Способы обработки материалов. Учебное пособие

303

304

305

Рис. 39. Оптимальный интервал закалочных температур углеродистой стали

Для увеличения прокаливаемости в практике термической обработки иногда повышают температуру закалки или удлиняют выдержку. Однако это можно использовать только в том случае, когда не наступает сильного укрупнения зерна или увеличения количества остаточного аустенита.

Прокаливаемость – глубина проникновения закаленной зоны (расстояние от поверхностного слоя с мартенситной структурой до слоя с полумартенситной структурой – 50% мартенсита и 50% продуктов распада аустенита).

При сквозной закалке свойства по сечению закаленной стали однородны. При несквозной закалке свойства меняются от поверхности к центру. Отпуск несколько выравнивает свойства по сечению. Однако у слабопрокаливающейся стали на поверхности, где после закалки был мартенсит, будет зернистая струк-

306

тура, а в центре, где был перлит, сохранится пластинчатая структура. Поэтому на поверхности и в центре будет различие только тех свойств, которые зависят от формы структуры.

Скорость нагрева. Нагрев стали до заданной температуры желательно производить с максимальной скоростью. Это экономично, так как увеличивает производительность нагревательных средств, уменьшает количество печей и потребность в рабочей силе, уменьшает расход топлива. Однако большая скорость нагрева не всегда возможна.

Технически возможная скорость нагрева изделия определяется:

-способом нагрева (пламенная или электрическая печь, соляная, металлическая или масляная ванна, т.в.ч. и т.д.);

-максимальной температурой нагрева – до более высокой температуры изделие нагревается быстрее, чем до более низкой;

-формой изделия: чем больше поверхность, тем скорее происходит нагрев;

-весом одновременно нагреваемого металла и расположением изделий в печи;

-некоторыми физическими свойствами нагреваемых изделий: теплопроводностью, теплоемкостью и температуропроводностью.

При нагреве слитков под ковку и штамповку в зависимости от химического состава сталь подразделяют на три группы (табл. 57), для каждой из которых назначается свой режим нагрева.

Не включенные в таблицу марки стали могут быть отнесены к той или иной группе по аналогии.

Для ускорения нагрева рекомендуется повысить температуру печи при посадке холодных слитков:

-из стали I группы, весом до 5 m – до 1200°С,

-из стали II группы, весом до 3 m – до 1050°С,

-из стали III группы, весом до 3 m – до 900°С,

-и исключить выдержку слитков в печи при температуре посадки.

Промежуточную выдержку в начальном периоде нагрева

нужно производить при 700…750°С – исходя из условия уменьшения максимальной температурной разности по сечению слитка. Во втором периоде нагрев производить с максимально возможной скоростью.

Рекомендуется также не ограничивать температуру печи при посадке горячих слитков, а нагрев до ковочной температуры производить с максимально возможной скоростью. Время выдержки при ковочной температуре должно составлять

1…1,5 ч.

При охлаждении поковок и штампованных заготовок в последних из-за различия в скоростях охлаждения наружных и внутренних слоев возникают термические напряжения, которые тем выше, чем больше скорость охлаждения. Кроме термических при охлаждении возникают и структурные напряжения, связанные с фазовыми превращениями. При медленном охлаждении перепад температур между внутренними и внешними слоями уменьшается, что способствует более равномерному протеканию фазовых превращений в стали по всему объему поковки.

308

При больших скоростях охлаждения суммарная величина термических напряжений и напряжений от фазовых превращений может превысить прочность стали и быть причиной образования наружных и внутренних макро- и микротрещин в поковке. Выбор рациональных режимов охлаждения поковок и штампованных заготовок обеспечивает соответствующее качество последних.

В кузнечно-прессовых и штамповочных цехах применяют следующие способы охлаждения поковок: на воздухе, в малотеплопроводных материалах, в сборниках и неотапливаемых колодцах, в подогреваемых колодцах и печах. Скорость и интенсивность охлаждения стали на воздухе приведены в табл. 58. Часто замедленное охлаждение поковок проводит в какой-либо теплоизолирующей среде или по специальным режимам.

Таблица 58

Скорость и интенсивность охлаждения стали на воздухе

Термическую обработку чугуна применяют для снятия внутренних напряжений и стабилизации размеров отливки, снижения твердости и улучшения обрабатываемости, исправления дефектов литья по отбелу, повышения механических свойств и износостойкости.

Классификация основных видов термической и химико-тер- мической обработки отливок из серого чугуна приведена в табл. 59.

309

310

311

312