Термическая обработка стали это


ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА | это... Что такое ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА?

ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА
ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА, тепловая обработка в основном металлов и сплавов для изменения их структуры и свойств. Основные виды: закалка (быстрое охлаждение с повышением температуры для увеличения прочности), отжиг (нагрев до высокой температуры, выдержка при ней и медленное охлаждение для повышения пластичности), отпуск (нагрев после закалки и последующее охлаждение для снижения хрупкости и повышения пластичности). Может сочетаться с химической, механической и магнитной обработками.

Современная энциклопедия. 2000.

  • ТЕРМИНАЛЬНОЕ СОСТОЯНИЕ
  • ТЕРМО...

Смотреть что такое "ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА" в других словарях:

  • ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА — совокупность операций теплового воздействия на материалы (главным образом металлы и сплавы) с целью изменения их структуры и свойств в нужном направлении. Основные виды термической обработки: закалка, отпуск, отжиг, нормализация, старение… …   Большой Энциклопедический словарь

  • Термическая обработка — – тепловая обработка полуфабриката при температуре ниже 800оС. [ИСО 836 2001] Рубрика термина: Огнеупоры Рубрики энциклопедии: Абразивное оборудование, Абразивы, Автодороги, Автотехника …   Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

  • термическая обработка — термообработка Обработка, заключающаяся в изменении структуры и свойств материала заготовки вследствие тепловых воздействий. [ГОСТ 3.1109 82] Тематики технологические процессы в целом Синонимы термообработка EN heat treatment DE thermische… …   Справочник технического переводчика

  • ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА — изменение механических свойств металлов путем соответственного температурного режима, иногда в соединении с действием химических реагентов. К термической обработке относится закалка, отжиг, цементация, отпуск, нитрирование и т. д. Самойлов К. И.… …   Морской словарь

  • ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА — совокупность технологических операций, связанных с нагреванием, охлаждением и направленных на изменение свойств материалов в результате изменения их внутреннего или поверхностного строения. Особенно широкое промышленное распространение получила Т …   Большая политехническая энциклопедия

  • термическая обработка — 3.14 термическая обработка субстрата: Процесс обработки субстрата при повышенной температуре (+60 °С ... 62 °С) с помощью насыщенного пара низкого давления (пастеризация) и последующего охлаждения («кондиционирования») субстрата для завершения… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • термическая обработка — совокупность операций теплового воздействия на материалы (главным образом металлы и сплавы) с целью изменения структуры и свойств в нужном направлении. Основные виды термической обработки: закалка, отпуск, отжиг, нормализация, старение… …   Энциклопедический словарь

  • термическая обработка — [heat (thermal treatment (processing)] совокупность операций теплового воздействия на материал с целью изменения его структуры и свойств в нужном направлении (Смотри Термообработка). Смотри также: Обработка электроэрозионная обработка …   Энциклопедический словарь по металлургии

  • Термическая обработка —         металлов, процесс обработки изделий из металлов и сплавов путём теплового воздействия с целью изменения их структуры и свойств в заданном направлении. Это воздействие может сочетаться также с химическим, деформационным, магнитным и др.… …   Большая советская энциклопедия

  • Термическая обработка — Термическая обработка  выдерживание материала при повышенной (нагрев) или при пониженной (охлаждение) температуре, либо соблюдение определённого температурного режима в течение определённого времени для придания ему необходимых свойств.… …   Википедия

Термообработка: закалка, отпуск, нормализация, отжиг

Металлоизделия, используемые в любых отраслях хозяйства должны отвечать требованиям устойчивости к износу. Для этого используется воздействие высокими температурами, в результате чего усиливаются нужные эксплуатационные свойства. Этот процесс называется термической обработкой.

Термообработка представляет собой комплекс операций нагрева, охлаждения и выдержки металлических твердых сплавов для получения необходимых свойств благодаря изменению структуры и внутреннего строения. Термическая обработка применяется в качестве промежуточной операции для того, чтобы улучшить обрабатываемость резанием, давлением, либо в качестве окончательной операции технологического процесса, которая обеспечивает требуемый уровень свойств детали.

Различные методы закаливания применялись с давних пор: мастера погружали нагретую металлическую полоску в вино, в масло, в воду. Для охлаждения кузнецы порой применяли и достаточно интересные способы, например садились на коня и мчались, охлаждая изделие в воздухе.

По способу совершения термическая обработка бывает следующих видов:

-Термическая (нормализация, закалка, отпуск, отжиг, старение, криогенная обработка).

-Термо-механическая. Включает обработку высокими температурами в сочетании с механическим воздействием на сплав.

-Химико-термическая. Подразумевает термическую обработку металла с последующим обогащением поверхности изделия химическими элементами (углеродом, азотом, хромом и др.).

Основные виды термической обработки:

1. Закалка. Представляет собой вид термической обработки разных материалов (металлы, стекло), состоящий в нагреве их выше критической температуры с быстрым последующим охлаждением. Выполняется для получения неравновесных структур с повышенной скоростью охлаждения. Закалка может быть как с полиморфным превращением, так и без полиморфного превращения.

2. Отпуск – это технологический процесс, суть которого заключается в термической обработке закалённого на мартенсит металла либо сплава, основными процессами при котором являются распад мартенсита, рекристаллизация и полигонизация. Проводится с целью снятия внутренних напряжений, для придания материалу необходимых эксплуатационных и механических свойств.

3. Нормализация. В данном случае изделие нагревается до аустенитного состояния и потом охлаждается на спокойном воздухе. В результате нормализации снижаются внутренние напряжения, выполняется перекристаллизация стали. В сравнении с отжигом, нормализация – процесс более короткий и более производительный.

4. Отжиг. Представляет собой операцию термической обработки, заключающуюся в нагреве стали, выдержке при данной температуре и последующем медленном охлаждении вместе с печью. В результате отжига образуется устойчивая структура, свободная от остаточных напряжений. Отжиг является одной из важнейших массовых операций термической обработки стали.

Цель отжига:

1) Снижение твердости и повышение пластичности для облегчения обработки металлов резанием;

2) Уменьшение внутреннего напряжения, возникающего после обработки давлением (ковка, штамповка), механической обработки и т. д.;

3) Снятие хрупкости и повышение сопротивляемости ударной вязкости;

4) Устранение структурной неоднородности состава материала, возникающей при затвердевании отливки в результате ликвации.

Для цветных сплавов (алюминиевые, медные, титановые) также широко применяется термическая обработка. Цветные сплавы подвергают как разупрочняющей, так и упрочняющей термической обработке, в зависимости от необходимых свойств и области применения.

Термическая обработка металлов и сплавов является основным технологическим процессом в чёрной и цветной металлургии. На данный момент в распоряжении технических специалистов множество методов термообработки, позволяющих добиться нужных свойств каждого вида обрабатываемых сплавов. Для каждого металла свойственна своя критическая температура, а это значит, что термообработка должна производиться с учётом структурных и физико-химических особенностей вещества. В конечном итоге это позволит не только достичь нужных результатов, но и в значительной степени рационализировать производственные процессы.

Термическая обработка стали - Статьи

Использование изделий из стали и цветных металлов — неотъемлемая часть повседневной жизни. В промышленных масштабах организация производственного процесса также невозможна без использования предметов из стали. Каждый отдельный вид такого изделия согласно назначению должен иметь свои качественные характеристики: плотность, твердость, эластичность и прочие, в соответствии с требованиями. Придать металлу именно те характеристики, которые необходимы, возможно посредством термообработки.

Термическая обработка стали — это процесс, при котором изменяется молекулярное строение металла с помощью нагревания до определенных температур, после чего металл подвергается медленному или быстрому охлаждению. В результате такой обработки существенно изменяются свойства стали, но химический состав остается прежним.

В зависимости от количества операций, проведенных для термической обработки стали, она бывает: простая (один процесс, состоящий из обязательных этапов - нагрева, выдержки и охлаждения) и сложная (несколько операций).

 

Для термической обработки стали выделяют такие основные виды:

  • Отжиг — вид термообработки, нагрев при котором осуществляется посредством высоких температурных режимов (уровень преобразования выше фазового), с обязательной выдержкой. После чего сталь подвергается охлаждению. Этот процесс происходит медленно, не вынимая сталь из печи. Бывает полный отжиг (при полной перекристаллизации) и неполный (при частичной перекристаллизации). Этот вид термической обработки применяется для снижения твердости металла, снятия напряжения и улучшения обработки стали резанием. Это возможно, благодаря повышению пластичности и вязкости.
  • Нормализация — процесс идентичный отжигу, с отличием — охлаждение происходит на открытом воздухе. Такой вид термообработки приводит к меньшей эластичности, чем при отжиге.
  • Закалка повышает такие свойства, как твердость и прочность, снижая вязкость металла, чем придает хрупкость конечному изделию. При закалке сталь нагревается до температур, при выдержке которых происходит завершение фазовых превращений. Процесс охлаждения должен быть быстрым в воде, масле или других специальных жидкостях.
  • Отпуск — вид термической обработки стали после закалки для перехода к более равновесному состоянию и снижению хрупкости. Происходит при более низких температурах, чем закалка, медленно охлаждается на воздухе. В зависимости от температурных режимов делится на низкий (150–250°С), средний (300-450°С), высокий (500-700°С).
  • Старение — предполагает продолжительную выдержку стали после закалки при определенном температурном режиме. Применяется для жаропрочных сталей при стабилизации размеров, снятия напряжения при обработке.

Виды термической обработки стали влияют на температуру проведения работ. Режим термической обработки стали зависит и от марки металла согласно ГОСТ.

Назначение термической обработки стали — снятие реактивных напряжений, придание металлу необходимых технических и механических свойств. Зависит от типа конструкции и условий ее последующей эксплуатации. Назначение термической обработки может быть первичное и вторичное. Первичное - подготавливает к механической обработке и окончательной термической. Вторичная же обработка придает сплаву конечную структуру и физико-химические характеристики. 

Химико-термическая обработка стали - Ремонт оборудования предприятий молочной промышленности


Химико-термическая обработка стали

Категория:

Ремонт оборудования предприятий молочной промышленности



Химико-термическая обработка стали

Химико-термической обработке подвергают малоуглеродистые стали высокой вязкости и стали, которые не могут быть подвергнуты закалке. При такой обработке изменяется химический состав, структура и свойства поверхностного слоя стали, в результате чего повышается ее твердость и износоустойчивость деталей. В зависимости от вещества, которое используют для насыщения, различают цементацию, хромирование, металлизацию. Цементация. Малоуглеродистые и легированные стали с содержанием углерода до 0,3% с мягкой и вязкой сердцевиной подвергают цементации. Поверхностный слой насыщают углеродом и закаливают. В результате твердость стали значительно повышается (HRC 56—62). Для насыщения деталь нагревают в присутствии карбюризатора, т. е. вещества, содержащего углерод. Существует три способа цементации: твердая, газовая и жидкая.

Твердую цементацию производят в твердом карбюризаторе из смеси порошка березового угля и углекислых солей бария или натрия. Перед цементацией деталь очищают от загрязнений, обезжиривают, укладывают в железную коробку, засыпают карбюризатором, закрывают крышкой, в которую вставляют два прутка из стали — «свидетели», щели для герметичности обмазывают огнеупорной глиной. После этого коробку нагревают в печи при температуре 850—940 °С. Продолжительность выдержки при указанной температуре зависит от требуемой глубины слоя цементации. Так, для слоя толщиной 0,1 мм необходима выдержка 1 ч. Общая продолжительность процесса 6,5—19 ч.

Рис. 1. Схема твердой цементации:
1 — коробка; 2 — крышка; 3 — «свидетели» ; 4 — детали; 5 — карбюризатор; 6 — огнеупорная глина.

Результат цементации проверяют по глубине слоя на изломе «свидетеля». Для повышения механических свойств цементированную сталь подвергают термической обработке (охлаждению до определенной температуры, закалке и отпуску).

Достоинством процесса является возможность неоднократного использования отработанного карбюризатора при добавлении всего 20—30% свежего. Применяют твердую цементацию для химико-термической обработки валов, поршневых пальцев, зубчатых колес, втулок цепей. Газовая цементация состоит в науглероживании детали в среде газов и газовых смесей, содержащих углерод (метан, окись углерода) или жидких карбюризаторов (бензол, осветительный керосин и др.) и сжиженного природного газа. Температура газовой цементации 920—930 °С, после чего деталь закаливают и отпускают. Жидкую цементацию производят при температуре 830— 850 °С в ваннах с солями: углекислым натрием (75— 85%), хлористым натрием (10—15%) и карбидом кремния (карбюризатор) (5—10%). Глубина слоя 0,4—0,6 мм. Применяют ее для химико-термической обработки деталей небольших размеров.

Металлизация. Металлизацией называют процесс покрытия изделия слоем металла или сплава. Получила распространение электродуговая металлизация распылением. Этот способ применяют в ремонтной практике из-за его экономичности, возможности восстановления деталей с большим износом (толщина слоя может быть от 0,03 до 10 мм), постоянства прочности основания восстанавливаемой детали, простоты процесса. Недостатками металлизации распылением являются зависимость прочности напыленного слоя от качества подготовки поверхности детали, большие потери металла при восстановлении круглых деталей малых диаметров, низкое сопротивление покрытия разрыву, удару, кручению и изгибу. По способу плавления металла при металлизации распылением ее разделяют на газовую, при которой плавление распыляемого металла производят ацетилено-кисло-родным или водородно-кислородным пламенем, и электрическую металлизацию, когда плавление происходит в результате электрической дуги или токов высокой частоты. Применяют также металлизацию в среде защитных газов.

Сущность процесса электродуговой металлизации заключается в расплавлении металлической проволоки и распылении ее струей сжатого воздуха на мельчайшие частицы размером 10—15 мкм. В результате высокой скорости (140—200 м/с) частицы, ударяясь о поверхность детали, внедряются в нее, создавая сплошное покрытие. Полученное покрытие должно иметь прочное сцепление с деталью, быть твердым и износостойким.

Рис. 2. Металлизаторы:
а — электродуговой металлизатор: 1 — проволока, 2 — проволокопро-тяжный механизм, 3— ролики, 4 — наконечники, 5 — воздушное сопло, 6 — деталь, 7 — очаг плавления; б — пистолет.

Технологический процесс металлизации распылением состоит из подготовки поверхности, нанесения покрытия и механической обработки детали.

Для подготовки поверхность детали очищают и обезжиривают, проводят механическую обработку для придания детали правильной геометрической формы, создания шероховатостей и защиты поверхностей, не подлежащих металлизации. Шероховатость создают пескоструйной обработкой, намоткой на деталь тонкой (0,5—1,5 мм) проволоки, электроискровой обработкой, образованием рваной резьбы и другими способами. Покрытие на деталь при ремонте наносят переносными дуговыми металлизаторами ЭМ-3; ЭМ-ЗА; ЭМ-6. Для электродуговой металлизации применяют проволоки из углеродистых сталей, нержавеющих сталей, латуней, бронз, меди, цинка, алюминия. Температура детали перед покрытием должна быть не ниже 5—7 °С; при металлизации внутренних поверхностей деталь для лучшего сцепления напыленного слоя с основным металлом нагревают до 100—150 °С.

Механическую обработку производят обычными способами. После окончательной обработки толщина напыленного слоя должна быть не менее 0,6—1,0 мм. Электролитическую металлизацию применяют преимущественно при ремонте деталей из легированных сталей со сложной термической обработкой с целью повышения ее износостойкости.

Сущность процесса электролитического осаждения металлов заключается в следующем. В ванну с электролитом, имеющую пароводяную рубашку для поддержания его температуры, помещают деталь, которую соединяют с источником постоянного тока (катод), анодом служит металл, которым покрывают деталь. В состав электролита входят химические соединения того металла, который будет наноситься на деталь (обычно соли этого металла). При пропускании через электролит постоянного тока находящиеся в электролите положительно заряженные молекулы металла (катионы) начнут направляться к отрицательно заряженному катоду. При соприкосновении катионов с катодом произойдет их нейтрализация, на поверхности катода (детали) будут осаждаться из раствора частицы металла.

В качестве источников постоянного тока при электролитическом покрытии применяют низковольтные агрегаты постоянного тока АНД-500-250, АНД-1000-500 и другие; выпрямители переменного тока ВГК-1 и ВГК-2 и селеновые выпрямители ВГС-600М. Напряжение низковольтных агрегатов и выпрямителей 6—12 В. Величину напряжения регулируют шунтовым реостатом. Хромирование. Процесс хромирования заключается в насыщении поверхности стали хромом на глубину 0,1— 0,3 мм в газовой среде, содержащей хлориды хрома, при температуре 900—1100 °С в течение 10—20 ч. Применение для покрытия хрома обусловлено его высокой твердостью (НВ 400—1200) и износостойкостью, низким коэффициентом трения, малым коэффициентом линейного расширения и высокой теплопроводностью. В результате хромирования повышается поверхностная твердость, коррозионная стойкость и жаростойкость. Твердое хромирование производят в ящиках (коробках) с порошкообразной смесью, состоящей из хрома, глинозема, хлористого аммония при температуре 1050 °С в течение 6 ч. Электролитическое хромирование производят в ваннах с раствором солей хрома.

Электролитическому хромированию подвергаются детали с износом до 0,4 мм на сторону. В качестве электролита при электролитическом хромировании применяют хромовую кислоту в присутствии серной, для чего внутренние стенки ванны покрывают устойчивыми к этим реактивам материалами (винипластом или рольным свинцом).

Рис. 3. Стационарная гальваническая ванна:
1 — шины; 2 — щит; 3 — анодные штанги; 4 — катодная штанга; 5 — аноды; 6 — бортовые отсосы; 7 — изолирующие колодки; 8 — термометр; 9 — пусковая кнопка; 10 — предохранительный щиток; 11 — фарфоровые изоляторы.

Для лучшего удержания смазки на хромированных поверхностях деталей применяют пористое хромирование. Пористость достигается пескоструйной или дробеструйной обработкой хромированных деталей, травлением в соляной кислоте и другими способами. Хромированием восстанавливают гильзы, поршневые пальцы, шейки и хвостовики коленчатых валов, валов насосов, плунжеры гомогенизаторов и другие детали.

Химико-термической обработкой называют процесс изменения химического состава, структуры и свойств поверхностных слоев металла.

Такая обработка применима к деталям, от которых требуется наличие твердой и износоустойчивой поверхности при сохранении вязкой и достаточно прочной сердцевины, высокой коррозионной стойкости, высокого сопротивления усталости и т. д.

Изменение химического состава поверхностного слоя достигается путем проникновения (диффузии) в сталь различных элементов из внешней среды.

К химико-термической обработке относят процессы: цементации (насыщения поверхностных слоев углеродом), азотирования (насыщения азотом), цианирования, а также диффузионной металлизации (насыщения поверхности алюминием, хромом и др.).

Цементация. Цементацией называют процесс поверхностного насыщения стали углеродом. Цементации подвергают изделия из углеродистой и легированной стали с содержанием углерода до 0,20%. По способу производства различают цементацию в твердом карбюризаторе и газовую цементацию.

Цементация в твердом карбюризаторе. Цементация по этому способу осуществляется путем длительного нагрева при температуре выше АСз деталей, упакованных в ящиках вместе с карбюризатором. В качестве карбюризатора чаще всего применяют смесь древесного угля с углекислыми селями (Na2C03, ВаС03 и др.).

Для нагрева цементационных ящиков можно использовать камерную печь или печь с выдвижным подом.

При нагреве происходит химическое взаимодействие между кислородом воздуха, находящимся в ящике, древесным углем и углекислыми солями. В результате этого взаимодействия образуется активный (атомарный) углерод, который проникает в поверхностный слой изделия.

Рис. 1. Схема цементационного ящика с деталями

Для углеродистых и легированных сталей цементацию проводят при температуре 900—930°. Выдержка при этой температуре в течение 7—9 час. позволяет получить цементованный слой глубиной в 1,5 мм.

Длительная выдержка при высокой температуре способствует получению крупнозернистой структуры и снижению твердости поверхностного слоя. После цементации с целью исправления структуры и повышения твердости поверхностного слоя детали подвергают термической обработке: нормализации или закалке при температуре 900—920° для размельчения зерна сердцевины, повторной закалке при температуре 770—790° для повышения твердости поверхностного слоя и низкому отпуску при 150—170°.

Газовая цементация. Цементация по этому способу осуществляется путем нагрева и выдержки деталей в присутствии газообразного карбюризатора — смеси газов, содержащих в своем составе СН4 (метан) или СО (окись углерода). Для этой цели используют генераторный, светильный, природные газы и продукты пиролиза (разложения) керосина. В последнее время нашла широкое применение цементация газами, получаемыми из бензола и различных масел, вводимых прямо в печь по каплям.

Детали загружают в печи (непрерывного действия), в которые вводят цементующие газы. При нагреве окись углерода и метан разлагаются, образуя активный (атомарный) углерод. Продолжительность процесса газовой цементации меньшая, чем цементации твердым карбюризатором, так как нагрев и охлаждение производятся со значительно большими скоростями, чем это можно осуществить в цементационных ящиках.

Кроме этого, газовая цементация имеет ряд других преимуществ: возможность точного регулирования процесса цементации путем изменения состава цементующего газа, отсутствие громоздкого оборудования и угольной пыли и возможность производить закалку непосредственно из печи. Процесс газовой цементации более экономичен.

Более совершенным и экономически выгодным является способ Газовой цементации при нагреве токами высокой частоты.

Нагрев деталей при этом способе осуществляется в муфеле, обогреваемом индуктором. Цементация проводится при температурах 1050—1080°. Скорость цементации увеличивается в 8 — 10 раз по сравнению с газовой цементацией в электрических печах.

Этот способ цементации разработан и внедрен на Московском автомобильном заводе им. Лихачева для цементации шестерен автомобиля. Внедрение нового скоростного способа газовой цементации снизило стоимость обработки шестерен на 25—40%.

Цементации подвергаются детали, работающие одновременно на истирание, удар или изгиб, такие, например, как зубья шестерен, поршневые пальцы и т. д.

Азотирование. Азотированием называется процесс насыщения поверхностного слоя изделия азотом. Для этой цели используют аммиак, который при нагреве разлагается с образованием активного (атомарного) азота. Атомарный азот во время выдержки при нагреве проникает в поверхностный слой металла.

Азотирование может производиться либо с целью повышения твердости, износостойкости и сопротивления усталости, л:ибо с целью повышения коррозионной стойкости.

Азотирование легированных сталей, содержащих хром, молибден и алюминий, сопровождается повышением твердости, износостойкости и сопротивления переменным нагрузкам, что объясняется образованием на поверхности изделия мелких нитридов, специальных элементов (химических соединений с азотом) и возникновением остаточных внутренних напряжений в поверхностных слоях изделия.

Наличие нитридов создает такую высокую твердость, что последующая термическая обработка излишня. Твердость стали в процессе азотирования возрастает в 4—5 раз. Кроме этого, азотированная сталь сохраняет высокую твердость и износостойкость при нагреве до 550°.

Полный цикл термической обработки для легированной стали 38ХНМЮА, которая нашла в СССР наибольшее применение для азотирования, состоит в закалке до температуры 950° в масле, отпуске при 550—600° с охлаждением на воздухе и азотировании при температуре 500—520° в течение 24—60 час. (в зависимости от желаемой твердости и глубины).

Азотирование углеродистых сталей производится лишь с целью повышения коррозионной стойкости и состоит в нагреве при температуре 600—650° в течение 5—6 час. Такое азотирование во много раз повышает коррозионную стойкость.

Так, сталь 15 подвергалась интенсивному ржавлению после 3—5 суток вылеживания в воде. Эта же сталь после азотирования не проявляла признаков ржавления после годового вылеживания в воде.

Для азотирования может быть использована шахтная электрическая печь.

Цианирование. Цианированием называется процесс одновременного насыщения стали углеродом и азотом с целью повышения твердости, износостойкости и коррозионной стойкости изделия.

Одновременное присутствие углерода и азота- ускоряет их совместную диффузию в поверхностные слои металла. Цианированию подвергают углеродистые и легированные стали.

При высокотемпературном цианировании металл насыщается в большей степени углеродом, чем азотом, а при низкотемпературном цианировании — в большей степени азотом, чем углеродом. Цианирование производится в жидкой или газовой среде.

При жидкостном цианировании используют расплавленные цианистые соли (25% NaCN, 60% NaCl и 15% Na2C03). Цианистые соли натрия (NaCN) при химическом взаимодействии с поваренной солью (NaCl) и содой (№2СОз) разлагаются с выделением активных (атомарных) углерода и азота.

При газовом цианировании изделия нагревают в смеси газов, содержащих углерод и азот. Для этой цели используют смесь окиси углерода СО и аммиака Nh4. При химическом взаимодействии их образуются активный (атомарный) углерод и азот.

Высокотемпературное жидкостное цианирование производится при температурах 800—900° и дает при выдержке от 5 до 45 мин. глубину цианированного слоя до 0,075—0,10 мм.

Такое цианирование проводят в электрических печах-ваннах.

Следует при этом отметить, что применяемые расплавленные цианистые соли представляют собой сильный яд.

В связи с вредностью производства жидкостное цианирование заменяют газовым цианированием, которое может производиться в муфельных электрических печах.

Высокотемпературное газовое цианирование проводится при тех же температурах, но выдержка составляет 1—2 часа. После последующей закалки и отпуска твердость цианированного изделия составляет Н$с = 60—64. Применяется высокотемпературное цианирование для обработки шестерен и других деталей машин и станков.

Низкотемпературное цианирование применяется для быстрорежущих сталей с целью повышения износостойкости инструмента и проводится после полного цикла термической обработки инструмента при 500—600°, это обеспечивает получение весьма высокой твердости и износостойкости.

Диффузионная металлизация — алитирование, хромирование и силицирование. Алитированием называют процесс насыщения поверхности металлов алюминием с целью повышения жаростойкости.

Алитированию подвергают чаще всего изделия из низкоуглеродистой стали, такие, как цементационные ящики, колосниковые решетки и т. п. Жаростойкость алюминиевых деталей повышается за счет создания на поверхности защитной окионой пленки А120з.

Алитированные детали обладают жаростойкостью при нагреве до 900—950°.

Диффузионным хромированием называют процесс насыщения поверхностного слоя стали хромом с целью получения высоких значений поверхностной твердости и сопротивления износу, а также повышения коррозионной стойкости и жаростойкости.

Хромированию подвергают различные детали и инструменты, от которых требуются высокая износоустойчивость, коррозионная стойкость и жаростойкость, такие, как сверла, калибры, клапаны компрессоров и т. д. Жаростойкость хромированных сталей ограничивается температурой 800°.

Силицированием называют процесс насыщения поверхностного слоя кремнием с целью повышения коррозионной стойкости, сопротивления износу и жаростойкости.

Характерной особенностью силицированного слоя является его пористость. С целью улучшения стойкости против износа силицированные детали проваривают в масле. Поры впитывают масло, что создает условия для самосмазки при трении.

Силицирование повышает коррозионную стойкость во многих кислотах при комнатной и повышенной температурах, в морской воде и т. д.

Жаростойкость силицированных деталей не превышает 800—850°.


Реклама:

Читать далее:
Термическая обработка чугуна

Статьи по теме:

Термообработка металла – особенности закалки стали. Виды термообработки стали

Как будет осуществляться отжиг, закалка стали или ее отпуск, напрямую зависит от марки металла и формы обрабатываемых образцов. Также учитываются характеристики, необходимые продукции, которых можно добиться, применяя определенный комплекс действий и методик.

Промышленные и лабораторные печи для термообработки металла позволяют выполнять широкий спектр функций. Техника отличается простотой применения и точностью выполнения задач.

Термическая обработка стали – это тепловое воздействие на металл, с применением определенных режимов. Температурные процессы позволяют изменить структуру и свойства материала, усовершенствовав его качественные характеристики

Термообработка разных марок стали – основные операции

Каждый из видов термической обработки стали представляет собой сложный производственный комплекс. Среди различных процессов базовыми являются:

Отжиг

Закалка

Отпуск

Первого рода – рекристаллизационный, гомогенизацонный, изотермический

В одном охладителе

Прерывистая

Ступенчатая

Изотермическая

С самоотпуском

Индукционная

Низкий

Средний

Высокий

Второго рода – диффузионный, полный, неполный, светлый, сфероидизирующий

Муфельные печи позволяют осуществлять термообработку металла предельно четко. Благодаря современному оборудованию легко выставлять и поддерживать температуру необходимое количество времени

Особенности процесса закалки стали

Независимо от того, какая технология закалки стали будет выбрана, она будет состоять из следующих этапов:

  • Нагрева. Сколько изделия будут находиться в камере печи, зависит от марки металла и необходимого эффекта.
  • Выдержки. Температура и период зависят от объемов продукции и ее характеристик. Этап сквозного прогрева позволяет завершить преобразование структуры стали.
  • Охлаждения. Важна не только охлаждающая среда, но и скорость, с которой будет выполняться процесс.

Для обработки углеродистой стали лучше всего подойдут камерные печи. Стоит учесть, что в этом случае не потребуется предварительный подогрев образца. Данные марки не подвержены короблению или растрескиванию основы.

Закалка стали – это технология термообработки, благодаря которой даже недорогим сортам металла легко повысить эксплуатационные характеристики. В результате можно снизить стоимость продукции, увеличив рентабельность производства

Изменение свойств металла зависит от соблюдения каждого критерия закалки. Самым значимым является температура нагрева. Именно она влияет на изменение атомной решетки. Какую термоотметку выбрать и определить период выдержки? Необходимые режимы термообработки стали зависят от требуемого уровня прочности и твердости для максимально долгого эксплуатационного срока изделия, при повышенном износе.

Камерные печи для термообработки разных марок стали выполняются с разными размерами рабочих камер и способами загрузки образцов. Выбрать подходящий вариант можно, исходя из производственных объемов

Технология закалки разных марок стали – как и для чего выполняется

Согласно ГОСТ на термообработку стали, закаливание разных марок может быть:

  • С одним охладителем. Образец, доведенный до определенной температуры, погружают в жидкость. Там металл находится, пока не остынет до требуемой отметки. Применяется метод для углеродистых и легированных, а также изделий с несложной конструкцией.
  • Прерывистой. Используются две среды. Металл сначала проходит быстрое охлаждение. Для этого подойдет вода. Затем продукцию погружают в масло. Это необходимо для медленного достижения определенной температурной отметки. Применяют способ для высокоуглеродистой стали.

При разных способах закалки отличаться могут не только получаемые качественные характеристики стали, но и цвета каления

  • Ступенчатой. Изделия охлаждаются в среде, чья термоотметка превышает мартенситный уровень обрабатываемой марки. Во время остывания и выдержки, деталь по всему периметру становится температуры закалочной емкости. После этого осуществляется медленное охлаждение с закалкой. Так аустенит преобразуется в мартенсит.
  • Струйной. Поверхность интенсивно обрызгивают водным напором. Паровой кокон при этом не образуется, благодаря чему можно добиться глубокой прокалки. Применяют если необходимо обработать только часть поверхности.
  • Изотермической. Метод схож со ступенчатым закаливанием, но отличается временем выдержки. Сталь пребывает в среде ровно столько времени, сколько необходимо для завершения изотермического преобразования аустенита.

Основные температурные и временные режимы термообработки сталей – таблица показателей разных марок

Преимущества технологии закалки стали

Закаливание стали необходимо для изменения свойств изделий. Правильное выполнение всех процессов позволяет:

  • Увеличить твердость поверхностного слоя.
  • Повысить прочностные показатели.
  • Снизить пластичность до нужного значения, повысив сопротивление на изгиб.
  • Уменьшить вес продукции, сохраняя ее прочность и твердость.

Термообработка стали – основные технологические этапы

  

Основные дефекты при неправильной закалке стали

Независимо от того, какие виды термообработки стали осуществляются, при несоблюдении технологии можно ухудшить характеристики металла. Если закалка была выполнена неправильно, результатом станет:

1. Недостаточная твердость. Обусловлена слишком низкой температурой нагрева и малой выдержкой. Также к этому приведет и сниженная скорость остывания.

2. Перегрев. Возможен, если деталь доведена до большей температуры, превышающей отметку закаливания. Определить изъян можно по образованию крупнозернистой структуры. Это повлечет хрупкость металла.

Чтобы исправить дефекты, нужно провести термопроцесс заново, с корректировкой всех несоответствующих показателей

3. Пережог. Получают при нагревании металла до температуры близкой к плавлению. При этом в основу стали попадает кислород. В результате на зернистости образуются окислы. Исправить такой дефект невозможно, поскольку сталь становится чрезмерно хрупкой.

4. Обезуглероживание / окисление. На деталях образуются окалины, при этом на поверхностном уровне выгорает углерод. Такой дефект не исправить при помощи новой термообработки. Если есть припуск, позволяющий выполнить механическое воздействие, испорченный слой шлифуют.

Избежать окисления и обезуглероживания можно при помощи нагрева стали в электропечах с защитной атмосферой

5. Коробление и трещины. Появляются при сильном внутреннем напряжении. Проблема связана со спецификой обработки. В процессе нагревания и охлаждения металла происходит изменение объема. Зависят колебания, как от температуры, так и структурных преобразований, их скорости.

Только верно выполненная закалка металла обеспечит требуемые характеристики изделий различного назначения. Выполнять термообработку стали необходимо в строгом соответствии с производственной технологией

Подробнее о том, какие камерные или шахтные печи наилучшим образом подойдут для конкретных задач или будут универсальными, расскажут специалисты компании «Лабор». Для детальной консультации звоните прямо сейчас!

Металлургический склад MULTISTAL Познань 61 894 48 00 Катовице Варшава

РЕГЕНЕРИРУЮЩИЙ ОТЖИГ (Гомогенизация)

заключается в длительном отжиге при температуре 1000 - 1200 С с целью выравнивания химического состава и устранения или уменьшения микросегрегации и слоистой структуры. Гомогенизирующий отжиг применяют к слиткам перед пластической обработкой и отливками.

НОРМАЛИЗАЦИОННЫЙ ОТЖИГ (Нормализация)

заключается в нагреве стали до температуры на 30-50°С выше Ac3 или Accm, нагревании при этой температуре в течение соответствующего времени и медленном, спокойном охлаждении ее на воздухе.Целью обработки является получение однородной мелкозернистой структуры в результате рекристаллизации стали.

ПОЛНЫЙ ОТЖИГ

заключается в нагреве предмета несколько выше Ас или Аксм, нагреве при этой температуре и охлаждении в печи не менее чем до температуры ниже Ар1 с целью полной рекристаллизации и измельчения грубой структуры отливок, проката или поковок. Таким образом, остаточные напряжения и твердость снижаются, а обрабатываемость и пластичность стали повышаются.

СФЕРОИДИЗАЦИЯ (РАЗМЯГЧЕНИЕ)

заключается в нагреве изделия до температуры, близкой к Ас1, нагреве при этой температуре и охлаждении с целью сфероидизации карбидов. Получают зернистый цементит в ферритной матрице. Эта структура характеризуется низкой твердостью, что обеспечивает хорошую подверженность пластической деформации при холодной прокатке, прессовании, вытягивании и т.п.

СНЯТИТЕЛЬНЫЙ ОТЖИГ

используется для снятия напряжений без заметных структурных изменений.Он заключается в нагреве стали до температуры ниже Ас1 (обычно не выше 650°С), нагревании ее при этой температуре и медленном охлаждении. Эта обработка чаще всего применяется для снятия напряжений, возникающих в отливках в результате усадки при затвердевании, в соединениях и гнутых материалах.

ЗАКАЛИВАНИЕ

представляет собой процедуру, заключающуюся в нагреве стали до температуры на 30-50°С выше Ас3 или Ас1, нагреве при этой температуре и последующем охлаждении со скоростью, достаточно высокой для создания мартенситной или бейнитной структуры.Соответствующая температура закалки обеспечивает получение мелкозернистого аустенита, а после быстрого охлаждения - мелкоигольчатого мартенсита. При нагреве заэвтектоидных сталей при температуре выше Accm образуется крупнозернистый аустенит, который после охлаждения образует крупнозернистый мартенсит. Закаленная сталь характеризуется меньшей прочностью и большей хрупкостью. После нагрева заэвтектоидной стали до температуры выше Ас1 в структуре остается цементит, который является очень твердым компонентом и, если он был предварительно измельчен в результате пластической обработки и разупрочняющего отжига, придает стали благоприятные свойства, в частности повышенные стойкость к истиранию.

ИЗОТЕРМИЧЕСКАЯ ЗАКАЛКА

заключается в нагреве изделия до температуры на 30-50°С выше Ас3, нагреве при этой температуре, охлаждении в ванне с температурой выше температуры начала мартенситного образования (Мс), выдержке в этой ванне до окончания бейнитного превращения, а затем охлаждение любым способом до температуры окружающей среды. Получается бейнитная структура, которая характеризуется более низким напряженным состоянием, большей пластичностью и большей ударной вязкостью, чем структура, полученная после мартенсита отпуска.Отпуск после изотермической закалки не применяют.

ЗАКАЛКА

заключается в нагреве предварительно закаленной стали до температуры ниже Ас1, нагреве ее при этой температуре и последующем охлаждении на воздухе, в масле или воде. Охлаждение в масле и воде применяют для сталей, чувствительных к хрупкости отпуска. Напряжения, создаваемые интенсивным охлаждением, снимаются дополнительным нагревом при температуре 200-300°С

  • низкий отпуск
    при температурах 150 - 250°С, применяется для снижения закалочных напряжений при сохранении высокой твердости.
  • средний отпуск
    в интервале температур 250 - 500°С, применяется для обеспечения высокой прочности и эластичности при сохранении достаточной ударной вязкости и пластичности.
  • высокий отпуск
    в интервале температур 500 - Ас1 применяют для значительного снижения твердости и получения хороших пластических свойств.

ТЕПЛОВАЯ МОДЕРНИЗАЦИЯ

представляет собой комбинированную обработку от средней до высокой закалки и отпуска.

РАСПРОСТРАНЕНИЕ

предполагает нагрев стали до температуры выше предела растворимости компонентов для обеспечения однородного твердого раствора, а затем ее охлаждение для сохранения растворенного компонента в растворе. Полученная структура пересыщенного твердого раствора неустойчива и может легко достигать равновесного состояния (выделение карбидов, нитридов и др.). Аустенитные стали чаще всего подвергают пересыщению при температурах 1050 - 1150 °С с охлаждением в воде, при этом происходит незначительное снижение прочностных свойств и улучшение пластических свойств.Однако прежде всего повышенная коррозионная стойкость, в частности межкристаллитная коррозия, достигается за счет удержания карбидов в твердом растворе, что приводит к однородной аустенитной структуре.

УГЛЕРОД

— процесс, основанный на обогащении углеродом поверхностных слоев низкоуглеродистых сталей. Это обеспечивает твердый и устойчивый к истиранию поверхностный слой, сохраняя при этом мягкое и пластичное ядро.

АЗОТИРОВАНИЕ

заключается в насыщении поверхностного слоя стали азотом с целью получения очень твердой и устойчивой к истиранию поверхности.Азотирование делает сталь устойчивой к коррозии. После азотирования термическая обработка уже не применяется.

Методы азотирования:

  • соляная ванна
    процесс заключается в нагревании инструмента до температуры примерно 400°С и погружении его в соляную ванну при температуре 520-570°С примерно на 2 часа. Время азотирования зависит от желаемой толщины азотированного слоя.
  • газовое азотирование
    происходит при температуре 480 - 540°С. в течение 15 - 30 часов.В этом методе мы можем исключить части объекта из процесса, покрывая их медными или никелевыми элементами или покрывая поверхность, которую мы не хотим азотировать, специальной пастой.
  • ионное азотирование
    Термохимический процесс, протекающий в вакууме при 400 - 600°С при введении азотсодержащих газов. Под действием напряжения электрического поля газ переходит в плазменное состояние, а электрически заряженные ионы азота ускоряются по направлению к объекту и прилипают путем диффузии к его поверхности.

Примеры символов состояния термической обработки:

Отжиг

КОД

СОСТОЯНИЕ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ

+ А мягкий отжиг
+ АС для получения сфероидальных карбидов
+ В перенасыщение
+ С холодная закалка
+ Cnnn холодного отверждения с минимальной прочностью на растяжение Nnn [Н/мм2]
+ CR холоднокатаный
+ УВ горячекатаная, затем холоднокатаная
+ ЛК поверхностно-упрочненные, катаные или холоднотянутые
+ М термомеханически прокатанный, термопластическая обработка
+ N нормализованный или катаный нормализованный
+ Q закалка и отпуск
+ С Холодная нарезка
+ У необработанный
, чтобы избежать путаницы с другими символами, вы можете использовать букву T в качестве символа, предшествующего, например.+ ТП

.

Термическая обработка стали 1.4542 - SSN

При какой температуре и в течение какого времени следует закаливать сталь 1.4542 до твердости около 45 HRC?

Сталь типа 1.4542 (EN 1.4542, X5CrNiCuNb16-4, AISI 17-4PH) — дисперсионно-твердеющая (дисперсионно-твердеющая) марка нержавеющей стали с мартенситной структурой, армированной мелкодисперсными интерметаллидными выделениями. Термическая обработка сталей этой группы основана на дисперсионном твердении.В связи с тем, что стали этого типа имеют мартенситную структуру, применяемая термическая обработка называется закалкой, а затем отпуском. Дисперсионная закалка - это общее название комбинированных обработок пересыщением и старением - такие термины также используются для термической обработки рассматриваемых сталей.

• Закалка обычно происходит в интервале температур 800-1050°С с охлаждением в воде или на воздухе, ее целью является растворение любых расслоившихся фаз, которые могут присутствовать в структуре, а затем ее быстрая закалка для получения мартенситной структуры.Для некоторых видов замораживание используется для форсирования мартенситного превращения.

• Отпуск в интервале температур 530-620°С в течение 4 часов с воздушным охлаждением направлен на образование мелкодисперсных осадков из пересыщенного раствора. Эти стали упрочняются выделением интерметаллических фаз, например Ni3Al, Ni3Ti, Ni3Nb, Ni3Cu, а также нитридов Cr2N и Mo2N, фаз Лавеса (АВ2) и частично карбидами. Указанные фазы упрочняют сталь и повышают ее прочность.

Точные параметры термообработки для марки 1.4542 следующие:

• закалка (пересыщение): нагрев до 1025-1055°С и последующее охлаждение на воздухе или в масле. Твердость после перенасыщения составляет около 363 HB.

• дисперсионное твердение (старение): при температуре 480-620°С (в зависимости от требуемой твердости) в течение 4 часов с охлаждением на воздухе. Твердость после старения 42-32 HRC.

Для получения максимальной твердости стали температура старения должна быть в пределах 450-500°С (табл.1). Зависимость твердости от температуры старения представлена ​​на рис. 1. В табл. 2 приведены механические свойства стали 1.4542 в термически обработанном состоянии.

Рис. 1. Зависимость твердости от температуры старения в течение 4 часов для стали 1.4541.

Таблица 1. Зависимость твердости от температуры старения

Температура старения, °С 100 200 300 400 450 500 600 650
Твердость HRC 34 34 35,5 42 42,5 45,5 35 32,5

Массив.2. Механические свойства стали 1.4542 в термически обработанном состоянии Л

Температура, °С Предел текучести, R p0,2, МПа Предел прочности при растяжении, Р м МПа Удлинение А, мин. % Разрывная энергия кВ, мин. Дж
480 1170 1310 10 -
495 1070 1170 10 7
550 1000 1070 12 20
595 795 965 14 34
620 725 930 16 41
760 515 795 18 75

Я хотел бы спросить вас о закалке стали 1.4542 сколько времени сталь должна находиться при температуре 1050 °С и как это связано с толщиной закаленного элемента и нужно ли после закалки охлаждать до комнатной температуры или можно сразу после закалки от температуру 1050 °С и снизить до 500 °С и выдержать 4 часа?

Для пересыщения при температуре 1040 +/- 15°С - время выдержки должно быть 30 минут (фактическое время нагрева должно быть достаточно продолжительным, чтобы обеспечить равномерный прогрев всего сечения элемента).Для сечений до 75 мм - охлаждение в масле до температуры ниже 30°С, а для сечений свыше 75 мм - охлаждение на воздухе до температуры ниже 30°С. После выдержки при выбранной температуре (480-620°С) в течение 4 часов охлаждают на воздухе до температуры ниже 30°С.
Процедура закалки должна заканчиваться охлаждением до комнатной температуры для полного завершения мартенситного превращения, так как в противном случае не гарантируется получение достаточно высоких механических свойств.

Литература

[1]. МЕТАЛЛ Равне д.о.о., Термическая обработка стали ПК346 (мат.№ 1.4542, DIN X5CrNiCuNb16-4, AISI 17-4PH), http://www.metalravne.com/selector/steels/PK346.html

.

Термическая обработка мартенситной стали 1.4006

Хотелось бы узнать какую термическую обработку применять после сварки мартенситной стали Х12Х13. Я имею в виду именно вид лечения и его продолжительность.

Термическая обработка мартенситных сталей

Высокие твердость и прочность мартенситных сталей получают в результате термической обработки, состоящей из закалки и отпуска; в результате мартенситного превращения из аустенита в структуре стали образуется мартенсит.Обладает высокой прочностью и магнитится. После закалки мартенсит становится слишком твердым и хрупким, чтобы его можно было использовать без растрескивания стали. Поэтому сталь последовательно подвергают отпуску, который восстанавливает ее пластичность при сохранении высокой прочности.

Введение в сталь выше 0,1 % С при концентрации хрома 13 % приводит к тому, что жаропрочные стали имеют аустенитную структуру. Это дает возможность закалки стали после охлаждения на воздухе до получения мартенситной структуры с последующим отпуском.По этой причине в группе мартенситных сталей существуют типы с мартенситно-аустенитной структурой. При более высокой концентрации хрома площадь аустенитной фазы можно расширить за счет добавления 2%-ной добавки никеля. В сплаве 1.4006/X12Cr13 также использовалась добавка никеля, но в более низкой пропорции 0,75%, что позволило получить желаемый эффект увеличения площади стойкости аустенита при высокой температуре и улучшения пластичности. В зависимости от марки стали мартенситные стали после закалки и отпуска достигают твердости в пределах 44 ÷ 60 HRC.

Марки

с содержанием углерода менее 0,1 % имеют матрицу с мартенситной структурой с содержанием аустенита от 5 до 25 %. В результате они получают более низкую прочность и твердость, а также повышенную деформируемость по сравнению только с мартенситными нержавеющими сталями, например, марки 1.4021.

Мартенситная нержавеющая сталь доступна в отожженном состоянии термообработки и в закаленном и отпущенном состоянии. Материал в состоянии термообработки после отжига мягкий и пригоден для формообразования, т.е.абразивная и пластическая обработка. Отжиг марки 1.4006 производят в интервале температур 770-830°С с последующим свободным охлаждением на воздухе, в печи или в воде. Механические свойства в этом состоянии составляют максимальное значение Rm 600 МПа и удлинение A80 = мин. 20%.

Мартенситная нержавеющая сталь

подвергается закалке и высокому отпуску (при 620-780°С) для получения высокой прочности и поверхностной твердости. В состоянии после закалки (950-1100°С) в масле или на воздухе и последующего отпуска при 700-780°С - обозначение термической обработки QT550 класс 1.4006 имеет предел прочности при растяжении Rm = 550-750, условный предел текучести Rp0,2 = 400 МПа и относительное удлинение A80 = мин. 15%.

Сварка мартенситных нержавеющих сталей

Все марки мартенситных сталей можно сваривать с аустенитными присадочными материалами или с эквивалентными присадочными материалами (мартенситная нержавеющая сталь). При использовании аустенитных присадочных материалов прочность сцепления ниже, чем у основного материала.Рекомендуется использовать типовую линейную энергию для сварки мартенситных нержавеющих сталей в диапазоне от 0,5 кДж/мм до 1,5 кДж/мм для ручной дуговой сварки, при этом явно меньшие или большие линейные энергии приведенных значений не рекомендуются. Для элементов толщиной

При сварке в шве и в околошовной зоне (ЗТВ) возникают эффекты закалки и отпуска, что приводит к различным свойствам соединения. В ЗТВ и в мартенситном шве в непосредственно сваренном состоянии структура представляет собой неотпущенный мартенсит с множеством тонких зон, отпущенных последовательными наплавленными валиками.Остатки аустенита остаются в мартенситно-аустенитных марках, поэтому их прочность ниже, чем у мартенситных марок.

Термическая обработка после сварки

Мартенситные нержавеющие стали, сваренные с аустенитными присадочными материалами, обычно не требуют термической обработки после сварки. Послесварочная термообработка необходима для получения оптимальных свойств материала сварного шва при использовании аналогичных вспомогательных материалов.При необходимости ее рекомендуется проводить в соответствии с рекомендациями производителя основного материала. Мартенситно-аустенитные марки нержавеющей стали обычно не требуют термообработки после сварки для получения оптимальных механических свойств.

Послесварочная термообработка мартенситной нержавеющей стали 1.4006 может выполняться отпуском при 680-780°С (обычно 750°С) в течение от 1 до 4 часов с медленным охлаждением до комнатной температуры.Термическую обработку следует проводить сразу после сварки, при остывании элемента до температуры ниже 100 °С, что обеспечивает полное мартенситное превращение в зоне сварного шва и околошовной зоне. Также требуется тщательный контроль скорости нагрева для снижения влияния термических напряжений. Сталь типа 1.4006 также может быть отпущена при более низкой температуре в зависимости от желаемого состояния термической обработки, что обеспечит более высокие механические свойства, но в то же время более низкую ударную вязкость и более высокий уровень сварочных напряжений.Следует избегать отжига в интервале температур 400 - 580°С, вызывающего отпускную хрупкость и значительно снижающего ударную вязкость и коррозионную стойкость стали.

Литература

[1]. PN-EN 1011-3, Сварка. Руководство по сварке металлов, часть 3: Дуговая сварка нержавеющих сталей.

[2]. З. Британ, Vademecum of Stainless Steel, SSN, Katowice 2014

[3]. PN-EN 10088-2, Стали коррозионностойкие, Часть 2: Технические условия поставки листов и полос из нержавеющей стали общего назначения.

[4]. Сварка ферритных/мартенситных нержавеющих сталей Job Knowledge 101, www.twi-global.com

.

Термическая обработка стали: нагрев и охлаждение материала

Термическая обработка стали представляет собой процесс, при котором материал нагревается и постепенно остывает. За счет применения температур меняются физические свойства сплава - доводится до жидкого . Термическая обработка стали, применяемая таким образом, позволяет придать материалу форму в соответствии с конкретными требованиями. Мы специализируемся на термической обработке стали, включая науглероживание, индукционную закалку и термическое улучшение.

Науглероживание стали

Сталь

науглероживается в глубокой закалочной печи типа ПЕГАТ 950/4.
Благодаря установке компьютерной системы науглероживание происходит за счет автоматического регулирования углеродного потенциала, что значительно повышает производительность процесса.

Максимальные размеры науглероженных элементов: диаметр 750 мм, длина 900 мм.
Глубина слоя науглероживания до 2,5 мм.

Индукционная закалка стали

Индукционная закалка повышает твердость и срок службы стали.Он заключается в нагревании и последующем быстром охлаждении материала. Индукционная закалка позволяет закаливать шестерни с прямыми зубьями и косозубыми (винтовыми) зубьями с модулями от 2 до 8. Глубина закалки не более 1,8 мм. Это очень быстрый процесс, который можно успешно использовать на производственных линиях.

Закалка стали

Закалка сталей распространяется только на конструкционные стали - как углеродистые, так и легированные. Это сочетание процессов закалки и отпуска, которые приводят к повышению прочностных свойств материала.За счет термического улучшения повышается его эластичность, стойкость к истиранию и предел текучести.

.90 000 h23 термообработка инструментальной стали

Горячая обработка Инструментальная сталь AISI h23 обеспечивает высокую прокаливаемость, отличную износостойкость и горячую прочность, широко используется в штампах для горячей штамповки, инструментах для литья под давлением, инструментах для тиснения, режущих лезвиях для горячей штамповки, штампах, пластиковые формы и литейные формы из алюминиевого сплава, горячеобработанная штамповая сталь является наиболее широко используемой. Сталь H23, изготовленная методом электрошлакового переплава (ESR), может эффективно улучшить низкую микроструктуру и уплотнение стали, а также улучшить изотропию штамповой стали.По сравнению с процессом ESR, рафинирование в печи h23 может сэкономить 20–30% производственных затрат, это по-прежнему основной метод плавки. Разумный процесс ковки и процесс термообработки могут улучшить качество, производительность и срок службы стали h23.

Температура термообработки и способ охлаждения зависят от критической точки перехода и изотермического перехода инструментальной стали h23. Вы должны знать следующие данные перед термообработкой стали h23:

1) Критическая точка: Ac1, 850 ~ 885 ℃, Ac3: 910 ℃.

2) Точка перехода в режим охлаждения: Ar1, 700 ℃; Ar3, 820 ℃; Г-жа, 335 ℃.

3) Температура аустенизации: 1 010 ℃


отжиг

Для устранения напряжения ковки стали h23, улучшения структуры, улучшения зерна, снижения твердости во время обработки, отжиг является необходимым процессом, обычно выполняется высокотемпературный/изотермический отжиг сфероидизация: 860 ~ 890 ℃, нагрев и выдержка 2 часа, охлаждение до изотермы 740 ~ 760 ℃ 4 часа, охлаждение печи до температуры около 500 ℃ вне печи.

(1) полный процесс отжига стали h23: 850 ~ 900 ℃, 3 ~ 4 часа.

(2) процесс изотермического сфероидизирующего отжига: 845 ~ 900 ℃ в течение 2 ~ 4 часов / охлаждение в печи + 700 ~ 740 ℃ в течение 3 ~ 4 часов / охлаждение в печи, [40 ℃ / ч, 500 ℃ с воздушным охлаждением];

(3) Матрицы из стали H23 с более высокими требованиями к качеству также должны быть отожжены, чтобы предотвратить появление белых пятен, а технологический цикл должен быть длиннее;

(4) для форм сложной формы, после черновой обработки, пожалуйста, сделайте отжиг без напряжения: 600 ~ 650 ℃, 2 часа / охлаждение печи; Карбидная структура крупных поковок из стали h23, подвергнутых обычному сфероидизационному отжигу, крайне неравномерна, а наличие тяжелых межкристаллитных карбидных цепей может быть реализовано многократным сфероидизирующим отжигом или быстрой аустенитизацией быстрым охлаждением (нормализацией) регероидизирующим отжигом

закалка, закалка, толщина

, закалка, для хорошей толщины поковки

h23 менее 150мм, закалка в масле позволяет добиться равномерной твердости, но легко вызвать окисление и обезуглероживание и другие дефекты элементов Mn, Si в стали.Для предотвращения обезуглероживания рекомендуется солевая ванна, термообработка в контролируемой атмосфере, вакуумная термообработка или нанесение покрытия.

Твердость 54 ~ 55 HRC можно получить закалкой при 1030 ℃, а рост зерен начинается при температуре выше 1040 ℃. Следовательно, диапазон температур термообработки составляет 1030 ~ 1040 ℃. В то же время особое внимание следует уделить предварительному охлаждению до 20 ~ 30 ℃ (950 ~ 980 ℃) выше Ac3 на выходе из печи, чтобы снизить концентрацию напряжений и избежать растрескивания.

Температура нагрева 1020 ~ 1050 ℃, холодное масло или холод, твердость 54 ~ 58HRC; Требуется, чтобы спецификация процесса закалки штампа была в основном горячей и твердой, температура нагрева составляла 1050 ~ 1080 ℃, масло было холодным, а твердость составляла 56 ~ 58HRC.

Пуск

Для устранения напряжений и повышения стойкости к высоким температурам поковки h23 следует подвергать отпуску при высоких температурах, для повышения долговечности штампа можно использовать вторичный отпуск за счет хорошей огнестойкости и вторичного упрочнения легирующих элементов в стали .Температуру отпуска (580 20°С) использовали для получения твердости 47~52 HRC. Микроструктура после отпуска представляет собой закаленный мартенсит и небольшое количество зернистых карбидов.

Закалка должна быть проведена дважды. Во время отпуска при 500 ℃ появляется второй пик закалки с самой высокой отпускной твердостью и пиковым значением около 55HRC, но с худшей прочностью. Поэтому, в соответствии с потребностями пресс-формы, лучше проводить отпуск при температуре 540 ~ 620 ℃. Закалочный нагрев должен быть нагрет дважды (600 ~ 650 ℃, 800 ~ 850 ℃), чтобы уменьшить термические напряжения, возникающие при нагреве.

.

Номенклатура тепловых процессов

На этот раз речь пойдет о номенклатуре тепловых процессов, поскольку здесь, как и в случае со стальными делениями, существует множество обобщений и упрощений, которые часто приводят к недоразумениям и кривым взглядам на резцы.

Вернемся к теме номенклатуры тепловых процессов. Сегодня я опишу вам такие термины, как: отжиг, закалка, отпуск, снятие напряжения, размягчение, нормализация, сфероидизация, гомогенизация, термическая обработка, термохимическая обработка... и еще несколько.

Термическая обработка и термохимическая обработка - это самый широкий термин для процесса, осуществляемого с использованием температуры. Если, например, сталь науглероживается или азотируется, т.е. мы меняем ее химический состав, то можно говорить о химико-термической обработке. Тепловая и термохимическая обработка включает такие процессы, как:

  • Закалка/термическая закалка - то есть закалка и отпуск. Некоторые источники связывают с этим процессом так называемуюзамораживание, которое происходит после закалки, но перед отпуском. В некоторых источниках говорится, что UC может относиться только в случае закалки в сочетании с высоким и средним отпуском, а в случае низкого отпуска может относиться к термической закалке (та же аббревиатура UC)

  • Термопластическая обработка - это ковка и горячая прокатка.

  • Термохимическая - т.е. науглероживание, азотирование, цианирование или т.е.диффузионное хромирование (и некоторые другие)

  • Отжиг - термическая обработка, заключающаяся в нагреве до определенной температуры, выдержке ее в течение определенного времени и медленном охлаждении (иногда изотермическом). Так что это, проще говоря, противоположно закалке, которая обычно приводит к быстрому охлаждению.

Есть мудрецы, которые называют низкий и средний отпуск, который обычно заканчивается медленным охлаждением (в отличие от высокого, который всегда должен заканчиваться быстрым охлаждением), отпускным отжигом.И в этом что-то есть. Но мы можем использовать упрощенные названия, такие как закалка, снятие стресса, смягчение, нормализация...

Совсем недавно мне посоветовали стандартизировать нож, который после заточки имел потускневший цвет. Тебе обязательно? Нет! Почему? Потому что речь идет об отдыхе, а не о нормализации. Эти отжиговые работы имеют разные цели и степени сложности. Я уже поясняю для чего конкретный отжиг:

  • Снятие напряжения – направлено на выравнивание или устранение напряжений, вызванных неравномерным нагревом, шлифованием и т. д.Мы используем снятие напряжения после шлифовки, перед закалкой. Нагреваем ниже Ac1p (что поясняем ниже)

  • Размягчение - вопреки видимости, мы редко используем его, потому что он используется для размягчения материала, но это делается путем колебания температуры в пределах Ac1p, или выше Ac1k или Acm с изотермическим охлаждением, поэтому это сложный процесс. Для этого используется либо высокий отпуск (если материал был закален), либо снятие напряжения, которое происходит ниже Ac1p, но относится к незакаленным материалам.

  • Сфероидизация - Процесс отжига для преобразования различных форм цементита (например, карбидной сетки) в шариковый цементит. Это в основном тот же процесс, что и смягчение. Если быть точным, согласно соответствующим стандартам для этих процессов не существует такого понятия, как мягкий отжиг. И все же во многих высоко оцененных источниках можно найти такие термины, как смягчение ниже Ac1 и смягчение выше Ac1. Что имели в виду авторы? Вероятно, размягчение ниже Ac1 было связано с отжигом для снятия напряжений.С другой стороны, смягчение выше Ac1 отличается от простой сфероидизации. Да и само название «смягчение» призвано облегчить понимание конечного результата, т. е. итоговой суммы: деталь гораздо менее жесткая, чем до процесса.
  • Стандартизация - процесс, несколько раз похожий на закалку. Его целью является гомогенизация структуры (зернистости) или ее уменьшение. Этот процесс связан с нагревом выше Ac1. Он в основном используется для доэвтектоидных сталей (например,50 часов, 50 часов). В случае заэвтектоидных и ледебуритных сталей (например, nc6, łh25 ...) его следует использовать только в случае необходимости, например, из-за неправильной термической и пластической обработки.

  • Гомогенизация – направлена ​​на максимальное снижение ликвации карбида.

  • Рекристаллизация - процесс, аналогичный отжигу, но применяемый, например, после холодной пластической деформации для восстановления конструкции в месте деформации.

  • Отпуск - процесс, направленный на снятие послезакалочных напряжений, превращение тетрагонального (нерегулярного/недетерминированного) мартенсита в правильный/отпущенный и превращение остаточного аустенита в мартенсит отпуска.

Теперь немного важной информации:

  • При отпуске углеродистых и низколегированных инструментальных сталей отпуска обычно проводят при температуре не выше 200 градусов (за небольшими исключениями).Почему? Взгляните на диаграмму ниже. Он показывает пластичность стали в зависимости от температуры отпуска для нескольких инструментальных сталей. Вы можете ясно видеть, как пластичность достигает пика вверх в диапазоне 150-200 и как она затем падает ... конечно, есть небольшие исключения, но исключения не являются правилом.

  • Если вы хотите контролировать твердость ножа, сначала выберите соответствующую сталь. Только тогда вы контролируете твердость с помощью температуры аустенизации.В книге «Инструментальные стали и термообработка инструментов» Жмихорского есть красивые графики, показывающие кривые твердости в зависимости от температуры отжига. Воспользуйтесь этим, и если вы хотите более мягкий нож, просто выберите соответственно более низкую температуру закалки. Но избегайте делать это с помощью температуры отпуска.

  • Вторичный отпуск на твердость – относится к высоколегированным сталям. Мы часто слышим: «вторичное закаливание».Такого нет. Существует «вторичный отпуск на твердость». Он протекает при более высоких температурах (часто в пределах 400-600°С) и направлен на отделение карбидов сплава от мартенситного зерна.

Механические свойства инструментальных сталей в зависимости от температуры отпуска

Хорошо, вот пример.

Сталь NCV1,

Ac1p (начало эвтектоидного превращения) = 730

Ac1k (конец эвтектоидного превращения) = 755

Нагреваем NCV1 до 800 и быстро остываем = закалка

Нагрев до 700 и медленное охлаждение = снятие напряжения (или высокий отпуск, если он уже закален)

Нагреваем свыше 755 и быстро остываем до 500, потом повторяем 3 раза и наконец медленно остываем от 500 вниз = нормализация

Это только примеры.Пожалуйста, не применяйте это. Лучше всего найти конкретные стандарты для данного процесса конкретной стали и следовать им, а не приведенному выше патологическому примеру.

.

Что такое закалка и отпуск? Что такое закаленная сталь?

Термическая обработка стали — это процесс термообработки, улучшающий пластические свойства и повышающий прочность на растяжение. С помощью этого процесса свойства стали могут быть изменены по мере необходимости. Стали, предназначенные для механической обработки, чаще всего подвергают термическому улучшению. В большинстве случаев это высокопрочные среднеуглеродистые стали с добавками хрома, молибдена или никеля.Закаленная и отпущенная сталь широко используется в различных отраслях промышленности.

Ступенчатая термическая обработка сталей

Закалке подвергаются конструкционные стали, как углеродистые, так и легированные. Термическое улучшение стали представляет собой совокупность процессов закалки и отпуска, что приводит к повышению прочностных свойств. Закалка заключается в нагреве стали до температуры закалки, установленной для отдельных марок.Сталь нагревают до температуры аустенизации. Материал выдерживают при этой температуре до тех пор, пока его внутренняя структура не перестроится в результате фазовых переходов. Затем сталь охлаждают быстрее, чем критическая скорость. Углеродистые стали охлаждают в воде, а легированные в масле. В результате закалки сталь приобретает мартенситную структуру. Закаленная таким образом сталь затем может быть подвергнута процессу отпуска.

Отпуск заключается в нагреве стали до соответствующей температуры и ее быстром повторном охлаждении.В зависимости от значения температуры различают закалку низкую, среднюю или высокую. Высокий отпуск проводят при температуре выше 500°С для подготовки стали к механической обработке. Процесс отпуска устраняет упрочняющие напряжения, снижает твердость стали и повышает ее ударную вязкость. Именно в результате этого процесса происходит разрушение мартенсита, выделение цементита и образование сорбита.

Термически обработанная сталь приобретает сорбитную структуру. Означает, что структурным компонентом стали после закалки и отпуска является сорбит, придающий ей высокие прочностные и пластические параметры. Его твердость может достигать 56 баллов по шкале Роквелла. Термически обработанная сталь имеет определенные параметры. Его твердость снижается за счет повышения прочности на разрыв. Закаленная сталь не подвержена растрескиванию. Увеличивается значение его ударной вязкости, сжатия и удлинения до разрыва. Повышаются его эластичность, предел текучести и сопротивление истиранию.Термически обработанная сталь используется в виде деталей машин и двигателей, т.е. элементов, работающих под большими переменными нагрузками.

.

Смотрите также