Рубрика «ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ЖЕЛЕЗОУГЛЕРОДИСТЫХ СПЛАВОВ»

Ванадий

Ванадий является сильным карбидообразующим элементом и создает прочные карбиды, которые затрудняют рост зерна при нагреве под закалку и уменьшают склонность стали к перегреву. Под влиянием ванадия увеличивается красностойкость быстрорежущей стали и повышается эффект вторичной твердости при отпуске. Углерод в быстрорежущей стали очень важен как элемент, придающий стали способность закаливаться на высокую твердость. Хром в количестве около 4% настолько сильно понижает критическую скорость закалки, что сталь становится «самозакаливающейся», т. е. закаливается на воздухе. При содержании хрома выше нормы резко увеличивается количество остаточного аустенита в структуре закаленной стали. В быстрорежущей стали содержатся марганец и кремний (не более 0,4% каждого), сера и фосфор (не свыше 0,06% в сумме). Изделия из быстрорежущей стали до температуры закалки необходимо нагревать ступенчато: вначале медленно до 800—850° С, а затем более быстро до установленной температуры закалки (1230—1300° С). Такой способ нагрева позволяет избежать тепловых напряжений за счет уменьшения разности между температурой поверхности и сердцевины изделия. В качестве охлаждающей среды используют минеральное масло. Применяется также охлаждение на воздухе. Структура закаленной быстрорежущей стали представляет собой сочетание первичного мартенсита, остаточного аустенита и сложных карбидов. После закалки изделия из быстрорежущей стали обязательно подвергают отпуску. Отпуск таких сталей имеет свои особенности. Как правило, изделия подвергают многократному отпуску (два-три раза) при температуре 560° С для стали Р9 и 580° С для стали Р18 с выдержкой 1 ч. Если после закалки применяют обработку холодом при температуре —80° С, то выполняют только один отпуск. Объясняется это тем, что при указанной отрицательной температуре в быстрорежущих сталях заканчивается бездиффузионное мартенситное превращение —основная часть остаточного аустенита превращается в мартенсит. Таким образом, после термической обработки структура быстрорежущей стали представляет собой отпущенный мартенсит и карбиды.

Теги: , ,

Скорость охлаждения

Скорость охлаждения. Для получения структуры мартенсита требуется переохладить аустенит путем быстрого охлаждения стали, находящейся при температуре наименьшей устойчивости аустенита, т. е. при 650—550° С. В зоне температур мартенситного превращения, т. е. ниже 300° С, наоборот, выгоднее применять замедленное охлаждение, так как образующиеся структурные напряжения успевают выравняться, а твердость образовавшегося мартенсита практически не снижается. Прокаливаемость. Чрезвычайно важной характеристикой является прокаливаемость стали. Она характеризуется глубиной проникновения закалки от охлаждаемой поверхности.в тело детали. При сквозной прокаливаемое™ все сечение закаливаемой детали приобретает однородную структуру и свойства не только непосредственно после закалки, но и после отпуска. При малой прокаливаемости сердцевина детали имеет меньшую прочность, чем закалившиеся слои. Условились закаленными считать слои, в которых содержится не менее 50% мартенсита. Виды закалки стали. По способу охлаждения различают следующие основные виды закалки: прерывистую, ступенчатую, изотермическую. При прерывистой закалке охлаждение ведут последовательно в двух средах: сначала в воде, затем на воздухе или в масле. Это обеспечивает менее резкое охлаждение. При ступенчатой закалке сначала охлаждают в соляном расплаве, нагретом на 50—70° С выше температуры начала мартен-ситного превращения, короткое время выдерживают при этой температуре, а затем охлаждают на воздухе. Короткая остановка при охлаждении способствует выравниванию температуры по сечению детали, что уменьшает напряжения, возникающие в процессе закалки. При изотермической закалке или закалке в горячих средах деталь быстро охлаждают в среде, нагретой на 50—70° С выше, чем температура начала мартенситного превращения, и продолжительно выдерживают при этой температуре до полного распада аустенита. Получается не мартенсит, а близкий к нему по твердости, но более вязкий и прочный игольчатый троостит. Дальнейшее охлаждение ведут на воздухе.

Теги: ,

Выбор температуры закалки

Выбор температуры закалки. Температура нагрева стали перед закалкой зависит в основном от химического состава стали. При закалке доэвтектоидных сталей нагрев следует вести до температуры, лежащей на 30—■ 50° С выше точки Ас3 (рис. 19). В этом случае сталь имеет структуру однородного аустенита, который при последующем охлаждении со скоростью, превышающей критическую скорость закалки, превращается в мартенсит. Такую закалку называют полной. При нагреве доэвтектоидной стали до температур, лежащих в интер- вале Асх—Ас3, в структуре мартенсита сохраняется некоторое количество оставшегося после закалки феррита, снижающего твердость закаленной стали. Такую закалку называют неполной (рис. 19). Для заэвтектоид-ной стали наилучшая температура закалки —на 30 — 50° С выше Асх, т. е. неполная закалка. В этом случае сохранение цементита при нагреве и охлаждении будет способствовать повышению твердости, так как твердость цементита больше твердости мартенсита. Нагрев заэв-тектоидной стали до температуры выше линии излишен, так как твердость получается меньшей, чем при закалке с температуры выше Асх, за счет растворения цементита и увеличения количества остаточного аустенита. Кроме того, при охлаждении с более высоких температур могут возникнуть большие внутренние напряжения.

Теги: ,

ДЕФЕКТЫ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ, ИХ ПРИЧИНЫ И ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ

К основным дефектам, которые могут возникать при термической обработке, относятся: недогрев, перегрев, пережог, окисление, обезуглероживание, коробление, трещины и др. Недогрев получается в том случае, если сталь была нагрета до температуры ниже критической. Этот дефект исправляют путем отжига, а затем проводят нормальную закалку. Перегрев возникает, если сталь была нагрета до температуры намного выше критической или если при нормальной температуре была дана очень большая выдержка. Перегрев при отжиге приводит к росту зерна, что снижает механические свойства стали. Исправить перегрев, возникший при отжиге, можно повторным нормальным отжигом или нормализацией. Сталь, перегретую при закалке, отжигают и вновь закаливают. Пережог получается по причине нагрева стали до температуры, близкой к температуре начала плавления. Сталь становится очень хрупкой. Пережог* является неисправимым браком. Окисление и обезуглероживание стали при нагреве —это результат взаимодействия ее с газами, содержащимися в атмосфере печей (кислорода, углекислого газа и др.). Резко снижается твердость на поверхности детали и выносливость. Лучший способ предохранения от окисления и обезуглероживания — нагрев в специальных печах с защитной (контролируемой) атмосферой, нейтральной по отношению к стали.

Теги: