5. Ситуация

Предложите способ определения скорости нагрева при термической обработке движущегося стального изделия:

а) проволоки диам. 0,5-1,0 мм, движущуюся через протяжную печь длиной 10-15 м;

б) листа толщиной 20-25 мм, движущегося в роликовой печи длиной более 80 м;

в) малых литых изделий, движущихся в вагонетках через туннельную печь длиной более 50 м.

6. Проблемный вопрос

Как Вы видите возможность осуществления прямого измерения скорости нагрева изделий в целом или их частей при термической обработке?

12

2. Регламентация скорости охлаждения

НАГРЕТОЙ СТАЛИ

Ц е л ь р а б о т ы: Изучение методов регламентации скорости охлаждения нагретой стали и ее экспериментальное определение.

0. Методы регламентации скорости охлаждения

при термической обработке и ее определение

При изменении скорости охлаждения стали при неизменных и других параметрах термической обработки (скорости и температуры нагрева, длительности выдержки) можно получить в стальных изделиях различную структуру и свойства: например, наименьшая твердость и прочность и наибольшая пластичность обеспечивается очень медленным охлаждением, а наибольшая твердость и высокая хрупкость очень быстрым охлаждением. Поэтому скорость охлаждения стали при термической обработке является очень важным фактором для многих режимов термической обработки. Важно и регламентировать скорость охлаждения.

Охлаждение нагретой стали осуществляется за счет теплопередачи во внешнюю среду теплопроводностью, конвекцией и тепловым излучением. В связи с этим, регламентировать скорость охлаждения можно типом охлаждающей среды, перепадом температур между изделием и охлаждающей средой, массой изделия или садки, уменьшением теплоотдачи за счет теплоизоляции, охлаждением изделия вместе с нагретой печью, уменьшением мощности печи во времени или в зависимости от температуры. Количественные показатели о скоростях охлаждения приведены в таблице 2.1.

Истинная скорость при этом определяется, как и для нагрева, по формуле (1.2), а средняя – по формуле (1.1) (см. работу 1).

.Приборы, применяемые при определении скорости охлаждения, те же, что и при определении скорости нагрева.

77

11.3, а). Например, твердость хромоникелевой стали после цементации и закалки составляла 52 НRС, а после обработки холодом возросла до 60-62 НRС.

Структура сердцевины изделий зависит от состава стали и принятого режима термической обработки. В углеродистых сталях вследствие низкой прокаливаемости после одинарной и двойной закалки сердцевина состоит из феррита и перлита (сорбита), а при малой толщине изделия – из феррита и мартенсита.

В структуре сердцевины деталей из легированных сталей после одинарной и двойной закалки наблюдается феррит и мартенсит, после непосредственной закалки – бейнит или низкоуглеродистый мартенсит, что обеспечивает высокую прочность и достаточную вязкость сердцевины. Сохранение обособленных участков или сетки феррита нежелательно, так как приводит к сокращению срока службы деталей.

Твердость сердцевины обычно составляет 20-35 НRС.

Заключительной операцией термической обработки после закалки по любому режиму является низкий отпуск при температуре 170-220 ^оС в течение 1,5-2 ч для снятия внутренних напряжений.

Контроль качества изделий, прошедших химико-термическую обработку, осуществляется на самих изделиях и на контрольных образцах (“свидетелях”), которые подвергались цементации с данной партией деталей. Определяется техническая глубина слоя, твердость поверхности и сердцевины, изучается микроструктура (размер игл мартенсита, количество остаточного аустенита, количество, форма и распределение избыточных карбидов).

Цементация с последующей термической обработкой обеспечивает повышение износостойкости, контактной прочности, предела выносливости (вследствие образования сжимающих напряжений до 400-500 МПа) и снижение чувствительности к концентраторам напряжений. Дополнительно предел выносливости может быть повышен дробеструйным наклепом.