборудование химико термической обработки позволяет проводить различные испытания готовой продукции. Также его используют для тестирования новых образцов строительных и отделочных материалов. Установки представляют комплексные системы, которые состоят из нагревательных печей, закалочного оборудования, плавильных устройств. Контроль над выполнением технологического процесса осуществляется посредством специальных приспособлений: датчиков, манометров и других приборов. Термическое оборудование печи по типу конструкции классифицируют на агрегаты периодического и непрерывного действия. Также они отличаются назначением. Существуют специальные установки для отжига, отпуска, закалки, цементации, нитроцементации и других техпроцессов. Примечание. Современные виды термического оборудования могут сочетать в себе функции нескольких агрегатов. Печи – основой вид установки термического цеха. Они работают на жидком и газообразном топливах, а также электричестве. Рабочее пространство: воздушная, защитная, газовая среды. Также существуют печи-ванны, в которых производят закалку металлов в соляном или масляном растворах. Оборудование для термической обработки периодического действия используют в мелкосерийном производстве. Как правило, востребованными считаются печи камерного типа с неподвижным или выдвижным подом. Шахтные установки предназначены для цементации и азотирования. Их основным недостатком является неравномерный прогрев рабочего пространства даже при максимальном температурном режиме. Основное оборудование для термической обработки – печи непрерывного действия. Их используют в масштабном и серийном производстве. Они представляют собой комплексные системы, с помощью которых можно выполнять несколько технологических процессов. Кроме печей существует оборудование термической резки. Процесс разрезания металла осуществляется посредством его проплавления. Основными видами такой резки являются газовая и кислородная. Сварочное термическое оборудование – отдельная категория установок для термообработки металлов. Его источником питания могут выступать электронагревательные устройства и печи сопротивления. В случае применения газопламенного нагрева применяют специальные горелки. Сплавление металла осуществляется посредством передачи тепловой энергии. Чтобы выбрать оборудование для термической обработки стали, необходимо знать технические параметры процесса, а также свойства обрабатываемого металла. Также во внимание берется мощность оборудования и его максимальный и минимальный температурный режим во время работы. Оборудование термических цехов – промышленные печи. Они классифицируются по двум направлениям. Установки бывают теплогенераторами и теплообменниками. Первый вид агрегатов характеризуется образованием тепловой энергии внутри обрабатываемого материала. В результате работы оборудования такого типа осуществляется химическая реакция: взаимодействие молекул металла с теплыми воздушными массами. В теплообменниках тепло вырабатывается посредством электрической энергии. Примеры агрегатов: индукционные печи и дуговые печи. Установки классифицируют по способу получения тепла. Они бывают таких типов: В экзотермических установках источником тепла выступают топливо или обрабатываемый материал. В некоторых видах конструкции тепло вырабатывается одновременно двумя способами. Это термическое оборудование – печи промышленные высокотемпературные. Они способны прогреваться до температуры выше +3000 градусов. Примечание. Удерживать тепло внутри рабочего пространства позволяет правильно сделанная футеровка конструкции. Термическая печь любого типа состоит из таких основных узлов: Агрегаты отличаются видом теплообмена, который происходит во время их работы. Установки бывают радиационными, конвективными и смешанными. Существуют также отличия в способе транспортировки обрабатываемого материала в печь. В зависимости от этой характеристики бывают вагонеточные, рольганковые, роликовые и другие агрегаты. Конструкции термических печей: Это основные виды термического оборудования, которое используют в промышленности. Такое оборудование термического производства используют в авиационной, атомной отраслях, металлургии и других видах промышленности. Оно позволяет проводить термообработку различных материалов. С его помощью осуществляют сушку, плавку, спекание и другие технологические процессы. Агрегаты оснащены водоохлаждаемым корпусом. Он выполнен из нержавеющей стали. В изготовлении внутреннего рабочего пространства используют молибден или вольфрам. Управлять установкой можно вручную или с помощью пульта. Регулировать температурный режим помогает датчик и специальное устройство. Вакуумное оборудование для термической обработки металлов – герметичные конструкции. Они могут быть любого типа: шахтные, камерные, туннельные и другие. Преимуществом выполнения термообработки в вакууме является прочность полученных изделий, их долговечность и износостойкость. Оборудование используют не только для проведения обработки различных материалов. Оно нашло применение в исследовательской деятельности. С его помощью тестируют образцы готовой продукции на устойчивость к воздействию высокой температуры. Термическая обработка стали позволяет придать изделиям, деталям и заготовкам требуемые качества и характеристики. В зависимости от того, на каком этапе в технологическом процессе изготовления проводилась термическая обработка, у заготовок повышается обрабатываемость, с деталей снимаются остаточные напряжения, а у деталей повышаются эксплуатационные качества. Технология термической обработки стали – это совокупность процессов: нагревания, выдерживания и охлаждения с целью изменения внутренней структуры металла или сплава. При этом химический состав не изменяется. Так, молекулярная решетка углеродистой стали при температуре не более 910°С представляет из себя куб объемно-центрированный. При нагревании свыше 910°С до 1400°С решетка принимает форму гране-центрированного куба. Дальнейший нагрев превращает куб в объемно-центрированный. Сущность термической обработки сталей – это изменение размера зерна внутренней структуры стали. Строгое соблюдение температурного режима, времени и скорости на всех этапах, которые напрямую зависят от количества углерода, легирующих элементов и примесей, снижающих качество материала. Во время нагрева происходят структурные изменения, которые при охлаждении протекают в обратной последовательности. На рисунке видно, какие превращения происходят во время термической обработки. Изменение структуры металла при термообработке Термическая обработка стали проводится при температурах, приближенных к критическим точкам . Здесь происходит: Внутренняя структура двухфазной смеси напрямую влияет на эксплуатационные качества и легкость обработки. Образование структур в зависимости от интенсивности охлаждения Основное назначение термической обработки — это придание сталям: Термическая обработка применяется к следующим типам сталей: Основополагающими параметрами, влияющими на качество термообработки являются: Изменяя данные режимы можно получить несколько видов термообработки. Виды термической обработки стали: Температура нагрева стали при термообработке Отпуск в машиностроении используется для уменьшения силы внутренних напряжений, которые появляются во время закалки. Высокая твердость делает изделия хрупкими, поэтому отпуском добиваются увеличения ударной вязкости и снижения жесткости и хрупкости стали. Для низкого отпуска характерна внутренняя структура мартенсита, которая, не снижая твердости повышает вязкость. Данной термообработке подвергаются измерительный и режущий инструмент. Режимы обработки: Для среднего отпуска преобразование мартенсита в тростит. Твердость снижается до 400 НВ. Вязкость возрастает. Данному отпуску подвергаются детали, работающие со значительными упругими нагрузками. Режимы обработки: При высоком отпуске кристаллизуется сорбит, который ликвидирует напряжения в кристаллической решетке. Изготавливаются ответственные детали, обладающие прочностью, пластичностью, вязкостью. Нагревание до температуры – от 450°С, но не выше 650°С. Применение отжига позволяет получить однородную внутреннюю структуру без напряжений кристаллической решетки. Процесс проводят в следующей последовательности: Гомогенизация, по-иному отжиг диффузионный, восстанавливает неоднородную ликвацию отливок. Режимы обработки: Рекристаллизация, по-иному низкий отжиг, используется после обработки пластическим деформированием, которое вызывает упрочнение за счет изменения формы зерна (наклеп). Режимы обработки: Изотермическому отжигу подвергаются легированные стали, для того чтобы произошел распад аустенита. Режимы термообработки: Снятие внутренних и остаточных напряжений отжигом используется после сварочных работ, литья, механической обработки. С наложением рабочих нагрузок детали подвергаются разрушению. Режимы обработки: Отжиг полный позволяет получить внутреннюю структуру с мелким зерном, в составе которой феррит с перлитом. Полный отжиг используют для литых, кованных и штампованных заготовок, которые будут в дальнейшем обрабатываться резанием и подвергаться закалке. Полный отжиг стали При неполном отжиге пластинчатый или грубый перлит преобразуется в ферритно-цементитную зернистую структуру, что необходимо для швов, полученных электродуговой сваркой, а также инструментальные стали и стальные детали, подвергшиеся таким методам обработки, температура которых не провоцирует рост зерна внутренней структуры. Закалку сталей применяют для: Суть закалки – это максимально быстрое охлаждение прогретой насквозь детали в различных средах. Каление производится с полиморфными изменениями и без них. Полиморфные изменения возможны только в тех сталях, в которых присутствуют элементы способные к преобразованию. Такой сплав подвергается нагреву до той температуры, при которой кристаллическая решетка полиморфного элемента терпит изменения, за счет чего увеличивается растворяемость легирующих материалов. При снижении температуры решетка изменяет структуру из-за избытка легирующего элемента и принимает игольчатую структуру. Невозможность полиморфных изменений при калении обусловлено ограниченной растворимостью одного компонента в другом при быстрой скорости охлаждения. Для диффузии мало времени. В итоге получается раствор с избытком нерастворенного компонента (метастабильтный). Для увеличения скорости охлаждения стали используются такие среды как: Сравнивая скоростной режим охлаждения стальных изделий на воздухе, то охлаждение в воде с 600°С происходит в шесть раз быстрее, а с 200°С в масле в 28 раз. Растворенные соли повышают закаливающую способность. Недостатком использования воды считается появление трещин в местах образования мартенсита. Техническое масло используется для закалки легирующих сплавов, но оно пригорает к поверхности. Металлы, использующиеся при изготовлении изделий медицинской направленности не должны иметь пленки из оксидов, поэтому охлаждение происходит в среде разряженного воздуха. Чтобы полностью избавиться от аустенита, из-за которого у стали наблюдается высокая хрупкость, изделия подвергаются дополнительному охлаждению при температурах от — 40°С и до -100°С в специальной камере. Также можно использовать углекислую кислоту в смеси с ацетоном. Такая обработка повышает точность деталей, их твердость, магнитные свойства. Если деталям не требуется объемная термообработка, проводится каление только поверхностного слоя на установках ТВЧ (токами высокой частоты). При этом глубина термообработки составляет от 1 мм до 10 мм, а охлаждение происходит на воздухе. В итоге поверхностный слой становится износоустойчивым, а середина вязкая. Процесс закалки предполагает прогревание и выдержку стальных изделий при температуре, достигающей порядка 900°С. При такой температуре стали с содержанием углерода до 0,7% имеют структуру мартенсита, который при последующей термообработке перейдет в требуемую структуру с появлением нужных качеств. Нормализация формирует структуру с мелким зерном. Для низкоуглеродистых сталей — это структура феррит-перлит, для легированных – сорбитоподобная. Получаемая твердость не превышает 300 НВ. Нормализации подвергаются горячекатаные стали. При этом у них увеличивается: Процесс нормализации стали Термообработка стали – это технологический процесс, который стал обязательным этапом получения комплектов деталей из стали и сплавов с заданными качествами. Этого позволяет добиться большое разнообразие режимов и способов термического воздействия. Термообработку используют не только применительно к сталям, но и к цветным металлам и сплавам на их основе. Стали без термообработки используются лишь для возведения металлоконструкций и изготовления неответственных деталей, срок службы которых невелик. К ним не предъявляются дополнительные требования. Повседневная же эксплуатация наоборот диктует ужесточение требований, именно поэтому применение термообработки предпочтительно. В термически необработанных сталях абразивный износ высок и пропорционален собственной твердости, которая зависит от состава химических элементов. Так, незакаленные матрицы штампов хорошо сочетаются при работе с калеными пуансонами.Оборудование для термообработки металлов и керамики. Применение термического оборудования. Купить оборудование для термообработки и вакуумные печи
Применение термического оборудования
Оборудование термообработки
Вакуумные печи
Термическая обработка стали
Назначение термической обработки
Классификация и виды термообработки
1. Отпуск низкий
2. Средний отпуск
3. Высокий отпуск
1. Гомогенизация
2. Рекристаллизация
3. Изотермический отжиг
4. Отжиг для устранения напряжений
5. Отжиг полный
6. Неполный отжиг
Нормализация
Преимущества термообработки
