Адрес этой страницы' ?>

<<Предыдущая страница Оглавление книги Следующая страница>>

Закалка. Закалочные среды. Отпуск. Искусственное старение.

Закалка - наиболее распространенный вид термической обработки. Закалка состоит в том, что стальные изделия нагревают до определенной температуры и затем быстро охлаждают в воде, масле или растворах солей. Целью закалки является главным образом повышение прочности и твердости стальных изделий.

При закалке имеют существенное значение температура нагрева и закалочная среда.

Выбор температуры нагрева при закалке. Температура нагрева при закалке углеродистых сталей зависит от их химического состава. Стали, содержащие до 0,3% углерода, не закаливаются вследствие небольшого содержания углерода. Стали с более высоким содержанием углерода нагревают в печах до температуры, выбираемой по справочнику.

Для улучшения качества деталей их нагревают в жидких средах - в расплавленном свинце или соли.

Закалочные среды. Для охлаждения изделий при закалке с различной скоростью применяют следующие закалочные среды: воду, масло (минеральное), эмульсии, расплавленные соли. Эти жидкости обеспечивают различную скорость охлаждения. Эффективность закалки зависит от скорости охлаждения в двух интервалах температур: в интервале 600°-400° С, в интервале 300-200° С.

Таким образом, целесообразно применение той закалочной среды, которая при температуре 600° С охлаждает быстро, а при температуре 300° С - медленно.

Охлаждающая способность воды в первом интервале температур резко изменяется в зависимости от ее температуры и почти не изменяется во втором интервале, оставаясь высокой. Масло по сравнению с водой обладает меньшей охлаждающей способностью как в первом интервале температур, так и во втором.

Ни подогретая вода, ни водные эмульсии, не могут заменить масла, так как не создают замедлительного охлаждения во втором интервале температур. Для закалки высокоуглеродистых сталей применяется главным образом масло. При нагреве масла от 20° до 200° С его закаливающая способность не изменяется.

Ниже приведены способы закалки.

Закалка в одном охладителе - наиболее распространенный и простой способ, состоящий в том, что нагретое изделие погружается в закалочную среду до полного охлаждения.

Закалка в двух охладителях (прерывистая закалка). При этом способе изделие охлаждают сначала в более сильном охладителе, обычно в воде, а затем в менее сильном - в масле или на воздухе. Этот способ позволяет резко охлаждать закаливаемое изделие в интервале температур 600-400° С и медленно во втором интервале.

Сложность способа состоит в том, что трудно определить требуемое время выдержки детали в первом охладителе.

Охлаждение струей воды при закалке. Такой способ закалки обеспечивает более высокую твердость и наибольшую глубину закалки, так как при охлаждении не образуется паровая рубашка.

Ступенчатая закалка состоит в том, что нагретое изделие охлаждают сначала б расплавленной соли, а затем на воздухе.

Детали, предназначенные для работы в условиях переменных нагрузок и при значительном трении, должны иметь твердую, износостойкую поверхность и мягкую, вязкую сердцевину. Такое распределение свойств можно получить при закалке поверхностных слоев деталей на глубину 0,1-2,0 мм. Сущность поверхностной закалки заключается в нагреве поверхностных слоев деталей и последующем быстром охлаждении. В результате поверхностные слои будут полностью закалены, последующие слои - не полностью, а сердцевина совсем не закалится.

Существует несколько способов нагрева изделий под закалку: ацетилено-кислородным пламенем, в электролитах, током промышленной и высокой частоты.

Наибольшее распространение получила поверхностная закалка токами высокой частоты. Сущность этого метода состоит в следующем: ток высокой частоты (5000-10 000 Гц), полученный от машинного или лампового генератора, через трансформатор поступает в индуктор (вторичную обмотку трансформатора), окружающий изделие.

В результате в изделии индуктируются токи, которые неравномерно распределяются по сечению изделия. У поверхности изделия ток имеет наибольшую плотность, следовательно, поверхностные слон нагреваются быстрее и сильнее, чем следующие. На нагретую поверхность детали подается охлаждающая жидкость- вода или эмульсия.

Глубина закаленного слоя зависит от частоты тока и продолжительности нагрева. Продолжительность нагрева зависит от размеров обрабатываемого изделия и колеблется от долей секунды до 5-6 с.

Основными преимуществами этого способа закалки являются: большая производительность, возможность автоматизации процесса, более высокие механические свойства (предел текучести и сопротивление удару), незначительное коробление деталей, отсутствие окалины.

Отпуск заключается в нагреве закаленной заготовки до определенной температуры и последующем охлаждении ее на воздухе, в воде, масле или других охлаждающих средах. Отпуском достигается понижение вредного действия внутренних напряжений, оставшихся после закалки, уменьшение хрупкости, повышение вязкости, улучшение обрабатываемости резанием.

Искусственное старение применяют для снятия оставшихся после низкотемпературного отпуска внутренних напряжении в металле. В отличие от естественного старения, протекающего при комнатной температуре длительное время, искусственное старение осуществляется при нагреве, поэтому процесс снятия внутренних напряжений идет быстрее, что обеспечивает стабильность формы и размеров деталей.