Pomóż w opracowaniu witryny, udostępniając artykuł znajomym!

Bez obróbki cieplnej w pracy z metalami nie można tego zrobić. Ze względu na to, jak dobrze przeprowadzono obróbkę cieplną, zależy od cech jakościowych produktu metalowego. Jego wytrzymałość i trwałość w obsłudze. W tym artykule możesz dowiedzieć się, jak prawidłowo przeprowadzać obróbkę cieplną (hartowanie) wyrobów stalowych.

Hartowanie stali

Hartowanie jest obróbką cieplną metalu. Polega ona na ogrzewaniu metalu do temperatury krytycznej, w której zmienia się sieć krystaliczna materiału, lub do temperatury, w której faza rozpuszcza się w matrycy, która istnieje w niskiej temperaturze.

Ważne jest, aby zrozumieć:

  • Po osiągnięciu temperatury krytycznej metal jest poddawany szybkiemu chłodzeniu.
  • Po utwardzeniu stal nabiera struktury martenzytu (o nazwie Adolph Martens) i dlatego staje się twarda.
  • Ze względu na utwardzanie wzrasta wytrzymałość stali. Metal staje się jeszcze twardszy i bardziej odporny na zużycie.
  • Konieczne jest rozróżnienie zwykłego hartowania materiału i hartowania, aby uzyskać nadmiar wolnych miejsc.

Tryby wygaszania różnią się szybkością procesu i temperaturą ogrzewania. Istnieją również różnice w czasie ekspozycji przy danej temperaturze i szybkości chłodzenia.

Wybór temperatury do hartowania

Decyzja o temperaturze, w której następuje hartowanie metalu, wynika ze składu chemicznego stali.

Utwardzanie jest dwojakiego rodzaju:

  • kompletny;
  • niekompletny.

Kierując się diagramem punktów krytycznych, można zauważyć, że podczas procesu całkowitego utwardzania stal podeutektoidalna powinna być ogrzewana powyżej Ac3 o 30–50 stopni Celsjusza . W rezultacie stal będzie miała jednolitą strukturę austenitu. Następnie, pod wpływem procesu chłodzenia, zamieni się w martenzyt.

Rysunek nr 1. Punkty krytyczne .

Niekompletne utwardzanie jest częściej stosowane w stali narzędziowej. Celem niekompletnego utwardzenia jest osiągnięcie temperatury, w której zachodzi proces powstawania faz nadmiaru. Ogrzewanie stali występuje w przedziale temperatur od Ac1 - Ac2 . Jednocześnie pewna ilość ferrytu pozostająca po utwardzeniu stali pozostanie w strukturze martenzytu.

Do utwardzania stali pro-eutektoidalnej lepiej jest trzymać się temperatury o 20–30 stopni wyższej niż Ac1 - niepełne hartowanie. Z tego powodu podczas ogrzewania i chłodzenia pozostanie cementyt, który zwiększa twardość martenzytu. Podczas hartowania stal proeutektoidalna nie powinna być podgrzewana powyżej temperatury normalnej. Może to wpływać na twardość.

Szybkość chłodzenia

Strukturę martenzytu uzyskuje się przy szybkim chłodzeniu austenitu w czasie, gdy temperatura stali przyczynia się do najmniejszej stabilności austenitu (około 650-550 stopni).

Podczas przenoszenia do strefy temperatury, w której zachodzi przemiana martenzytyczna (poniżej 240 stopni), stosuje się powolne chłodzenie. W wyniku tego powstają naprężenia strukturalne, podczas gdy twardość powstałego martenzytu nie zmniejsza się.

W celu udanej obróbki cieplnej bardzo ważne jest wybranie medium utwardzającego. Często następujące czynniki mogą być używane jako czynnik hartujący:

  • woda;
  • roztwór wodorotlenku sodu (5-10%) lub soli;
  • olej mineralny.

Do utwardzania stali węglowej lepiej jest używać wody o temperaturze 18 stopni. Do hartowania stali stopowej odpowiedni olej.

Charakterystyka stali: hartowność i hartowność

Nie mieszać ważnych cech stali - hartowności i hartowności.

Hartowność

Ta cecha wskazuje zdolność stali do uzyskania twardości po utwardzeniu. Istnieją rodzaje stali, które trudno ugasić, a po procesie obróbki cieplnej stal staje się niewystarczająco twarda. Mówią o takim materiale - „nie zaakceptowałem hartowania”.

Zdolność do twardości martenzytu jest związana ze stopniem zniekształcenia jego sieci krystalicznej. Niższa zawartość węgla w martenzycie przyczynia się do mniejszego zniekształcenia sieci krystalicznej, a zatem twardość stali będzie niższa. Jeśli stal zawiera węgiel mniejszy niż 0, 3%, to hartowność takiego stopu jest niska i zwykle takie stopy nie są poddawane hartowaniu.

Hartowność

Ta cecha pozwala stwierdzić, jak głęboko stal się utwardziła. Podczas utwardzania powierzchnia części stalowej chłodzi się szybciej niż rdzeń . Dzieje się tak, ponieważ powierzchnia jest w bezpośrednim kontakcie z cieczą chłodzącą, która pobiera ciepło. A centralna część stalowej części przenosi ciepło przez grubość metalu i powierzchni, gdzie jest pochłaniana przez czynnik chłodzący.

Na hartowność wpływa krytyczna szybkość utwardzania - im jest ona mniejsza (prędkość), tym głębiej stal jest kalcynowana. Na przykład, gruboziarnista stal, która ma niską krytyczną szybkość hartowania, jest kalcynowana głębiej niż stal drobnoziarnista, która ma wysoką szybkość hartowania krytycznego.

Głębokość hartowności zależy od początkowej struktury utwardzonego stopu, temperatury ogrzewania i środka hartującego. Utwardzalność stali zależy od pęknięcia, mikrostruktury i twardości.

Rodzaje hartowania stali

Istnieje wiele sposobów utwardzania metalu. Ich wybór wynika ze składu stali, charakteru produktu, niezbędnej twardości i warunków chłodzenia. Często stosuje się utwardzanie stopniowe, izotermiczne i lekkie.

Utwardzanie w jednym medium

Odnosząc się do wykresu krzywych chłodzenia dla różnych metod hartowania, można zauważyć, że krzywa 1 odpowiada hartowaniu w tym samym medium, łatwo jest przeprowadzić takie hartowanie. Nie nadaje się jednak do każdej części stalowej. Ze względu na gwałtowny spadek temperatury, stal o zmiennym przekroju w zakresie temperatur występuje nieregularność temperatury i duże naprężenia wewnętrzne. Na tej podstawie stalowa część może się odkształcać i pękać.

Rysunek nr 2. Krzywe chłodzenia .

Wysoka zawartość węgla w częściach stalowych może powodować zmiany objętościowe naprężeń strukturalnych, a to z kolei grozi pojawieniem się pęknięć.

Zaevtektoidny stal, mająca prostą formę, lepiej jest twardnieć w tym samym środowisku. Do wygaszania bardziej złożonych form stosuje się wygaszanie w dwóch mediach lub wygaszanie stopniowe.

Utwardzanie w dwóch mediach (na rysunku 2, to jest krzywa 2) jest stosowane do narzędzi wykonanych ze stali wysokowęglowej. Sama metoda polega na tym, że stal jest najpierw chłodzona w wodzie do 300-400 stopni, po czym jest przenoszona do środowiska oleistego, gdzie dociera aż do całkowitego schłodzenia.

Hartowanie stopniowe

W przypadku stopniowego utwardzania (krzywa 3) część stalowa jest początkowo umieszczana w kąpieli solnej. Temperatura samej kąpieli musi być wyższa niż temperatura, w której zachodzi przemiana martenzytyczna (240–250 stopni) . Po kąpieli solnej stal miesza się z olejem lub z powietrzem. Używając hartowania stopniowego, nie możesz się obawiać, że część jest wypaczona lub powstają w niej pęknięcia.

Brak takiego hartowania oznacza, że można go stosować tylko do półfabrykatów ze stali węglowej o małym przekroju (8–10 mm). Utwardzanie stopniowe można stosować do części ze stali stopowej o dużym przekroju (do 30 mm).

Hartowanie izotermiczne

Krzywa 4 odpowiada hartowaniu izotermicznemu na wykresie, a hartowanie odbywa się w ten sam sposób, co hartowanie stopniowe. Jednak w gorącej kąpieli stal jest starzona dłużej. Odbywa się to w taki sposób, aby spowodować całkowity rozpad austenitu . Na rysunku prędkość migawki jest pokazana na linii w kształcie litery S z punktami a i b. Stal, która przeszła utwardzanie izotermiczne, może być chłodzona w dowolnym stopniu. Środek chłodzący może służyć jako stopione sole.

Zalety hartowania izotermicznego:

  • stal prawie nie wygina się;
  • nie pojawiają się pęknięcia;
  • lepkość

Jasne hartowanie

Do przeprowadzenia takiego utwardzania potrzebny jest specjalnie wyposażony piec wyposażony w środowisko ochronne. Podczas produkcji, w celu uzyskania czystej i jasnej powierzchni dla hartowanej stali, należy stosować utwardzanie stopniowe. Po tym stop jest schładzany w roztopionym ługu alkalicznym. Przed procesem utwardzania część stalowa jest podgrzewana w kąpieli solnej z chlorkiem sodu o temperaturze 30–50 stopni powyżej punktu Ac1 (patrz „Schemat punktów krytycznych”). Chłodzenie części odbywa się w kąpieli w temperaturze 180–200 stopni. Środkiem chłodzącym jest mieszanina składająca się z 75% mieszaniny wodorotlenku potasu, 25% wodorotlenku sodu, do której dodaje się 6–8% wody (wagowo soli).

Gaszenie z wakacjami

Używany do produkcji stali narzędziowej. Podstawową ideą hartowania jest usunięcie części stalowej z czynnika chłodzącego, aż do całkowitego ochłodzenia. Napad występuje w pewnym momencie. Pewna ilość ciepła jest przechowywana w rdzeniu części stalowej. Na jego koszt i dokonał kolejnego urlopu . Po osiągnięciu przez produkt stalowy wymaganej temperatury do odpuszczania z powodu ciepła wewnętrznego, stal jest umieszczana w płynie chłodzącym w celu końcowego chłodzenia.

R Rys. Nr 3 - T to twarz pływów .

Urlop jest kontrolowany przez kolory zabarwienia (patrz rysunek nr 3), który powstaje na gładkiej powierzchni metalowej w temperaturze 220–330 stopni.

Z pomocą hartowania samoodpuszczalnego produkowane są młoty kute, dłuta, młoty i inne narzędzia, które wymagają wysokiej twardości na powierzchni przy zachowaniu wewnętrznej lepkości.

Metody chłodzenia podczas hartowania

Podczas szybkiego chłodzenia wyrobów stalowych podczas hartowania istnieje ryzyko dużych naprężeń wewnętrznych, co prowadzi do zniekształcenia materiału, a czasami pęknięć. Aby tego uniknąć, w miarę możliwości lepiej schłodzić części stalowe w oleju. Stal węglowa, dla której takie chłodzenie jest niemożliwe, jest najlepiej chłodzona w wodzie.

Oprócz środowiska chłodzenia, na wewnętrzne naprężenia produktów stalowych wpływa sposób, w jaki są one zanurzone w medium chłodzącym. Mianowicie:

  • produkty z grubą i cienką częścią, lepiej zanurzyć się w płynie hartującym, najpierw z dużą częścią;
  • jeśli produkt ma wydłużony kształt (wiertła, krany), musisz zanurzyć się ściśle pionowo, w przeciwnym razie mogą się wygiąć.

Czasami konieczne jest utwardzanie nie całej części, ale tylko jej części. Następnie stosuje się lokalne utwardzanie. Produkt nie nagrzewa się całkowicie, ale cała część jest zanurzona w cieczy chłodzącej.

Wady podczas hartowania stali

  1. Niewystarczająca twardość . Występuje, jeśli wystąpiła niska temperatura ogrzewania, niska prędkość migawki w temperaturze roboczej lub wystąpiła niewystarczająca szybkość chłodzenia. Możesz to naprawić: zastosować bardziej energetyczne środowisko; zrobić wyżarzanie, a następnie stwardnieć.
  2. Przegrzanie . Występuje, gdy stalowa część jest podgrzewana do temperatury przekraczającej dopuszczalną. Po przegrzaniu tworzy się struktura gruboziarnista, co prowadzi do kruchości części. Możesz to naprawić: przez wyżarzanie i hartowanie w odpowiedniej temperaturze.
  3. Wypalenie Gdy część stalowa jest podgrzewana do wysokiej temperatury zbliżonej do temperatury topnienia (1200–1300 stopni) w atmosferze utleniającej. Tlen przenika do produktów stalowych, tlenki tworzą się na granicach ziaren. Taka stal nie jest korygowana.
  4. Utlenianie i odwęglanie . W tym przypadku tlenki (tlenki) tworzą się na powierzchni części stalowych, a węgiel wypala się w powierzchniowych warstwach stali. To małżeństwo nie może być naprawione. Aby zapobiec małżeństwu, używaj piekarników z ochronną atmosferą.
  5. Wypaczenie i pęknięcia . Występują z powodu naprężeń wewnętrznych. Pęknięcia są niepoprawną wadą. Wypaczanie można usunąć przez prostowanie lub prostowanie.

Wniosek

Najważniejszą rzeczą w hartowaniu metali jest wyraźne przestrzeganie technologii. Każde odchylenie na bok prowadzi do niepożądanych konsekwencji. Jeśli zrobisz wszystko dobrze, nawet w domu możesz przeprowadzić proces hartowania stali.

Pomóż w opracowaniu witryny, udostępniając artykuł znajomym!

Kategoria:

Obróbka metalu