Перевести страницу
0
Корзина пуста

Машиностроительное предприятие - цех металлообработки, станочные работы любой сложности

Закалка сталей

Закалкой называют нагрев стали выше линии GSK на 50°С (на диаграмме Fe – Fe3C), выдержку при достигнутой температуре с последующим быстрым охлаждением. Цель закалки (с последующим отпуском) получить высокую твердость (Н >>), повышенную прочность (σв >) и износостойкость (ИЗНОС <), а также упругость и коррозионную стойкость. Нагрев ведется в камерных, шахтных, муфельных печах, соляных печах-ваннах. Охлаждающие (закалочные) среды: вода, минеральные масла, растворы солей, эмульсия масла в воде, керосин, воздух.

При охлаждении в процессе закалки в зависимости от скорости охлаждения стали происходит распад аустенита. При этом возможно появление структур сорбита (С), троостита (Т) или мартенсита (М). Сорбит – тонкая механическая смесь феррита и цемента, обладает высокой прочностью и пластичностью, 32 – 42 HRCэ. Троостит – очень тонкая механическая смесь феррита и цемента, отличается повышенной прочностью и умеренной пластичностью, 42 – 46 HRCэ. Мартенсит – пересыщенный твердый раствор углерода в х железе отличается высокой прочностью и твердостью (61 – 66 HRCэ).

В зависимости от способа охлаждения различают следующие виды закалки.

Закалка в одном охладителе – распространенный и простой способ закалки (деталь, нагретую до закалочной температуры, выдерживают в жидкости до полного охлаждения).

Закалка и двух средах способствует уменьшению внутренних напряжений, применяется для инструментов из высокоуглеродистых сталей (деталь охлаждают в воде до ~ 500°С, затем окончательно в масле).

Ступенчатая закалка для изделий из углеродистой стали производится путем охлаждения сначала в соляных ваннах (~ 250°С) с выдержкой для выравнивания температуры по всему сечению, затем окончательное охлаждение на воздухе.

Изотермическая закалка деталей производится в соляных ваннах до полного распада аустенита с последующим охлаждением на воздухе.

Закалка с самоотпуском заключается в том, что нагретые до необходимой температуры изделия (инструменты) охлаждают в воде (масле); затем инструмент с горячей еще сердцевиной извлекают из охладителя и окончательно охлаждают на воздухе. В результате теплообмена температура поверхностных слоев повышается и сравнивается с температурой сердцевины, тем самым происходит отпуск поверхности (самоотпуск).

Доэвтектоидные (ДЭС) стали в процессе закалки нагреваются до температуры на 50°С выше линии GS (точки Ac3). В результате перекристаллизации структуры феррит + перлит превращаются в аустенит, который при быстром охлаждении переходит в мартенсит. Такую закалку называют полной.

Заэвтектоидные (ЗЭС) стали в процессе закалки нагреваются до температуры на 50°С выше линии SK (точки Ас1). При этой температуре перлит превращается в аустенит, а цементит сохраняется. Так как твердость цементита превышает твердость мартенсита, то целесообразно его в процессе закалки сохранить. При быстром охлаждении аустенит превращается в мартенсит. Структуры закаленных заэвтектоидных сталей – мартенсит + цементит. Такую закалку называют неполной.

При поверхностной закалке детали (валы, направляющие станин и др.) приобретают высокую твердость и износостойкость поверхностных слоев при сохранении вязкой сердцевины. Это позволяет деталям работать при ударных и знакопеременных нагрузках.

Закалка ТВЧ – наиболее прогрессивный способ поверхностной закалки, заключается в том, что к индуктору (катушке) подводятся переменные (~) токи высокой частоты (не менее 200 Гц), создающие изменяющееся магнитное поле. Магнитное поле в стальной детали индуктирует вихревые токи, нагревающие поверхностные слои. Время нагрева 5 – 10 с. Охлаждение, как правило, осуществляется струей воды, подаваемой по периметру Детали. Индукторы изготавливают из медных трубок или шин по профилю деталей. Закалка ТВЧ позволяет получить закаленный слой глубиной от 1,5 до 15 мм при высоких качестве и производительности. После закалки ТВЧ детали подвергают низкому отпуску, часто и самоотпуску.

Мнемосхема