|
Закалка стали | ||
| Закалка стали производится так: готовое изделие разогревают до светложелтого каления и затем быстро опускают в воду или в масло. Такой быстро охлажденный кусок стали будет хрупок, но тверд, а это не всегда требуется. Поэтому способы закалки различны. Чтобы уменьшить хрупкость и придать стали необходимые свойства, после закалки ее отпускают.
Отпуск состоит в том, что изделие вновь нагревают; чем выше будет нагрев, тем сильнее отпустится сталь. Степень нагрева узнают по так называемым цветам побежалости. Если очистить кусок закаленной стали от окалины и начать его осторожно нагревать, то будет видно, что белая поверхность меняет свой цвет. Она становится желтоватой, коричнево-желтой, бурой и, наконец, фиолетово-синей. Можно замочить сталь при любом цвете. В зависимости от цвета, при котором сделана замочка, получится разно закаленный металл.
Напильником быстро отчищают кусочек на конце и следят за цветами побежалости на этом кусочке. При появлении светложелтого цвета вновь замачивают зубило, но на этот раз целиком, бросив его в воду. Получают твердый, до некоторой степени хрупкий конец и более мягкую, вязкую и не боящуюся ударов молотка остальную часть инструмента.
|
Термическая обработка стали для слесарных инструментов | ||||||
| Зубило изготовляют из инструментальной стали Ст7, Ст8. Рабочую часть зубила на длине 15-30 мм нагревают под закалку в кузнечном горне или нагревательной печи до температуры 760-780° С. При этом следят за тем, чтобы не было резкого перехода между раскаленной и темной частями зубила, так как в противном случае могут возникнуть трещины.
Для закалки нагретый конец зубила опускают вертикально в воду на 15-20 мм, затем зубило перемещают вверх и вниз, чтобы не образовалось резкой границы между закаленной и незакаленной частями. Когда нагретая часть зубила потемнеет, его вынимают, зачищают закаленную часть и наблюдают за изменением цвета. По цвету можно приблизительно определить температуру.
Для отпуска изделие второй раз не нагревают, а используют тепло, отдаваемое незакаленным концом зубила. Отпуск производится при температуре 200-250°С до появления светло-соломенного цвета. После появления на конце зубила нужного цвета его окончательно охлаждают в воде. Если зубило предназначено для рубки цветных металлов, его отпускают до синего цвета. Твердость лезвия зубила должна быть HRC53-56.
Чтобы головка зубила не разбивалась от ударов, ее твердость должна быть HRC32-40. Закалку головки производят так же, как лезвия, но отпуск делают средний при температуре 400-450°С до появления серого цвета. О результате термической обработки зубила иди другого инструмента судят по твердости, определяемой прибором. Если прибора нет, проверяют процессом рубки.
Бородок изготовляют из сталей У7, У7А, У8, УфА. Режим закалки и отпуска такой же, как для зубила. Результаты термической обработки можно проверить, пробив 10 Отверстий в листовой стали СтЗ толщиной 6,8- 1 мм. Предварительно лист следует положить, на твердое дерево.
Молоток изготовляют из стали У7. Перед закалкой его нагревают до температуры 760-780° С. После окончания нагревания молоток погружают узким концом в воду и выдерживают в ней до прекращения кипения. Затем в воду погружают боек. Когда вода перестанет кипеть, в нее опускают весь молоток для окончательного охлаждения.
Отпуск не производят. Результаты закалки проверяют упрощенным методом. Для этого ударяют молотком три раза по незакаленной стали У10. При этом на рабочих частях молотка не должно быть вмятин, трещин и выкрошенных мест. Качество закалки проверяют также по твердости - твердость обоих концов молотка на длине не менее 15 мм должна быть HRC49-56.
Кровельные ножницы изготовляют из стали У8. Термическая обработка ножниц состоит из закалки и отпуска. Для закалки ножницы нагревают до температуры 780-800° С, затем их погружают вертикально в воду, быстро вынимают и переносят в муфельную печь или масляную ванну для отпуска. Температура отпуска 220°С (светло-желтый цвет). Окончательно ножницы после отпуска лучше охлаждать в масле.
Закалку и отпуск обеих половинок ножниц выполняют одновременно, чтобы получить одинаковую твердость. Гаечный ключ изготовляют из стали 40, 50 или цементируемых сталей 10, 15. Губки нагревают под закалку до температуры 850-900° С, а затем охлаждают в воде. Отпуск производят средний при температуре 450° С до появления синего цвета. Твердость губок HRC40-45.
Шлямбур изготовляют из отрезка стальной водога-зопроводной трубы (Ст2, СтЗ), которую подвергают цементации в расплавленном чугуне. Для этого заправленный конец шлямбура опускают в ковш с жидким чугуном. Чугун прочно сцепляется с коронкой и заваривает конец шлямбура. При этом углерод из чугуна насыщает поверхностный слой коронки, т. е. происходит цементация стали.
Сразу после цементации конец шлямбура закаливают в воде, в результате чего коронка приобретает необходимую твердость. Отвертку изготовляют из стали У7, У8, 50, 60. Для закалки рабочую часть на длине 10-20 мм нагревают до температуры 780-800°С и затем вертикально погружают в воду на 5-6 мм. Отпуск проводят при температуре 300-400° С до появления фиолетового цвета. Твердость лезвия отвертки HRC46-52. |
| ||||
| Виды сталей для ножей. Нержавеющая сталь – класс 440 Марка стали 440С после термической обработки достигает высокой прочности, твердости и износостойкости по сравнению с другими нержавеющими сплавами. Благодаря высокой концентрации углерода, из стали марки 440С изготавливают подшипники, части трубопроводной арматуры. Дамасская сталь Дама́ск (дама́сская сталь) — вид стали с видимыми неоднородностями на стальной поверхности, чаще всего в виде узоров, получаемых различными способами. Различается два рода стали которые именуются общим термином «дамаск»: сварочный дамаск (при многократной перековке стального пакета, состоящего из сталей с различным содержанием углерода) и рафинированные стали.
Сплав 65Х13. Нержавеющие хромистые стали Сплав 65Х13 применяется для изготовления режущего инструмента, кухонных ножей, пил, съемных лезвий, скальпелей, лезвий бритв, в пищевой, деревообрабатывающей, медицинской и других отраслях промышленности.
Сплав 50Х14МФ. Нержавеющие хромистые стали Сплав 50Х14МФ применяется для изготовления режущего инструмента в медицинской (цельнометаллические скальпели, съемные лезвия) и пищевой (ножи) промышленности, к которым предъявляются требования по коррозионной стойкости.
Нержавеющая сталь – класс 420 Сталь марки 420 является мартенситной нержавеющей сталью, схожей с типом 410, но обладает более высокой твердостью, прочностью и магнетизмом в обоих состояниях: отожженном и твердом. Данный сплав идеален для предметов, требующих хорошей коррозионной стойкости и высокой прочности. | |||||
Виды и режимы термической обработки сталей | ||||||
В зависимости от химического состава сталей, размером поковок и требований, предъявляемых к готовым деталям машин, в кузницах возможно применение следующих видов термической обработки сталей. Диаграмма состояния железо - углерод для определения температуры нагрева сталей при термической обработке.
2. Низкий отжиг состоит в нагреве поковок до температуры, немного превышающей критическую 723 °С (примерно до 740...780 °С), с периодическим изменением температуры ниже и выше точки S и медленном охлаждении до 670 °С, после чего охлаждение можно ускорить. Такой отжиг применяют для уменьшения твердости, увеличения пластичности и улучшения обрабатываемости поковок из инструментальных сталей. 3. Рекристаллизационный отжиг состоит в нагреве сталей до температуры 650...700 °С и охлаждении на воздухе. С помощью этого отжига снимают наклеп и исправляют структуру сталей, нарушенную во время ковки при низких температурах. Закалка состоит в нагреве углеродистых сталей, содержащих углерода до 0,8%, до температуры выше линии SG на 20...40 °С (см. рисунок), т. е. Ас3 + (20...40 °С), а сталей с содержанием углерода более 0,8% до температуры выше линии SK на 20...40°С, т.е. Лс, + (20...40 °С), выдержке при этих температурах и охлаждении в охлаждающей среде о соответствующей скоростью охлаждения. Нагрев стали под закалку осуществляют в горнах или нагревательных печах. Детали в горны укладывают так, чтобы холодное дутье воздуха не попадало непосредственно на сталь. Нужно следить, чтобы нагрев происходил равномерно. Чем больше углерода и легирующих элементов содержит сталь, чем массивнее деталь и сложнее ее форма, тем медленнее должна быть скорость нагрева под закалку. Продолжительность выдержки при закалочной температуре ориентировочно принимается равной 0,2 от времени нагрева. Слишком длительная выдержка при закалочной температуре не рекомендуется, так как при этом интенсивно растут зерна и сталь теряет прочность. При закалке стали сложным является получение желаемого двухскоростного охлаждения ее. В интервале температур 650...450°С требуется быстрое охлаждение со скоростью 20...30°С/с. Это позволяет избежать коробления и трещин. Лучшей закалочной средой была бы двухслойная жидкость, в которой верхний слой - вода с температурой 18...28°С, а нижний - машинное масло. Но, к сожалению, такую двухслойную жидкость получить нельзя, потому что масло всплывает на поверхность. При большом сечении детали наружные слои охлаждаются быстрее, чем внутренние, и поэтому твердость на поверхности получается больше, чем в середине. Углеродистые стали, например стали 40 и 45, закаливаются на глубину 4...5 мм, а глубже будут частично закаленная зона и незакаленная сердцевина. Легирующие элементы — марганец, хром, никель и др. способствуют более глубокой закалке. Например, сталь 30Х закаливается на глубину 6...9 мм, сталь 40СХ - на глубину 12 мм и сталь ЗОХНЗ - на глубину 10 мм. Некоторые детали нуждаются в большои прочности на поверхности при сохранении мягкой и вязкой сердцевины. Такие детали рекомендуется подвергать поверхностной закалке. Один из самых простых способов такой закалки состоит в загрузке детали в печь с высокой температурой (950... 1000 °С), быстром нагреве поверхности до закалочной температуры и охлаждении с большой скоростью в проточной охлаждающей среде. Часто закалку выполняют сразу после ковки без дополнительного нагрева, если температура поковки после ковки будет не ниже закалочной температуры. Закалка может быть сильной, умеренной и слабой. Для получения сильной закалки в качестве охлаждающей среды применяют воду при 15...20°С до погружения в нее детали и водные растворы поваренной соли и соды (карбоната натрия). Умеренная закалка получается при использовании воды со слоем масла толщиной 20...40 мм, нефти, мазута, мыльной воды, жидкого минерального масла, а также горячей воды. Слабая закалка получается, если применять в качестве охлаждающей среды струю воздуха или расплавленный свинец и его сплавы. Закалка требует внимания и умения. Плохая закалка может испортить почти готовые детали, т. е. привести к образованию трещин, перегреву и обезуглероживание поверхности, а также к желоблению (короблению), которое в значительной степени зависит от способа и скорости погружения детали в охлаждающую жидкость. Закалка - не окончательная операция термической обработки, так как после ее сталь становится не только прочной и твердой, но и очень хрупкой, а в поковке возникают большие закалочные напряжения. Эти напряжения достигают таких значений, при которых в поковках появляются трещины или детали из этих поковок разрушаются в самом начале их эксплуатации. Например, только что закаленный кузнечный молоток нельзя использовать, так как при ударах им о металл от него будут откалываться кусочки металла. Поэтому для уменьшения хрупкости, внутренних закалочных напряжений и получения требуемых прочностных свойств стали после закалки поковки подвергают отпуску. Отпуск состоит в нагревании закаленной стали до температуры ниже Ас1 (см. рисунок), выдержке при этой температуре некоторое время и быстрого или медленного охлаждения, как правило, на воздухе. В процессе отпуска в металле структурных изменений не происходит, однако уменьшаются закалочные напряжения, твердость и прочность, а пластичность и вязкость увеличиваются. В зависимости от марки стали и от предъявляемых к детали требований по твердости, прочности и пластичности применяют следующие виды отпусков. 1. Высокий отпуск состоит в нагреве закаленной детали до температуры 450...650°С, выдержке при этой температуре и охлаждении. Углеродистые стали охлаждаются на воздухе, а хромистые, марганцовистые, хромокремниевые - в воде, так как медленное охлаждение их приводит к отпускной хрупкости. При таком отпуске почти полностью ликвидируются закалочные напряжения, увеличивается пластичность и вязкость, хотя заметно уменьшается твердость и прочность стали. Закалка с высоким отпуском по сравнению с отжигом, создает наилучшее соотношение между прочностью стали и ее вязкостью. Такое сочетание термообработки называют улучшением Улучшению подвергают сильнонагруженные детали машии, изготовленные из углеродистых сталей с содержанием углерода 0,3...0,5%. 2. Средний отпуск состоит в нагреве закаленной детали до температуры 300...450°С, выдержке при этой температуре и охлаждении на воздухе. При таком отпуске увеличивается вязкость стали и снимаются внутренние напряжения в ней при сохранении достаточно большой твердости. Он применяется для деталей машин, работающих в условиях трения и динамических нагружеиий.
При более высокой температуре поверхность стали темнеет и остается такой до температуры 600 °С, когда появляются цвета каления. Верхние критические точки нагрева сталей находятся на линии Ас3 (SG) и Ac1 (SK). Поэтому можно сначала определять критические температуры нагрева на линиях Ас3 или Aс1 (см. рисунок), а затем прибавлять к ним указанные выше величины температур и получать требуемые значения температур нагрева сталей для того или другого вида термической обработки.
Режимы термической обработки некоторых углеродистых и легированных сталей.
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Дата добавления: 2015-10-21; просмотров: 56 | Нарушение авторских прав
<== предыдущая лекция | | | следующая лекция ==> |
Другие минералы с аналогичной твердостью | | | Проектирование мультимедийного издания |