Термообработка закалка отпуск: АвтокомТехнолоджи | Термообработка, закалка-отпуск деталей и заготовок

alexxlab | 26.03.1980 | 0 | Разное

Содержание

АвтокомТехнолоджи | Термообработка, закалка-отпуск деталей и заготовок

ООО “ГК АвтокомТехнолоджи” осуществляет работы по закалке заготовок или деталей заказчика в электропечах объемной закалки с размером рабочих камер 500х300х290, ГxШxВ мм. Термическая обработка – процесс изменения структуры стали, цветных металлов, сплавов при нагревании и последующем охлаждении с определенной скоростью, приводящий к существенным изменениям их свойств, при котором химический состав металла не изменяется.

Термообработка стали и сплавов бывает следующих видов: отжиг, нормализация, закалка, отпуск.

Отжиг – термическая обработка металла, при которой производится нагревание металла, а затем медленное охлаждение. Данная термообработка бывает разных видов, вид отжига зависит от температуры нагрева и скорости охлаждения металла.

Нормализация – термообработка схожая с отжигом, их различие состоит в том, что при нормализации сталь охлаждается на воздухе, а при отжиге – в печи.

Закалка – термическая обработка стали и сплавов, основанная на перекристаллизации металла при нагреве до температуры выше критической, после достаточной выдержки при критической температуре для завершения термической обработки следует быстрое охлаждение. Закаленная сталь или сплав имеет неравновесную структуру, поэтому к ним применим другой вид термообработки – отпуск.

Существуют различные виды закалок:

Простая закалка – выполняется в одном охладителе путем погружения детали до полного охлаждения, для такой закалки чаще всего используется вода или водный раствор. При охлаждении необходимо освобождать деталь от слоя пара – такой способ закалки самый распространенный. Для получения высокой твердости, наибольшей глубины закаленного слоя для углеродистой стали применяют охлаждение деталей при интенсивном обрызгивании.

Прерывистая закалка – процесс охлаждения последовательно в двух средах: первая среда – охлаждающая жидкость, в роли которой обычно используется вода; вторая – воздух или масло. Резкость такой закалки меньше, чем предыдущая.

Ступенчатая закалка – процесс охлаждения, при котором деталь быстро погружают в соляной расплав и охлаждают до температуры несколько выше комнатной, где короткое время выдерживают, а затем охлаждают на воздухе. Выдержка обеспечивает выравнивание температуры от поверхности к сердцевине детали, что уменьшает напряжения, возникающие при мартенситном превращении. На нашем производстве мы используем в качестве охладителя масло.

Отпуск – термическая обработка стали и сплавов, проводимая после закалки для уменьшения или снятия остаточных напряжений в стали и сплавах, повышающая вязкость, уменьшающая твердость и хрупкость металла.

Закалка металлических пресс-форм значительно улучшает их твердость и износостойкость, что позволяет увеличить срок эксплуатации ПФ и количество рабочих циклов, экономя на изготовлении дополнительных ПФ при производстве большой партии РТИ, тем самым снижая цены для конечного заказчика на изготовленную такой пресс-формой продукцию.

Термическая обработка

Термообработка металлов

Термическая обработка

Термической обработкой стали называется совокупность технологических операций ее нагрева, выдержки и охлаждения в твердом состоянии с целью изменения ее структуры и создания у нее необходимых свойств: прочности, твердости, износостойкости, обрабатываемости или особых химических и физических свойств.

Общая классификация видов термообработки: термическая, термомеханическая и химикотермическая обработка.

Основные операции термического воздействия: отжиг, закалка, отпуск (старение).

Термообработка бывает предварительная и окончательная.

Предварительная термообработка (отжиг поковок) проводится непосредственно после ковки с целью снижения твердости, для облегчения последующей механической обработки, уменьшения остаточных напряжений и подготовки структуры под окончательную термообработку.

Окончательная термообработка (нормализация, закалка с высоким отпуском и т.д.) придает металлу требуемый уровень механических свойств, обеспечивает необходимую структуру.

Отжигом называется процесс термообработки, состоящий из нагрева стали до заданной температуры, выдержки при этой температуре и последующего медленного охлаждения в печи.

Отжиг, при котором нагрев и выдержка металла производится с целью приведения его в однородное (равновесное) состояние за счет уменьшения (устранения) химической неоднородности, снятия внутренних напряжений и рекристаллизации называется отжигом первого рода.

В зависимости от того, какие отклонения от равновесного состояния устраняются, существуют следующие разновидности отжига 1-го рода: гомогенизационный, рекристаллизационный и уменьшающий напряжения отжиг.

Гомогенизационный (диффузионный) отжиг — это термическая обработка, при которой главным процессом является устранение последствий дендритной ликвации (химической неоднородности).

Рекристаллизационный отжиг — это термическая обработка деформированного металла, при которой главным процессом является рекристаллизация металла.

Отжиг, уменьшающий напряжения — это термическая обработка, при которой главным процессом является полная или частичная релаксация остаточных напряжений.

Отжиг, при котором нагрев производится выше температур фазовых превращений с последующим медленным охлаждением для получения структурно равновесного состояния, называется отжигом второго рода или перекристаллизацией.

Если после нагрева выше температур фазовых превращений охлаждение ведется не в печи, а на воздухе, то такой отжиг называется нормализацией, которая является переходной ступенью от отжига к закалке.

Закалка стали – процесс, состоящий из нагрева стали до определенной температуры, выдержки при этой температуре и быстрого охлаждения.

Цель закалки – придание высокой твердости и прочности за счет получения неравновесных структур. Эти неравновесные структуры можно получить лишь при очень высоких скоростях охлаждения.

В качестве закалочных сред (для быстрого охлаждения) используются вода, воздух, масло индустриальное и раствор щелочи.

Охлаждающая способность жидкостей различна.

Отпуск стали заключается в нагреве до определенных температур (более низких, чем при закалке), выдержке и охлаждении.

Цель отпуска – перевести структуру стали в более равновесное состояние, придать стали требуемые свойства. Кроме того при отпуске снимаются внутренние напряжения, полученные при закалке.

В зависимости от температуры, отпуск бывает низкий, средний, высокий.

При низком отпуске сталь нагревается до температуры 150-300⁰С. Это приводит к снижению внутренних напряжений в стали. При низком отпуске твердость стали снижается незначительно.

При среднем отпуске сталь нагревается до температуры 300-500⁰С. средний отпуск значительно понижает твердость и обеспечивает высокую вязкость стали. Среднему отпуску подвергают пружины, рессоры, штампы для холодной обработки.

Высокий отпуск проводят при температуре 500-680⁰С. высокий отпуск значительно понижает твердость и сопротивление разрыву и повышает пластичность и ударную вязкость. Высокому отпуску подвергают валы, оси и т.д.

Поверхностная закалка.

Поверхностная закалка состоит в нагреве поверхностного слоя стали выше А_С3 с последующим охлаждением для получения высокой твердости и прочности в поверхностном слое детали в сочетании с вязкой сердцевиной.

Например, сталь 40 при печном нагреве закаливается с температур 840–860 °С, при индукционном нагреве со скоростью 250 °С/с — с температур 880–920 °С, а при скорости нагрева 400 °С/с — с температур 930–980 °C.

Нагрев под поверхностную закалку может быть произведен токами высокой частоты (ТВЧ) — наиболее распространенный метод или в расплавах металлов или солей, пламенем газовых или кислородно-ацетиленовых горелок, лазерным излучением.

При проведении поверхностной закалки, в основном, различают два способа термической обработки — общая закалка всей поверхности и линейная закалка. В первом случае вся закаливаемая поверхность нагревается одновременно и быстро охлаждается, во втором — нагрев поверхности осуществляется поэтапно с помощью мобильного нагревательного устройства и охлаждается непосредственно за ним следующим спреером — душевым устройством. Разновидности таких закалок различаются по способу относительного движения изделия и нагревающего устройства.

Химико-термическая обработка стали.

Химико-термической обработкой (ХТО) называется термическая обработка, заключающаяся в сочетании термического и химического воздействия с целью изменения состава, структуры и свойств поверхностного слоя стали.

Наиболее широко используются методы насыщения поверхностного слоя стали углеродом и азотом как порознь, так и совместно. Это процессы цементации (науглероживания) поверхности, азотирования — насыщения поверхности стали азотом, нитроцементации и цианирования — совместного введения в поверхностные слои стали углерода и азота. Насыщение поверхностных слоев стали иными элементами (хромом — диффузионное хромирование, бором — борирование, кремнием — силицирование и алюминием — алитирование) применяются значительно реже.

Цементация.

Под цементацией принято понимать процесс высокотемпературного насыщения поверхностного слоя стали углеродом. Так как углерод в α-фазе практически нерастворим, то процесс цементации осуществляется в интервале температур 930–950 °С.

Структура поверхностного слоя цементованного изделия представляет собой структуру заэвтектоидной стали (перлит и цементит вторичный), поэтому для придания стали окончательных — эксплуатационных — свойств после процесса цементации необходимо выполнить режим термической обработки, состоящий в закалке и низком отпуске; температурно-временные параметры режима термической обработки назначаются в зависимости от химического состава стали, ответственности, назначения и геометрических размеров цементованного изделия. Обычно применяется закалка с температуры цементации непосредственно после завершения процесса химико-термической обработки или после подстуживания до 800–850 °С и повторного нагрева выше точки А

С3 центральной (нецементованной) части изделия. После закалки следует отпуск при температурах 160–180 °С.

Цементация как процесс химико-термической обработки, в основном, применяется для низкоуглеродистых сталей типа Ст2, СтЗ, 08, 10, 15, 20, 15Х, 20Х, 20ХНМ, 18ХГТ, 25ХГТ, 25ХГМ, 15ХГНТА, 12ХНЗА, 12Х2Н4А, 18Х2Н4ВА и др.

Цементация производится в углероднасыщенных твердых, жидких или газообразных средах, называемых карбюризаторами.

При твердофазной цементации процесс ведут следующим образом. Цементуемые детали упаковываются в цементационные ящики таким образом, чтобы их объем, в зависимости от сложности конструкции детали, занимал от 15 до 30 % объема цементационного ящика. Ящики загружают в печь, нагретую до температур от 600–700 °С и нагревают до температуры цементации — 930–950 °С. По окончании процесса цементации ящики вынимаются из печи — охлаждение деталей ведется внутри цементационных ящиков на воздухе.

Азотирование.

Под азотированном подразумевается процесс диффузионного насыщения поверхностного слоя стального изделия или детали азотом при нагреве в соответствующей среде.

Целью азотирования являются повышение твердости поверхности изделия, выносливости и износостойкости, стойкости к появлению задиров и кавитационным воздействиям, повышение коррозионной стойкости в водных средах и атмосфере.

Азотированию подвергаются самые разнообразные по составу и назначению стали — конструкционные и инструментальные, жаропрочные и коррозионностойкие, спеченные порошковые стали, а также ряд тугоплавких материалов.

Нитроцементация и цианирование стали.

Нитроцементация или цианирование стали — процессы химико-термической обработки, заключающиеся в высокотемпературном насыщении поверхности изделия азотом и углеродом. Причем процесс совместного насыщения поверхности азотом и углеродом в жидких ваннах принято называть цианированием, а насыщение в газообразных средах — нитроцементацией.

Силицирование — процесс химико-термичес-кой обработки, состоящий в высокотемпературном (950–1100 °С) насыщении поверхности стали кремнием. Силицирование повышает коррозионную стойкость стали в различных агрессивных средах — морской воде, растворах кислот, увеличивает окалиностойкость изделий до 800—1000 °С. В ряде случаев силицирование используется для придания детали антифрикционных свойств. Силицирование может производиться в газообразных и жидких средах как электролизным, так и безэлектролизным методом.

Хромирование — способ химико-термической обработки, состоящий в высокотемпературном (900–1300 °С) диффузионном насыщении поверхности обрабатываемой детали хромом в насыщающих средах с целью придания ей жаростойкости (до 800 °С), коррозионной стойкости в пресной и морской воде, растворах солей и кислот, эрозионной стойкости. Диффузионное насыщение поверхности стали хромом, также уменьшает скорость ползучести материала повышает его сопротивление термическим ударам. Хромирование также повышает предел выносливости стали при комнатных и повышенных температурах, что связано с возникновением в слое сжимающих напряжений.

Хромированию подвергаются стали различных классов — ферритных, перлитных и аустенитных, сталей различного назначения.

Комплексная термическая обработка металлов

КОМПЛЕКСНАЯ ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ

Комплексная термическая обработка металлов – процесс изменения структуры стали, цветных металлов, сплавов при нагревании и последующем охлаждении с определенной скоростью. Термическая обработка (термообработка) приводит к существенным изменениям свойств стали, цветных металлов, сплавов. Химический состав металла не изменяется.

Термическая обработка (термообработка) стали, сплавов бывает следующих видов: отжиг, нормализация, закалка, отпуск.

Отжиг – термическая обработка (термообработка) металла, при которой производится нагревание металла, а затем медленное охлаждение. Эта термобработка (т.е. отжиг) бывает разных видов (вид отжига зависит от температуры нагрева, скорости охлаждения металла).
Закалка – термическая обработка (термообработка) стали, сплавов, основанная на перекристаллизации стали (сплавов) при нагреве до температуры выше критической; после достаточной выдержки при критической температуре для завершения термической обработки следует быстрое охлаждение. Закаленная сталь (сплав) имеет неравновесную структуру, поэтому применим другой вид термообработки – отпуск.
Отпуск – термическая обработка (термообработка) стали, сплавов, проводимая после закалки для уменьшения или снятия остаточных напряжений в стали и сплавах, повышающая вязкость, уменьшающая твердость и хрупкость металла.
Нормализация – термическая обработка (термообработка), схожая с отжигом. Различия этих термобработок (нормализации и отжига) состоит в том, что при нормализации сталь охлаждается на воздухе (при отжиге – в печи).

ОТЖИГ СТАЛИ

Отжиг – процесс термообработки металла, при котором производится нагревание, затем медленное охлаждение металла. Переход структуры из неравновесного состояния до более равновесного. Отжиг первого рода, его виды: возврат (он же отдых металла), рекристаллизационный отжиг (он же называется рекристаллизация), отжиг для снятия внутренних напряжений, диффузионный отжиг (еще называется гомогенизация). Отжиг второго рода – изменение структуры сплава посредством перекристаллизации около критических точек с целью получения равновесных структур. Отжиг второго рода, его виды: полный, неполный, изотермический отжиги. Ниже рассмотрен отжиг, его виды, применительно к стали.

Возврат (отдых) стали – нагрев до 200 – 400°C, отжиг для уменьшения или снятия наклепа. По результатам отжига наблюдается уменьшение искажений кристаллических решеток у кристаллитов и частичное восстановление физико-химических свойств стали.
Рекристаллизационный отжиг стали (рекристаллизация) – нагрев до температур 500 – 550°C; отжиг для снятия внутренних напряжений – нагрев до температур 600 – 700°C. Эти виды отжига снимают внутренние напряжения металла отливок от неравномерного охлаждения их частей, также в заготовках, обработанных давлением (прокаткой, волочением, штамповкой) с использованием температур ниже критических. Вследствиии рекристаллизационного отжига из деформированных зерен вырастают новые кристаллы, ближе к равновесным, поэтому твердость стали снижается, а пластичность, ударная вязкость увеличиваются. Чтобы полностью снять внутренние напряжения стали нужна температура не менее 600°C. Охлаждение после выдержки при заданной температуре должно быть достаточно медленным: вследствии ускоренного охлаждения металла вновь возникают внутренние напряжения.
Диффузионный отжиг стали (гомогенизация) применяется тогда, когда сталь имеет внутрикристаллическую ликвацию. Выравнивание состава в зернах аустенита достигается диффузией углерода и других примесей в твердом состоянии, наряду с самодиффузией железа. По результатам отжига, сталь становится однородной по составу (гомогенной), поэтому диффузионный отжиг называет также гомогенизацией. Температура гомогенизации должна быть достаточно высокой, однако нельзя допускать пережога, оплавления зерен. Если допустить пережог, то кислород воздуха окисляет железо, проникая в толщу его, образуются кристаллиты, разобщенные окисными оболочками. Пережог устранить нельзя, поэтому пережженные заготовки являются окончательным браком. Диффузионный отжиг стали обычно приводит к слишком сильному укрупнению зерна, что следует исправлять последующим полным отжигом (на мелкое зерно).
Полный отжиг стали связан с фазовой перекристаллизацией, измельчением зерна при температурах точек АС1 и АС2. Назначение его – улучшение структуры стали для облегчения последующей обработки резанием, штамповкой или закалкой, а также получение мелкозернистой равновесной перлитной структуры готовой детали. Для полного отжига сталь нагревают на 30-50°Cвыше температуры линии GSK и медленно охлаждают. После отжига избыточный цементит (в заэвтектоидных сталях) и эвтектоидный цементит имеют форму пластинок, поэтому и перлит называют пластинчатым
При отжиге стали на пластинчатый перлит заготовки оставляют в печи до охлаждения, чаще всего при частичном подогреве печи топливом, чтобы скорость охлаждения была не больше 10-20°C в час. Отжигом также достигается измельчение зерна. Крупнозернистая структура, например, доэвтектоидной стали, получается при затвердевании вследствие свободного роста зерен (если охлаждение отливок медленное), а также в результате перегрева стали. Эта структура называется видманштетовой (по имени австрийского астронома А. Видманштеттена, открывшего в 1808 г. такую структуру на метеорном железе). Такая структура придает низкую прочность заготовке. Структура характерна тем, что включения феррита (светлые участки) и перлита (темные участки) располагаются в виде вытянутых пластин под различными углами друг к другу. В заэвтектоидный сталях видманштетова структура характеризуется штрихообразным расположением избыточного цементита. Размельчение зерна связано с перекристаллизацией альфа-железа в гамма-железо; вследствии охлаждения и обратного переходе гамма-железа в aльфа-железо мелкозернистая структура сохраняется. Таким образом, одним из результатов отжига на пластинчатый перлит является мелкозернистая структура.
Неполный отжиг стали связан с фазовой перекристаллизацией лишь при температуре точки А С1; неполный отжиг применяется после горячей обработки давлением, когда у заготовки мелкозернистая структура.
Отжиг стали на зернистый перлит применяют обычно для эвтектоидных, заэвтектоидных сталей, для повышения пластичности, вязкости стали и уменьшения ее твердости. Для получения зернистого перлита сталь нагревают выше точки АС1, затем выдерживают недолго, чтобы цементит растворился в аустените не полностью. Затем сталь охлаждают до температуры несколько ниже Ar1, выдерживают при такой температуре несколько часов. При этом частицы оставшегося цементита служат зародышами кристаллизации для всего выделяющегося цементита, который нарастает округлыми (глобулярными) кристаллитами, рассеянными в феррите. Свойство зернистого перлита существенно отличаются от свойств пластинчатого в сторону меньшей твердости, но большей пластинчатости и вязкости. Особенно это относится к заэвтектоидной стали, где весь цементит (как эвтектоидный, так избыточный) получается в виде глобулей.
Изотермический отжиг – после нагрева и выдержки сталь быстро охлаждают до температуры несколько ниже точки А 1, затем выдерживают при этой температуре до полного распадения аустенита на перлит, после чего охлаждают на воздухе. Применение изотермического отжига значительно сокращает время, а также повышает производительность. Например, обыкновенный отжиг легированной стали длится 13-15 ч, а изотермический – всего 4-7 ч.

ЗАКАЛКА СТАЛИ

Различают закалку с полиморфным превращением, для сталей, и закалку без полиморфного превращения, для большинства цветных металлов. Материал, подвергшийся закалке приобретает большую твердость, но становится хрупким, менее пластичным и вязким, если сделать большее количество повторов нагревание-охлаждение.

Для снижения хрупкости и увеличения пластичности и вязкости, после закалки с полиморфным превращением применяют отпуск. После закалки без полиморфного превращения применяют старение. При отпуске имеет место некоторое снижение твердости и прочности материала.

В зависимости от температуры нагрева, закалку подразделяют на полную и неполную. В случае полной закалки материал нагревают на 30 – 50°C выше линии GS для доэвтектоидной стали и эвтектоидной, заэвтектоидная линия PSK, в этом случае сталь приобретает структуру аустенит и аустенит + цементит. При неполной закалке производят нагрев выше линии PSK диаграммы, что приводит к образованию избыточных фаз по окончании закалки.

Неполная закалка, как правило, применяется для инструментальных сталей. Закалка снимается отпуском материала. В некоторых изделиях закалка выполняется частично, например при изготовлении японских катан, закалке подвергается только режущая кромка меча.

Закалочные среды

При закалке для переохлаждения аустенита до температуры мартенситного превращения требуется быстрое охлаждение, но не во всём интервале температур, а только в пределах 650-400 °C, то есть в том интервале температур в котором аустенит менее всего устойчив, быстрее всего превращается в феритно-цементитную смесь. Выше 650 °C скорость превращения аустенита мала, и поэтому смесь при закалке можно охлаждать в этом интервале температур медленно, но, конечно, не настолько, чтобы началось выпадение феррита или превращение аустенита в перлит.

Механизм действия закалочных сред (вода, масло, водополимерная закалочная среда (Термат), а также охлаждение деталей в растворах солей) следующий. В момент погружения изделия в закалочную среду вокруг него образуется плёнка перегретого пара, охлаждение происходит через слой этой паровой рубашки, то есть относительно медленно. Когда температура поверхности достигает некоторого значения (определяемого составом закаливающей жидкости), при котором паровая рубашка разрывается, то жидкость начинает кипеть на поверхности детали, и охлаждение происходит быстро.

Первый этап относительно медленного кипения называется стадией плёночного кипения, второй этап быстрого охлаждения – стадией пузырькового кипения. Когда температура поверхности металла ниже температуры кипения жидкости, жидкость кипеть уже не может, и охлаждение замедлится. Этот этап носит название конвективного теплообмена.

Способы закалки

Закалка в одном охладителе — нагретую до определённых температур деталь погружают в закалочную жидкость, где она остаётся до полного охлаждения. Этот способ применяется при закалке несложных деталей из углеродистых и легированных сталей.
Прерывистая закалка в двух средах — этот способ применяют при закалке высокоуглеродистых сталей. Деталь сначала быстро охлаждают в быстро охлаждающей среде (например воде), а затем в медленно охлаждающей (масло).
Струйчатая закалка заключается в обрызгивании детали интенсивной струёй воды и обычно её применяют тогда, когда нужно закалить часть детали. При этом способе не образуется паровая рубашка, что обеспечивает более глубокую прокаливаемость, чем простая закалка в воде. Такая закалка обычно производится в индукторах на установках ТВЧ.
Ступенчатая закалка — закалка, при которой деталь охлаждается в закалочной среде, имеющей температуру выше мартенситной точки для данной стали. При охлаждении и выдержке в этой среде закаливаемая деталь должна приобрести во всех точках сечения температуру закалочной ванны. Затем следует окончательное, обычно медленное, охлаждение, во время которого и происходит закалка, то есть превращение аустенита в мартенсит.
Изотермическая закалка. В отличие от ступенчатой при изотермической закалке необходимо выдерживать сталь в закалочной среде столько времени, чтобы успело закончиться изотермическое превращение аустенита.

ОТПУСК СТАЛИ

Отпуск стали смягчает действие закалки, уменьшает или снимает остаточные напряжения, повышает вязкость, уменьшает твердость и хрупкость стали. Отпуск производится путем нагрева деталей, закаленных на мартенсит до температуры ниже критической. При этом в зависимости от температуры нагрева могут быть получены состояния мартенсита, троостита или сорбита отпуска. Эти состояния несколько отличаются от соответственных состояний закалки по структуре и свойствам: при закалке цементит (в троостите и сорбите) получается в форме удлиненных пластинок, как в пластинчатом перлите. А при отпуске он получается зернистым, или точечным, как в зернистом перлите.

Преимуществом точечной структуры является более благоприятное сочетание прочности и пластичности. При одинаковом химическом составе и одинаковой твердости сталь с точечной структурой имеет значительно более высокое относительное сужение y и ударную вязкость а н, повышенное удлинение d и предел текучести s т по сравнению со сталью с пластинчатой структурой.

Мартенсит закалки имеет неустойчивую тетрагональную решетку, а мартенсит отпуска – устойчивую центрированную кубическую решетку альфа-железа.

Отпуск разделяют на низкий, средний и высокий в зависимости от температуры нагрева.

Для определения температуры при отпуске изделия пользуются таблицей цветов побежалости. Тонкая пленка окисдов железа, придающая металлу различные быстро меняющиеся цвета – от светло-желтого до серого. Такая пленка появляется, если очищенное от окалины стальное изделие нагреть до 220°C; при увеличении времени нагрева или повышении температуры окисная пленка утолщается и цвет ее изменяется. Цвета побежалости одинаково проявляются как на сырой, так и на закаленной стали.

При низком отпуске (нагрев до температуры 200-300°C) в структуре стали в основном остается мартенсит, который, однако, изменяется решетку. Кроме того, начинается выделение карбидов железа из твердого раствора углерода в альфа-железе и начальное скопление их небольшими группами. Это влечет за собой некоторое уменьшение твердости и увеличение пластических и вязких свойств стали, а также уменьшение внутренних напряжений в деталях. Для низкого отпуска детали выдерживают в течение определенного времени обычно в масляных или соляных ваннах. Если для низкого отпуска детали нагревают на воздухе, то для контроля температуры часто пользуются цветами побежалости, появляющимися на поверхности детали. Появление этих цветов связано с интерференцией белого света в пленках окисла железа, возникающих на поверхности детали при ее нагреве. В интервале температур от 220 до 330°C в зависимости от толщины пленки цвет изменяется от светло-желтого до серого. Низкий отпуск применяется для режущего, измерительного инструмента и зубчатых колес.

При среднем (нагрев в пределах 300-500°C) и высоком (500-700°C) отпуске сталь из состояния мартенсита переходит соответственно в состояние троостита или сорбита. Чем выше отпуск, тем меньше твердость отпущенной стали и тем больше ее пластичность и вязкость. При высоком отпуске сталь получает наилучшее сочетание механических свойств, повышение таких показателей как прочность, пластичность и вязкость, поэтому высокий отпуск стали после закалки ее на мартенсит применяют для термической обработки кузнечным штампов, пружин, рессор, а высокий – для многих деталей, подверженных действию высоких напряжений (например, осей автомобилей, шатунов двигателей).

Для некоторых марок стали отпуск производят после нормализации. Этот относится к мелкозернистой легированной доэвтектоидной стали (особенно никелевой), имеющий высокую вязкость и поэтому плохую обрабатываемость режущим инструментом. Для улучшения обрабатываемости производят нормализацию стали при повышенной температуре (до 950-970°C), в результате чего она приобретает крупную структуру (определяющую лучшую обрабатываемость) и одновременно повышенную твердость (ввиду малой критической скорости закалки никелевой стали). С целью уменьшения твердости производят высокий отпуск этой стали.

НОРМАЛИЗАЦИЯ СТАЛИ

Нормализацией называют такой вид термической обработки, когда сталь нагревают на 30 – 50°C выше верхних критических температур Асз или Аст и после выдержки при этих температурах охлаждают на спокойном воздухе. Таким образом, от отжига нормализация отличается более быстрым охлаждением изделия (примерно в 2 раза).

Нормализация является более дешевой операцией, чем отжиг, так как печи используются только для нагрева и выдержки изделия при температуре нагрева, а охлаждение производится вне печи. Кроме того, нормализация ускоряет процесс термической обработки. Таким образом, отжиг выгодно заменять нормализацией. Однако это не всегда возможно, так как у некоторых сталей твердость после нормализации возрастает более значительно, чем при отжиге. Малоуглеродистые стали рекомендуется подвергать нормализации, так как у них практически отсутствует разница в свойствах после отжига и нормализации.

Стали, содержащие свыше 0,4% углерода, после нормализации получают повышенную твердость. Такие стали лучше отжигать. На практике и такие стали часто подвергают нормализации вместо отжига, а затем высокому отпуску при температурах 650 – 700°C для уменьшения твердости. Нормализацию применяют для получения мелкозернистой структуры в отливках и поковках, для устранения внутренних напряжений и наклепа, для подготовки структуры стали к закалке.

Для некоторых изделий нормализация является не предварительной, а окончательной операцией термической обработки. В этом случае после нормализации изделия подвергают высокому отпуску для снятия внутренних напряжений, образовавшихся при охлаждении изделия на воздухе.

отжиг стали, закалка стали, отпуск стали, нормализация

АО «Промкомплектрезерв» предлагает услуги по термической обработке металлоизделий и крепежа из различных марок стали (40Х, 20Х13, 25Х1МФ, 25Х2М1Ф, 30ХМА, 20Х1М1Ф1ТР, 10Х17Н13М2Т и др.). В процессе производства мы строго следим за качеством изготовляемой продукции, с тем чтобы она соответствовала технологическим нормам.

Термическая обработка позволяет улучшить свойства металлов и сплавов, не изменяя химический состав металла.

Обычно термически обрабатывают детали на начальном или конечном, а иногда и промежуточных этапах подготовки. Термическая обработка производится с целью размягчения или укрепления заготовки. У каждого вида металла существует своя собственная температура термического воздействия, соответственно и виды термообработки тоже различны.

АО ПКР выполняет все виды термической обработки.

отжиг

закалка

отпуск

нормализация

Отжиг стали

Отжиг — термическая обработка металлоизделий, при которой производится нагревание металла, а затем медленное охлаждение.

Эта термообработка бывает разных видов (вид отжига зависит от температуры нагрева, скорости охлаждения металла). Отжиг позволяет устранить последствия неравномерного нагрева и охлаждения материала при предыдущей обработке.

Данный вид термообработки используют если возникает необходимость в снижении твердости заготовки, а также в придании ей легкости. После отжига металл становится менее напряженным и более однородным.

Закалка стали

Закалка — термическая обработка металлоизделий, основанная на перекристаллизации стали при нагреве до температуры выше критической.

После достаточной выдержки при критической температуре для завершения термической обработки следует быстрое охлаждение. Закалку проводят с повышенной скоростью охлаждения с целью получения неравновесных структур.

Закаленный металл становится тверже, но одновременно с этим и более хрупким. Если выполнить закалку несколько раз, металл теряет пластичность и вязкость.

Отпуск стали

Отпуск — термическая обработка металлоизделий, проводимая после закалки для уменьшения или снятия остаточных напряжений в стали и сплавах, повышающая вязкость, уменьшающая твердость и хрупкость металла.

Применяется для увеличения пластичности делали и уменьшения хрупкости, прочность металла при этом остается практически без изменений.

Различают три вида отпуска в зависимости от значения температуры — низкий, средний и высокий отпуск.

При низком отпуске деталь приобретает высокую прочность, но она становится неприспособленной для динамических нагрузок. Такой способ термообработки подходит для режущих изделий.

При среднем отпуске деталь становится крепкой и упругой — такую отработку выполняют для рессор и пружин.

При высоком отпуске у детали появляется высокая пластичность, прочность, вязкость. Таким способом осуществляют термообработку изделий, которые впоследствии будут принимать ударные нагрузки: валов или шестеренок.

Нормализация

Нормализация — термическая обработка, схожая с отжигом. Различия этих термообработок (нормализации и отжига) состоит в том, что при нормализации сталь охлаждается на воздухе (при отжиге — в печи).

Заказ на услуги термической обработки

Завод ПКР предлагает услуги термической обработки металла

Отличие отжига от отпуска – Морской флот

Отжиг, нормализация, закалка и отпуск

Термическая обработка означает воздействие на металлы, которое изменяет их строение и свойства.

При механической обработке в металлах и сплавах возникают внутренние напряжения. Например, при обработке стали давлением, с повышением степени деформации внутреннее строение ее кристаллической решетки изменяется и кристаллы принимают неестественное напряженное состояние. Этот процесс продолжается до тех пор, пока все кристаллы не вытянутся в виде волокон в направлении действия силы давления. Происходит это при холодной обработке металла. В результате изменяются его различные свойства – твердость и прочность повышаются, а удлинением понижаются. Если продолжать обработку, могут произойти трещины, разрывы. Чтобы вернуть стали первоначальные свойства, необходимо вывести структуры из напряженного состояния и придать им вновь устойчивое положение, иными словами, нужна рекристаллизация. Для этого необходима тепловая или термическая обработка металла.

При термической (тепловой) обработке необходимо нагревание металла до определенной температуры, выдержка при этой температуре и затем охлаждение с нужной скоростью. Различают несколько видов термической обработки: отжиг, нормализацию, закалку, отпуск, химико-термическую обработку.

Отжигом называется вид термической обработки, при котором изделия нагревают до определенной температуры, выдерживают определенное время при этой температуре и затем медленно охлаждают, достигая устойчивой равновесной структуры стали.

Основное назначение отжига – получение равновесной структуры, поэтому при отжиге, как правило, детали охлаждают медленно. К примеру, углеродистые стали – со скоростью примерно 200°С, а легированных – 30-100°С/ч.

Отжиг улучшает обрабатываемость, повышает пластичность, уменьшает остаточные напряжения и т.д. Производят его в электрических печах. Обрабатываемый металл нагревают при температурах 650 – 720°С 2 – 3 часа, а затем охлаждают вместе с печью.

В случае нагрева изделия в кузнечном горне, самой хорошей средой охлаждения является сухая, просеянная зола, которую подогревают в горне и закапывают в нее охлаждаемое изделие. Для этой цели используют еще нагретый чистый песок.

В производстве художественных изделий отжиг применяют при ковке, штамповке, дифовке, чеканке.

Во время отжига нужно следить, чтобы не произошло пережога, который вызывает окисление и оплавление границ зерен, резкое падение крепости и пластичности. Иногда изделие совершенно рассыпается.

Структура металла при пережоге не поддается исправлению, изделие подлежит переплавке.

Нормализацией называется вид термической обработки, применяемой в основном для стальных изделий. Изделия нагревают и затем охлаждают на спокойном воздухе.

В зависимости от количества углерода, содержащегося в стали, нормализация вызывает различные измения ее свойств.

Для малоуглеродистых сталей нормализация заменяет отжиг, так как при этом структура получается почти такой же, как и после отжига, однако процесс протекает быстрее и поэтому он более экономичен.

Нормализацию производят для повышения механических свойств стали, а также для улучшения обрабатываемости резанием.

Для высокоуглеродистых, легированных сталей нормализация является по существу закалкой.

Закалкой называют вид термической обработки, при которой изделию придают высокую твердость, упругость и прочность. Однако при закалке с повышением твердости сталь становится более хрупкой. Процесс закалки заключается в нагреве изделия до высокой температуры (740 – 850°С), выдержке и быстром охлаждении до 400 – 450°С с разной скоростью в разных средах – масле, воде, соляных и иных растворах. Как правило, скорость охлаждения должна быть не меньше 150°С в секунду, т.е. охлаждение должно произойти за очень короткий интервал времени – 2 – 3 секунды. Охлаждение ниже 300°С может произойти при любой температуре, так как полученная при закалке структура достаточно устойчива и скорость дальнейшего охлаждения на нее не оказывает влияния.

В зависимости от цвета накала изменяется и приближенная температура стали. Так, при темно-коричневом цвете накала температура стали находится в пределах от 530 до 580°С, при коричнево-красном цвете – 580 – 650 градусов, при темно-вишневом – 650 – 730°С, при светло-красном – 830 – 980 градусов, при оранжевом – 900 – 1050°С, желтый цвет накала возникает при 1050 – 1150°С, светло-желтый – 1150 – 1250°С, ослепительно белый цвет накала возникает при 1250 – 1300°С.

Отпуском называется вид термической обработки, который осуществляют после закалки. Он смягчает действие закалки, повышает вязкость, уменьшает хрупкость и твердость изделия.

Охлаждение может осуществляться на воздухе или в воде. Различают низкий, средний и высокий отпуск.

При низком отпуске закаленное изделие нагревают до 150 – 200°С, что снижает остаточное напряжение и хрупкость, оставляя прежней твердость. Применяется при изготовлении инструментов из углеродистой и легированной стали.

При среднем отпуске закаленное изделие нагревают до 350 – 450°С, что повышает пластичность и упругость, понижает твердость и внутренние напряжения. Используется для опуска пружин, рессор, ударного инструмента.

При высоком отпуске закаленное изделие нагревают до 450 – 650°С.

Для изделий из стали, чувствительной к скорости охлаждения, при изготовлении деталей из улучшенных конструкционных сталей, инструмента из быстрорежущей стали применяют ускоренное охлаждение в воде или масле.

При многократном опуске изделие два-четыре раза нагревают и охлаждают. Этот прием применяют при изготовлении инструмента из быстрорежущей стали.

Для определения температуры при отпуске инструментов пользуются цветами побежалости. Если очищенное от окалины стальное изделие нагреть, то, начиная с температуры 220°С, на нем образуются пленки окислов железа, которые придают изделию различные цвета от светло-желтого до серого.

При светло-желтом цвете побежалости температура изделия нагрева составляет 220°С, при желтом – 230°С, при темно-желтом – 240°С, при коричневом – 255°С, при коричнево-красном – 265°С, при фиолетовом – 285°С, при темно-синем – 300°С, при светло-синем – 325°С, при сером – 330°С.

Таким образом, путем изменения режима термической обработки удается получать различные физико-механические свойства металлов. К основным операциям термической обработки относят отжиг, нормализацию, закалку и отпуск.

Отжиг – термическая обработка заключающаяся в нагреве металла до определенных температур, выдержка и последующего очень медленного охлаждения вместе с печью. Применяют для улучшения обработки металлов резанием, снижения твердости, получения зернистой структуры, а также для снятия напряжений, устраняет частично (или полностью) всякого рода неоднородности, которые были внесены в металл при предшествующих операциях (механическая обработка, обработка давлением, литье, сварка), улучшает структуру стали.

Отжиг первого рода. Это отжиг при котором не происходит фазовых превращений, а если они имеют место, то не оказывают влияния на конечные результаты, предусмотренные его целевым назначением. Различают следующие разновидности отжига первого рода: гомогенизационный и рекристаллизационный. Гомогенизационный – это отжиг с длительной выдержкой при температуре выше 950С (обычно 1100–1200єС) с целью выравнивания химического состава. Рекристаллизационный – это отжиг наклепанной стали при температуре, превышающей температуру начала рекристаллизации, с целью устранения наклепа и получение определенной величины зерна. Отжиг второго рода. Это отжиг, при котором фазовые превращения определяют его целевое назначение. Различают следующие виды: полный, неполный, диффузионный, изотермический, светлый, нормализованный (нормализация), сфероидизирующий (на зернистый перлит). Полный отжиг производят путем нагрева стали на 30–50 °С выше критической точки, выдержкой при этой температуре и медленным охлаждением до 400–500 °С со скоростью 200 °С в час углеродистых сталей, 100°С в час для низколегированных сталей и 50 °С в час для высоколегированных сталей. Структура стали после отжига равновесная, устойчивая. Неполный отжиг производится путем нагрева стали до одной из температур, находящейся в интервале превращений, выдержкой и медленным охлаждением. Неполный отжиг применяют для снижения внутренних напряжений, понижения твердости и улучшения обрабатываемости резанием. Диффузионный отжиг. Металл нагревают до температур 1100–1200С, так как при этом более полно протекают диффузионные процессы, необходимые для выравнивания химического состава. Изотермический отжиг заключается в следующем: сталь нагревают, а затем быстро охлаждают (чаще переносом в другую печь) до температуры, находящейся ниже критической на 50–100С. Нормализация – заключается в нагреве металла до температуры на (30–50) С выше критической точки и последующего охлаждения на воздухе. Высокоуглеродистые стали подвергают нормализации с целью устранения цементитной сетки. Закалка – это нагрев до оптимальной температуры, выдержка и последующее быстрое охлаждение с целью получения неравновесной структуры. В результате закалки повышается прочность и твердость и понижается пластичность стали. Отпуск стали является завершающей операцией термической обработки, формирующей структуру, а следовательно, и свойства стали. Отпуск заключается в нагреве стали до различных температур (в зависимости от вида отпуска, но всегда ниже критической точки), выдержке при этой температуре и охлаждении с разными скоростями. Назначение отпуска – снять внутренние напряжения, возникающие в процессе закалки, и получить необходимую структуру. В зависимости от температуры нагрева закаленной детали различают три вида отпуска: высокий, средний и низкий. Высокий отпуск производится при температурах нагрева выше 350–600 °С, но ниже критической точки; такой отпуск применяется для конструкционных сталей. Средний отпуск производится при температурах нагрева 350 – 500°С; такой отпуск широко применяется для пружинной и рессорной сталей. Низкий отпуск производится при температурах 150–250 °С. Твердость детали после закалки почти не изменяется; низкий отпуск применяется для углеродистых и легированных инструментальных сталей, для которых необходимы высокая твердость и износостойкость. Старение – это процесс изменения свойств сплавов без заметного изменения микроструктуры. Если изменение твердости, пластичности и прочности протекает при комнатной температуре, то такое старение называется естественным. Если же процесс протекает при повышенной температуре, то старение называется искусственным.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: При сдаче лабораторной работы, студент делает вид, что все знает; преподаватель делает вид, что верит ему. 9077 – | 7217 – или читать все.

Термическая обработка сталей – одна из самых важных операций в машиностроении, от правильного проведения которой зависит качество выпускаемой продукции. Закалка и отпуск сталей являются одними из разнообразных видов термообработки металлов.

Тепловое воздействие на металл меняет его свойства и структуру. Это позволяет повысить механические свойства материала, долговечность и надежность изделий, а также уменьшить размеры и массу механизмов и машин. Кроме того, благодаря термообработке, для изготовления различных деталей можно применять более дешевые сплавы.

Также вам не помешает знать, как правильно варить полуавтоматом. Как закалялась сталь

Термообработка стали заключается в тепловом воздействии на металл по определенным режимам ля изменения его структуры и свойств.

К операциям термообработки относятся:

отжиг;
нормализация;
старение;
закалка стали и отпуск стали (и пр.).

Термообработка стали: закалка отпуск – зависит от следующих факторов:

температуры нагрева;
времени (скорости) нагрева;
продолжительности выдержки при заданной температуре;
скорости охлаждения.

Закалка

Закалка стали – это процесс термообработки, суть которого заключается в нагреве стали до температуры выше критической с последующим быстрым охлаждением. В результате этой операции повышаются твердость и прочность стали, а пластичность снижается.

При нагреве и охлаждении сталей происходит перестройка атомной решетки. Критические значения температур у разных марок сталей неодинаковы: они зависят от содержания углерода и легирующих примесей, а также от скорости нагрева и охлаждения.

После закалки сталь становится хрупкой и твердой. Поверхностный слой изделий при нагреве в термических печах покрывается окалиной и обезуглероживается тем более, чем выше температура нагрева и время выдержки в печи. Если детали имеют малый припуск для дальнейшей обработки, то брак этот является неисправимым. Режимы закалки закалки стали зависят от ее состава и технических требований к изделию.

Охлаждать детали при закалке следует быстро, чтобы аустенит не успел превратиться в структуры промежуточные (сорбит или троостит). Необходимая скорость охлаждения обеспечивается посредством выбора охлаждающей среды. При этом чрезмерно быстрое охлаждение приводит к появлению трещин или короблению изделия. Чтобы этого избежать, в интервале температур от 300 до 200 градусов скорость охлаждения надо замедлять, применяя для этого комбинированные методы закалки. Большое значение для уменьшения коробления изделия имеет способ погружения детали в охлаждающую среду.

Нагрев металла

Все способы закалки стали состоят из:

нагрева стали;
последующей выдержки для достижения сквозного прогрева изделия и завершения структурных превращений;
охлаждения с определенной скоростью.

Изделия из углеродистой стали нагревают в камерных печах. Предварительный подогрев в этом случае не требуется, так как эти марки сталей не подвергаются растрескиванию или короблению.

Сложные изделия (например, инструмент, имеющий выступающие тонкие грани или резкие переходы) предварительно подогревают:

в соляных ваннах путем двух-или трехкратного погружения на 2 – 4 секунды;
в отдельных печах до температуры 400 – 500 градусов по Цельсию.

Нагрев всех частей изделия должен протекать равномерно. Если это невозможно обеспечить за один прием (крупные поковки), то делаются две выдержки для сквозного прогрева.

Если в печь помещается только одна деталь, то время нагрева сокращается. Так, например, одна дисковая фреза толщиной 24 мм нагревается в течение 13 минут, а десять таких изделий – в течение 18 минут.

Защита изделия от окалины и обезуглероживания

Для изделий, поверхности которых после термообработки не шлифуются, выгорание углерода и образование окалины недопустимо. Защищают поверхности от подобного брака применением защитных газов, подаваемых в полость электропечи. Разумеется, такой прием возможен только в специальных герметизированных печах. Источником подаваемого в зону нагрева газа служат генераторы защитного газа. Они могут работать на метане, аммиаке и других углеводородных газах.

Если защитная атмосфера отсутствует, то изделия перед нагревом упаковывают в тару и засыпают отработанным карбюризатором, чугунной стружкой (термисту следует знать, что древесный уголь не защищает инструментальные стали от обезуглероживания). Чтобы в тару не попадал воздух, ее обмазывают глиной.

Соляные ванны при нагреве не дают металлу окисляться, но от обезуглероживания не защищают. Поэтому на производстве их раскисляют не менее двух раз в смену бурой, кровяной солью или борной кислотой. Соляные ванны, работающие на температурах 760 – 1000 градусов Цельсия, весьма эффективно раскисляются древесным углем. Для этого стакан, имеющий множество отверстий по всей поверхности, наполняют просушенным углем древесным, закрывают крышкой (чтобы уголь не всплыл) и после подогрева опускают на дно соляной ванны. Сначала появляется значительное количество языков пламени, затем оно уменьшается. Если в течение смены таким способом трижды раскислять ванну, то нагреваемые изделия будут полностью защищены от обезуглероживания.

Степень раскисления соляных ванн проверяется очень просто: обычное лезвие, нагретое в ванне в течение 5 – 7 минут в качественно раскисленной ванне и закаленное в воде, будет ломаться, а не гнуться.

Охлаждающие жидкости

Основной охлаждающей жидкостью для стали является вода. Если в воду добавить небольшое количество солей или мыла, то скорость охлаждения изменится. Поэтому ни в коем случае нельзя использовать закалочный бак для посторонних целей (например, для мытья рук). Для достижения одинаковой твердости на закаленной поверхности необходимо поддерживать температуру охлаждающей жидкости 20 – 30 градусов. Не следует часто менять воду в баке. Совершенно недопустимо охлаждать изделие в проточной воде.

Недостатком водяной закалки является образование трещин и коробления. Поэтому таким методом закаливают изделия только несложной формы или цементированные.

При закалке изделий сложной конфигурации из конструкционной стали применяется пятидесятипроцентный раствор соды каустической (холодный или подогретый до 50 – 60 градусов). Детали, нагретые в соляной ванне и закаленные в этом растворе, получаются светлыми. Нельзя допускать, чтобы температура раствора превышала 60 градусов.

Режимы

Пары, образующиеся при закалке в растворе каустика, вредны для человека, поэтому закалочную ванну обязательно оборудуют вытяжной вентиляцией.

Закалку легированной стали производят в минеральных маслах. Кстати, тонкие изделия из углеродистой стали также проводят в масле. Главное преимущество масляных ванн заключается в том, что скорость охлаждения не зависит от температуры масла: при температуре 20 градусов и 150 градусов изделие будет охлаждаться с одинаковой скоростью.

Следует остерегаться попадания воды в масляную ванну, так как это может привести к растрескиванию изделия. Что интересно: в масле, разогретом до температуры выше 100 градусов, попадание воды не приводит к появлению трещин в металле.

Недостатком масляной ванны является:

выделение вредных газов при закалке;
образование налета на изделии;
склонность масла к воспламеняемости;
постепенное ухудшение закаливающей способности.

Стали с устойчивым аустенитом (например, Х12М) можно охлаждать воздухом, который подают компрессором или вентилятором. При этом важно не допускать попадания в воздухопровод воды: это может привести к образованию трещин на изделии.
Ступенчатая закалка выполняется в горячем масле, расплавленных щелочах, солях легкоплавких.
Прерывистая закалка сталей в двух охлаждающих средах применяется для обработки сложных деталей, изготовленных из углеродистых сталей. Сначала их охлаждают в воде до температуры 250 – 200 градусов, а затем в масле. Изделие выдерживается в воде не более 1 – 2 секунд на каждые 5 – 6 мм толщины. Если время выдержки в воде увеличить, то на изделии неизбежно появятся трещины. Перенос детали из воды в масло следует выполнять очень быстро.

Вам нужно быстро и качественно нарезать металл? Воспользуйтесь плазменной резкой! Как правильно ее выполнять, читайте в этой статье.

Если вас интересует, как сделать токарную обработку металлических изделий, читайте статью по https://elsvarkin.ru/obrabotka-metalla/tokarnaya-obrabotka-metalla-obshhie-svedeniya/ ссылке.

Процесс отпуска

Отпуску подвергаются все закаленные детали. Это делается для снятия внутренних напряжений. В результате отпуска несколько снижается твердость и повышается пластичность стали.

В зависимости от требуемой температуры отпуск производится :

в масляных ваннах;
в селитровых ваннах;
в печах с принудительной воздушной циркуляцией;
в ваннах с расплавленной щелочью.

Температура отпуска зависит от марки стали и требуемой твердости изделия, например, инструмент, для которого необходима твердость HRC 59 – 60, следует отпускать при температуре 150 – 200 градусов. В этом случае внутренние напряжения уменьшаются, а твердость снижается незначительно.

Быстрорежущая сталь отпускается при температуре 540 – 580 градусов. Такой отпуск называют вторичным отвердением, так как в результате твердость изделия повышается.

Изделия можно отпускать на цвет побежалости, нагревая их на электроплитах, в печах, даже в горячем песке. Окисная пленка, которая появляется в результате нагрева, приобретает различные цвета побежалости, зависящие от температуры. Прежде чем приступать к отпуску на один из цветов побежалости, надо очистить поверхность изделия от окалины, нагара масла и т. д.

Обычно после отпуска металл охлаждают на воздухе. Но хромоникелевые стали следует охлаждать в воде или масле, так как медленное охлаждение этих марок приводит к отпускной хрупкости.

Отпуск металла в домашних условиях

Технология закалки и отпуска стали

К операциям термообработки относятся:

отжиг;
нормализация;
старение;
закалка стали и отпуск стали (и пр.).

Термообработка стали: закалка отпуск – зависит от следующих факторов:

температуры нагрева;
времени (скорости) нагрева;
продолжительности выдержки при заданной температуре;
скорости охлаждения.

Нагрев металла

Все способы закалки стали состоят из:

нагрева стали;
последующей выдержки для достижения сквозного прогрева изделия и завершения структурных превращений;
охлаждения с определенной скоростью.

в соляных ваннах путем двух-или трехкратного погружения на 2 – 4 секунды;
в отдельных печах до температуры 400 – 500 градусов по Цельсию.

Защита изделия от окалины и обезуглероживания

Охлаждающие жидкости

При закалке изделий сложной конфигурации из конструкционной стали применяется пятидесятипроцентный раствор соды каустической (холодный или подогретый до 50 – 60 градусов). Детали, нагретые в соляной ванне и закаленные в этом растворе, получаются светлыми. Нельзя допускать, чтобы температура раствора превышала 60 градусов.

Режимы

Недостатком масляной ванны является:

выделение вредных газов при закалке;
образование налета на изделии;
склонность масла к воспламеняемости;
постепенное ухудшение закаливающей способности.

Стали с устойчивым аустенитом (например, Х12М) можно охлаждать воздухом, который подают компрессором или вентилятором. При этом важно не допускать попадания в воздухопровод воды: это может привести к образованию трещин на изделии.
Ступенчатая закалка выполняется в горячем масле, расплавленных щелочах, солях легкоплавких.
Прерывистая закалка сталей в двух охлаждающих средах применяется для обработки сложных деталей, изготовленных из углеродистых сталей. Сначала их охлаждают в воде до температуры 250 – 200 градусов, а затем в масле. Изделие выдерживается в воде не более 1 – 2 секунд на каждые 5 – 6 мм толщины. Если время выдержки в воде увеличить, то на изделии неизбежно появятся трещины. Перенос детали из воды в масло следует выполнять очень быстро.

Процесс отпуска

В зависимости от требуемой температуры отпуск производится :

в масляных ваннах;
в селитровых ваннах;
в печах с принудительной воздушной циркуляцией;
в ваннах с расплавленной щелочью.

Закалка и отпуск металла в домашних условиях — технология и таблицы

В упрощенном виде процесс закаливания металла заключается в повышении температуры образца до больших значений, а потом его охлаждении. Но не все так просто. И это объясняется тем, что различные виды металлов отличаются своей структурой, и соответственно, специфическими свойствами. Поэтому для их закалки и применяются определенные методики (и температуры). О них, а также специфики проведения соответствующих операций мы и поговорим.

Прежде всего, стоит отметить, что термическая обработка (закалка) металлических изделий (или заготовок) производится в двух случаях.

Во-первых , при необходимости повысить прочность материала (в несколько раз). С этим в быту сталкиваются практически все. Например, для «усиления» режущих кромок кухонной утвари (ножи, топорики для рубки мяса) или инструмента (стамески, зубила и тому подобное).

Во-вторых , для придания металлу некоторой пластичности, что значительно облегчает дальнейшую работу с материалом («горячая» ковка). Об этом хорошо известно тем, кто занимается кузнечным делом. Рассмотрим все этапы технологии закаливания металлических изделий в домашних условиях.

Главное условие качественной закалки – его равномерность, без темных пятен на образце (синих или черных). Металл не должен нагреваться до «белого каления». Признак оптимального разогрева – приобретение им ярко-малинового (красного) цвета. Источником тепла может быть что угодно – кузнечный горн, лампа паяльная, эл/плитка, газовая горелка, открытый огонь. Его выбор зависит от той температуры, которой необходимо достичь для данного сорта стали.

Охлаждение

Существует несколько методик проведения данной технологической операции. Оно может быть как резким, так и постепенным, ступенчатым. Специфика определяется видом металла.

Струйная закалка

Используется, если необходимо подвергнуть обработке не весь образец, а отдельный участок поверхности. На него и направляется струя холодной воды.

С одним «охладителем»

Понятно, что предварительно устанавливается подходящая емкость (ведро, бочка, ванна). Как правило, применяется для заготовок из легированной или углеродистой стали.

В качестве «охладителя» используются среды с разной способностью понижать температуру материала. Поэтому процесс является двухступенчатым, так при этом обеспечивается и «отпуск» металла. Например, сначала охлаждение производится в воде, а потом – в масле (например, машинном или минеральном), так как от высокой температуры оно может воспламениться.

Есть и другие способы, но они, как правило, используются мастерами, которые работают на профессиональном уровне и хорошо разбираются в металлах. Например, закалка изотермическая. Нет смысла на них останавливаться подробно, так как сначала придется объяснять, что такое стали мартенситные и аустенитные.

Режимы закалки и отпуска стали

В чем охлаждать?

Мы уже упомянули, что чаще всего это делается при помощи холодной воды и масла. Но это не единственно возможные «охладители». Дело в том, что при такой закалке некоторые сорта стали становятся хрупкими. Поэтому на практике используются и другие среды, способные интенсивно понижать температуру металла.

Например, жидкий сургуч. Он более подходит для работы с плоскими заготовками, которые после доведения их температуры до требуемого значения в него полностью погружаются, причем последовательно, несколько раз подряд, пока масса сургуча полностью не отвердеет.

Мастера в качестве «охладителей» используют и такие вещества, как щелочи, растворы с сильной концентрацией соли и ряд других, даже расплавленный свинец.

Как проверить качество закалки? Есть довольно простой способ – при помощи обыкновенного напильника.

Если он при обработке заготовки буквально «отскакивает» от нее, то получилось «стекло». Такой металл является перекаленным и будет легко крошиться.
А вот «прилипание» инструмента свидетельствует о том, что металл получился мягким («пластилин»), недостаточно закаленным, и прочность изготовленной из него детали вызывает большие сомнения.

Практические рекомендации

Все металлические изделия, с которыми мы сталкиваемся на практике, по своему составу неоднородны. Существует несколько разновидностей стали, и не все их можно подвергать термическому воздействию. К примеру, малоуглеродистая не закаляется.
Если в быту необходимо придать прочности столовому ножу или топору, то не обязательны особые познания в области металлургии. Но начинающему кузнецу стоит напомнить, что перед тем, как приступить к термической обработке заготовки, необходимо разобраться, какой это материал (сорт стали). В этом вам поможет соответствующая справочная таблица, в которой для каждого из них указаны и продолжительность термического воздействия, и температура, и оптимальная методика охлаждения.

Читают сейчас:

Кованые изделия из профильной трубы своими руками: обзор оборудования и характеристик

Основные виды термической обработки стали: отжиг, закалка, отпуск и нормализация

Металлизация отверстий печатных плат в домашних условиях — пошаговая инструкция

3 комментария

Закаливаю отвёртки, бойки молотков и прочие инструменты достаточно давно. Обычно нагреваю их на обычной газовой плите, а рядом предварительно ставлю широкую кастрюлю с холодной водой. Расстояние от горелки до кастрюли должно быть минимальным!

Дело в том, что за тот короткий момент, пока мастер переносит закаливаемое изделие от огня до воды, оно может отпуститься и стать мягким. Советую обратить на данный аспект самое пристальное внимание.

При ремонте часов мне неоднократно приходилось затачивать оси маятника, восстанавливать обломанные цапфы для шестерней. А для этого небольшие участки стальных деталей следует отпускать. Как это сделать в домашних условиях?

Для этого я изготовил медную струбцинку, в которую зажимаю «проблемный» участок оси шестерни, анкера или маятника. Затем нагреваю на обычной газовой горелке струбцинку, жар от которой быстро и равномерно передаётся к необходимому участку стальной оси. После того, как это место становится синим и начинает краснеть, я плавно (чтобы не произошла закалка!) опускаю струбцинку с изделием на поддон плиты, где всё остывает. Изделие стало мягким и готово к обработке!

те кто работает с металлом,они должны знать что следующее поколение не имеет право работать с металлом так как их род может прекратиться а третье поколение будет уже с самым ужасным заболеванием которое придётся лечить всю жизнь,из за того что кое кто всю жизнь выкачивал из себя кальций и фосфор,вдыхая пары металла.и так как из вас никто не ест эти витамины то каждое новое поколение становится всё глупее и глупее так как мозг уменьшался пока не появился самый больной человечек в результате этой самой вредной работы.мы люди с иммунитетом не можем вам помочь так как вы как будто теперь в другой реальности живёте и все наши советы это пустые слова.мы просто смотрим и как бы сканируя вас,видим как вы мучаетесь и уничтожаете своё здоровье

Технология закалки и отпуска стали

К операциям термообработки относятся:

отжиг;
нормализация;
старение;
закалка стали и отпуск стали (и пр.).

Термообработка стали: закалка отпуск – зависит от следующих факторов:

температуры нагрева;
времени (скорости) нагрева;
продолжительности выдержки при заданной температуре;
скорости охлаждения.

Нагрев металла

Все способы закалки стали состоят из:

нагрева стали;
последующей выдержки для достижения сквозного прогрева изделия и завершения структурных превращений;
охлаждения с определенной скоростью.

в соляных ваннах путем двух-или трехкратного погружения на 2 – 4 секунды;
в отдельных печах до температуры 400 – 500 градусов по Цельсию.

Защита изделия от окалины и обезуглероживания

Охлаждающие жидкости

При закалке изделий сложной конфигурации из конструкционной стали применяется пятидесятипроцентный раствор соды каустической (холодный или подогретый до 50 – 60 градусов). Детали, нагретые в соляной ванне и закаленные в этом растворе, получаются светлыми. Нельзя допускать, чтобы температура раствора превышала 60 градусов.

Режимы

Недостатком масляной ванны является:

выделение вредных газов при закалке;
образование налета на изделии;
склонность масла к воспламеняемости;
постепенное ухудшение закаливающей способности.

Стали с устойчивым аустенитом (например, Х12М) можно охлаждать воздухом, который подают компрессором или вентилятором. При этом важно не допускать попадания в воздухопровод воды: это может привести к образованию трещин на изделии.
Ступенчатая закалка выполняется в горячем масле, расплавленных щелочах, солях легкоплавких.
Прерывистая закалка сталей в двух охлаждающих средах применяется для обработки сложных деталей, изготовленных из углеродистых сталей. Сначала их охлаждают в воде до температуры 250 – 200 градусов, а затем в масле. Изделие выдерживается в воде не более 1 – 2 секунд на каждые 5 – 6 мм толщины. Если время выдержки в воде увеличить, то на изделии неизбежно появятся трещины. Перенос детали из воды в масло следует выполнять очень быстро.

Процесс отпуска

В зависимости от требуемой температуры отпуск производится :

в масляных ваннах;
в селитровых ваннах;
в печах с принудительной воздушной циркуляцией;
в ваннах с расплавленной щелочью.

Закалка металла в домашних условиях: закаливаем сталь правильно

Если знать, как закалить металл правильно, то даже в домашних условиях можно повысить твердость изделий из него в два-три раза. Причины, по которым возникает необходимость в этом, могут быть самыми разными. Такая технологическая операция, в частности, требуется в том случае, если металлу надо придать твердость, достаточную для того, чтобы он мог резать стекло.

Закалка металла в домашних условиях

Чаще всего закалить надо режущий инструмент, причем выполняется термическая обработка не только в том случае, если надо увеличить его твердость, но также и тогда, когда данную характеристику требуется уменьшить. Когда твердость инструмента слишком мала, его режущая часть будет заминаться в процессе эксплуатации, если же она высока, то металл будет крошиться под воздействием механических нагрузок.

Немногие знают, что существует простой способ, позволяющий проверить, насколько хорошо закален инструмент из стали, не только в производственных или домашних условиях, но и в магазине, при покупке. Для того чтобы выполнить такую проверку, вам потребуется обычный напильник. Им проводят по режущей части приобретаемого инструмента. Если тот закалили плохо, то напильник будет как будто прилипать к его рабочей части, а в противоположном случае – легко отходить от тестируемого инструмента, при этом рука, в которой находится напильник, не будет чувствовать на поверхности изделия никаких неровностей.

Зависимость твердости стали от режима термобоработки

Если все же так вышло, что в вашем распоряжении оказался инструмент, качество закалки которого вас не устраивает, переживать по этому поводу не стоит. Решается такая проблема достаточно легко: закалить металл можно даже в домашних условиях, не используя для этого сложного оборудования и специальных приспособлений. Однако следует знать, что закалке не поддаются малоуглеродистые стали. В то же время твердость углеродистых и инструментальных стальных сплавов достаточно просто повысить даже в домашних условиях.

Технологические нюансы закалки

Закалка, которая является одним из типов термической обработки металлов, выполняется в два этапа. Сначала металл нагревают до высокой температуры, а затем охлаждают. Различные металлы и даже стали, относящиеся к разным категориям, отличаются друг от друга своей структурой, поэтому режимы выполнения термической обработки у них не совпадают.

Режимы термообработки некоторых цветных сплавов

Термическая обработка металла (закалка, отпуск и др.) может потребоваться для:

его упрочнения и повышения твердости;
улучшения его пластичности, что необходимо при обработке методом пластической деформации.

Закаливают сталь многие специализированные компании, но стоимость этих услуг достаточно высока и зависит от веса детали, которую требуется подвергнуть термической обработке. Именно поэтому целесообразно заняться этим самостоятельно, тем более что сделать это можно даже в домашних условиях.

Если вы решили закалить металл своими силами, очень важно правильно осуществлять такую процедуру, как нагрев. Этот процесс не должен сопровождаться появлением на поверхности изделия черных или синих пятен. О том, что нагрев происходит правильно, свидетельствует ярко-красный цвет металла. Хорошо демонстрирует данный процесс видео, которое поможет вам получить представление о том, до какой степени нагревать металл, подвергаемый термической обработке.

В качестве источника тепла для нагрева до требуемой температуры металлического изделия, которое требуется закалить, можно использовать:

специальную печь, работающую на электричестве;
паяльную лампу;
открытый костер, который можно развести во дворе своего дома или на даче.

Закалка ножа на открытых углях

Выбор источника тепла зависит от того, до какой температуры надо нагреть металл, подвергаемый термической обработке.

Выбор метода охлаждения зависит не только от материала, но также от того, каких результатов нужно добиться. Если, например, закалить надо не все изделие, а только его отдельный участок, то охлаждение также осуществляется точечно, для чего может использоваться струя холодной воды.

Быстрое охлаждение, для которого используется охладитель одного типа, оптимально подходит для того, чтобы закаливать стали, относящиеся к категории углеродистых или легированных. Для выполнения такого охлаждения нужна одна емкость, в качестве которой может использоваться ведро, бочка или даже обычная ванна (все зависит от габаритов обрабатываемого предмета).

Охлаждение заготовки ножа в масле

В том случае, если закалить надо стали других категорий или если кроме закалки требуется выполнить отпуск, применяется двухступенчатая схема охлаждения. При такой схеме нагретое до требуемой температуры изделие сначала охлаждают водой, а затем помещают в минеральное или синтетическое масло, в котором и происходит дальнейшее охлаждение. Ни в коем случае нельзя использовать сразу масляную охлаждающую среду, так как масло может воспламениться.

Для того чтобы правильно подобрать режимы закалки различных марок сталей, следует ориентироваться на специальные таблицы.

Режимы термообработки быстрорежущих сталей

Режимы термической обработки легированных инструментальных сталей

Режимы термической обработки углеродистых инструментальных сталей

Как закалить сталь на открытом огне

Как уже говорилось выше, закалить сталь можно и в домашних условиях, используя для нагрева открытый костер. Начинать такой процесс, естественно, следует с разведения костра, в котором должно образоваться много раскаленных углей. Вам также потребуются две емкости. В одну из них надо налить минеральное или синтетическое масло, а в другую – обычную холодную воду.

Для того чтобы извлекать раскаленное железо из костра, вам понадобятся кузнечные клещи, которые можно заменить любым другим инструментом подобного назначения. После того как все подготовительные работы выполнены, а в костре образовалось достаточное количество раскаленных углей, на них можно уложить предметы, которые требуется закалить.

По цвету образовавшихся углей можно судить о температуре их нагрева. Так, более раскаленными являются угли, поверхность которых имеет ярко-белый цвет. Важно следить и за цветом пламени костра, который свидетельствует о температурном режиме в его внутренней части. Лучше всего, если пламя костра будет окрашено в малиновый, а не белый цвет. В последнем случае, свидетельствующем о слишком высокой температуре пламени, есть риск не только перегреть, но даже сжечь металл, который надо закалить.

Цвета каления стали

За цветом нагреваемого металла также необходимо внимательно следить. В частности, нельзя допустить, чтобы на режущих кромках обрабатываемого инструмента появлялись черные пятна. Посинение металла свидетельствует о том, что он сильно размягчился и стал слишком пластичным. Доводить до такого состояния его нельзя.

После того как изделие прокалится до требуемой степени, можно приступать к следующему этапу – охлаждению. В первую очередь, его опускают в емкость с маслом, причем делают это часто (с периодичностью в 3 секунды) и как можно более резко. Постепенно промежутки между этими погружениями увеличивают. Как только раскаленная сталь утратит яркость своего цвета, можно приступать к ее охлаждению в воде.

Цвета побежалости стали

Есть определенные тонкости при охлаждении закаливаемых сверл. Так, их нельзя опускать в емкость с охлаждающей жидкостью плашмя. Если поступить таким образом, то нижняя часть сверла или любого другого металлического предмета, имеющего вытянутую форму, резко охладится первой, что приведет к ее сжатию. Именно поэтому погружать такие изделия в охлаждающую жидкость необходимо со стороны более широкого конца.

Для термической обработки особых сортов стали и плавки цветных металлов возможностей открытого костра не хватит, так как он не сможет обеспечить нагрев металла до температуры 700–9000. Для таких целей необходимо использовать специальные печи, которые могут быть муфельными или электрическими. Если изготовить в домашних условиях электрическую печь достаточно сложно и затратно, то с нагревательным оборудованием муфельного типа это вполне осуществимо.

Самостоятельное изготовление камеры для закаливания металла

Муфельная печь, которую вполне возможно сделать самостоятельно в домашних условиях, позволяет закалить различные марки стали. Основным компонентом, который потребуется для изготовления этого нагревательного устройства, является огнеупорная глина. Слой такой глины, которой будет покрыта внутренняя часть печи, должен составлять не более 1 см.

Схема камеры для закалки металла: 1 — нихромовая проволока; 2 — внутренняя часть камеры; 3 — наружная часть камеры; 4 — задняя стенка с выводами спирали

Для того чтобы придать будущей печи требуемую конфигурацию и желаемые габариты, лучше всего изготовить форму из картона, пропитанного парафином, на которую и будет наноситься огнеупорная глина. Глина, замешанная с водой до густой однородной массы, наносится на изнаночную сторону картонной формы, от которой она сама отстанет после полного высыхания. Металлические изделия, нагреваемые в таком устройстве, помещаются в него через специальную дверцу, которая тоже изготавливается из огнеупорной глины.

Камеру и дверцу устройства после просушки на открытом воздухе дополнительно просушивают при температуре 100°. После этого их подвергают обжигу в печи, температуру в камере которой постепенно доводят до 900°. Когда они остынут после обжига, их необходимо аккуратно соединить друг с другом, используя слесарные инструменты и наждачную шкурку.

Глиняный нагреватель с замурованной нихромовой спиралью

На поверхность полностью сформированной камеры наматывают нихромовую проволоку, диаметр которой должен составлять 0,75 мм. Первый и последний слой такой намотки необходимо скрутить между собой. Наматывая проволоку на камеру, следует оставлять между ее витками определенное расстояние, которое тоже надо заполнить огнеупорной глиной, чтобы исключить возможность короткого замыкания. После того как слой глины, нанесенный для обеспечения изоляции между витками нихромовой проволоки, засохнет, на поверхность камеры наносится еще один слой глины, толщина которого должна составлять примерно 12 см.

Готовая камера после полного высыхания помещается в корпус из металла, а зазоры между ними засыпаются асбестовой крошкой. Для того чтобы обеспечить доступ к внутренней камере, на металлический корпус печи навешиваются дверцы, отделанные изнутри керамической плиткой. Все имеющиеся зазоры между конструктивными элементами заделываются при помощи огнеупорной глины и асбестовой крошки.

Готовая самодельная камера

Концы нихромовой обмотки камеры, к которым необходимо подвести электрическое питание, выводятся с задней стороны ее металлического каркаса. Чтобы контролировать процессы, происходящие во внутренней части муфельной печи, а также замерять температуру в ней при помощи термопары, в ее передней части необходимо выполнить два отверстия, диаметры которых должны составлять 1 и 2 см соответственно. С лицевой части каркаса такие отверстия будут закрываться специальными стальными шторками. Самодельная конструкция, изготовление которой описано выше, позволяет в домашних условиях закаливать слесарные и режущие инструменты, рабочие элементы штампового оборудования и др.

Самостоятельное изготовление такой печи (как и закалочного оборудования другого типа) позволяет не только получить в свое распоряжение устройство, полностью соответствующее вашим потребностям, но и хорошо сэкономить, так как серийные модели стоит достаточно дорого.

Как правильно самому закалить металл и сталь в домашних условиях: нагрев и отпуск железа в масле своими руками

Процесс термической металлообработки кажется сложным. Но его можно провести даже дома, правда – с дополнительной подготовкой. Перед началом лучше почитать нашу статью о том, как правильно самому закалить деталь или сверло или вал в домашних условиях в масле.

Есть характеристика стали – наследственная и приобретенная зернистость. Размер зерна может быть меньше и больше, а также он меняется под воздействием высоких температур. Насколько быстро – зависит от количества примесей. Нельзя однозначно сказать, какая кристаллическая решетка, какие соединения лучше. В одних случаях от этого зависит прочность, в других пластичность. Этот показатель необходимо менять в зависимости от того, какая обработка предстоит. Если листовую сталь или профиль планируют подвергнуть резке, то следует провести процедуру, приводящую к укрупнению зерна. А если работа предстоит с высокоуглеродистой сталью, то лучше обрабатываются заготовки с мелкозернистой структурой.

Изменить зернистость достаточно трудно. При этом нужно учитывать наследственную склонность. Это не значит, что сплав в любом случае будет иметь крупные зерна, но при одинаковом нагреве двух брусков с различной наследственностью один быстрее другого произведет рост соединений. Поэтому фактор очень важен при подборе нагрева. Так не каждый как правильно закалять металл в домашних условиях можно только выборочно, следует знать химический состав.

Сплав имеет множество примесей. Среди них:

Феррит. Это основополагающий элемент, которого больше всего. Он несет основные свойства, остальные вещества только увеличивают или уменьшают их.
Перлит. Увеличивает твердость и прочность на растяжение и сжатие.
Цементит. Химическая формулы – железо с углеродом. И хоть элемент «С» увеличивает прочностные характеристики, если применять FeC чистым, то можно удивиться его хрупкости.
Графит. Высокоуглеродистые дамасские стали получаются при насыщении этой примесью в момент обработки методом ковки.
Аустенит. Формируется в момент очень высокого нагрева. При этом увеличивается пластичность, а также исчезают магнитные свойства.

Если углерода в составе от 0% до 2,18%, то мы имеет дело со сталью – низкоуглеродистой (до 0,8%) или углеродистой. А если его больше, чем 2,18%, то перед нами прочный чугун. Делаем вывод: характеристики зависят от двух причин:

количество примесей;
степень термальной обработки.

И если первое вы не сможете изменить самостоятельно, то второе – наверняка.

Технологические нюансы: как правильно закаливать металл

Сама процедура включает в себя три шага – нагрев, выдержку и остывание. Оттого, какой результат вы хотите получить и на каком материале работаете, выбирают различные параметры: предел, продолжительность, а также способы охлаждения. Приведем таблицу с несколькими марками стали:

Есть две основные цели термообработки:

повышение прочности – это необходимо для ножей, топоров, сверл и других инструментов, которыми обрабатывают твердые поверхности;
увеличение пластичности изделия. Например перед тем, как ковать или гнуть – применяется скорее не в быту, а при небольшом частном деле.

При проведении технологии нагрева следует следить за цветом заготовки. Он должен быть насыщенно-красным с оранжевым или желтоватым отливом в зависимости от типа. На поверхности не должно образовываться черных или иного цвета пятен.

Как правильно закаливать металл и железо, если нет специальной печи для обжига? Применять паяльную лампу или развести обычный костер – его температура и продолжительность горения достаточно велики для того, чтобы выполнить работу, не превышающую бытовых нужд.

Охлаждение можно проводить различными способами. Если срочно нужно сбить нагрев на одном участке изделия, то можно воспользоваться направленной струей холодной воды. Водное, а значит быстрое, остывание необходимо для легированных и углеродистых сталей. После нагрева следует взять элемент щипцами (если это небольшой нож, топор) и поместить в заранее подготовленную емкость с жидкостью. При отпуске следует охлаждать постепенно – сперва водой, а затем маслом.

И третий вариант – постепенное остывание на свежем воздухе. Тоже эффективный способ, когда нужно оставить небольшой эффект пластичности. Посмотрим видео по этой теме:

Термообработка: как лучше закалить железо в домашних условиях

Это процесс нагрева с дальнейшим охлаждением для изменения свойств. Помещаем в печь обычный сплав, а достаем – закаленный, который менее восприимчив к внешним деформациям. Для чего это нужно? При первичной обработке, например при штамповке, резке или литье, внутри сплава появляются внутренние напряжения, которые очень негативно воздействуют на прочностные характеристики и увеличивают хрупкость. Есть четыре типа термообработки:

Отжиг. Необходим для образования феррита и перлита. Заключается в нагреве в печи до 680-740 градусов, когда уже пройдет порог рекристаллизации. В результате распадаются старые молекулярные связи и образуются новые. Затем следует некоторая выдержка при температурном режиме 400-500, в конце – остывание, медленное, вместе с нагревательным элементом и просто открытыми дверьми.
Нормализация – аналогичная процедуре для снятия внутреннего напряжения, но нагрев – выше, а охлаждение гораздо быстрее.
Закалка. Основной происходящий процесс – изменение зернистости, что приводит к нужным результатам. Остывание очень быстрое, часто в воде или масле.
Отпуск. Бывает в нескольких режимах. О нем поговорим отдельно.

Проверка твердости после закаливания металла в домашних условиях

Привычное для всех в обиходе слово является точным термином и применяется преимущественно к цельным изделиям. Для проверки в поверхность вдавливается шарик или конус из инструментальной стали, а дальше по формулам производится расчет в зависимости от того, насколько глубокий след остался и какая сила была приложена. Есть еще один вариант – прибор Роквелла, но его использование дома или в квартире практически невозможно.

Единица измерения твердости – HRC. Для сравнения значений:

нож кухонный, крепкий, дорогой — от 55 до 63;
мелкие шестеренки в машинух — от 52 до 58;
наконечники, инструменты для дрели, сверла — от 60 и выше.

Закалка и отпуск металла в домашних условиях своими руками в масле

Для закалки углеродистых и легированных сталей, лучше всего использовать масляную жидкость. Причины следующие:

на поверхности заготовки не находится пузырьки;
поток стимулирует более активную теплоотдачу;
чтобы не менять тару, чтобы получить две ступени остывания.

Есть специальный аппарат – пирометр – он напоминает градусник, но измерения проводят без непосредственного контакта. Он дорогостоящий, поэтому для домашней работы покупать его не стоит. Посмотрим таблицу цветов, как по ней определять температуру:

особенности и виды. Отжиг, нормализация, закалка, отпуск поковки

После того, как поковка прошла предварительную (механическую) обработку, ее подвергают окончательной термообработке. Благодаря специальным режимам нагрева и охлаждения заготовок, они приобретают специфические характеристики: повышенную прочность, износостойкость, пластичность и т. д.

Виды и особенности термической обработки поковок

Металлопрокат в целом и изделия из поковок в частности могут подвергать таким видам термообработки:

отжиг;
нормализация;
закалка;
отпуск.

Отжиг – это нагрев стали до температуры фазового превращения с последующим постепенным охлаждением. Отжиг бывает полным и неполным. При полном отжиге изделие нагревают до температуры, на 30-50 градусов выше перехода в аустенитную фазу. Затем его некоторое время выдерживают при данной температуре, после чего медленно охлаждают. В итоге сталь становится более пластичной, а ее твердость и прочность снижаются.

При неполном отжиге поковку прогревают до температуры чуть выше 723°C. Это позволяет устранить внутренние напряжения материала и улучшить его обрабатываемость.

Нормализация – это процесс нагрева поковки до температуры, на 50-60°C превышающей точку аустенитного превращения с непродолжительной выдержкой и охлаждением на воздухе. Благодаря нормализации удается получить сталь с мелкозернистой структурой. Такие изделия характеризуются высокой чистотой поверхности. Также они хорошо режутся.

Закалка – это нагрев заготовки до температуры, превышающей точку аустенитного превращения на 30-70°C с последующей выдержкой и быстрым охлаждением. Продолжительность выдержки должна быть достаточной для завершения фазового перехода. Охлаждение осуществляется посредством применения воды либо масла. Закаленная сталь характеризуется очень высокой прочностью и твердостью, однако в ней возникают сильные внутренние напряжения, делающие ее очень хрупкой. Поэтому после закалки поковку обязательно подвергают отпуску.

Отпуск бывает низким, средним и высоким. При низком поковку нагревают до температуры 150-250°C и выдерживают некоторое время. Это помогает снять внутренние напряжения со стали, однако в таком случае изделие будет плохо выдерживать динамические (ударные) нагрузки. Поэтому такую обработку используют лишь для получения режущего и измерительного оборудования.

Средний отпуск осуществляется при 350-500°C, в итоге сталь характеризуется высокой упругостью. Поэтому среднему отпуску подвергают пружины и рессоры. Высокий отпуск полностью снимает внутренние напряжения в материале, придавая ему хорошие пластичные свойства. К сожалению, при этом заметно снижается прочность стали. Температура высокого отпуска – 500-680°C.

Комбинация закалки и отпуска – наиболее распространенный вариант термообработки. Именно он позволяет получить поковки с оптимальным сочетанием механических характеристик.

Закалка и отпуск

ФАЙЛ PDF – ЩЕЛКНИТЕ ЗДЕСЬ ДЛЯ ПЕЧАТИ

Сталь можно обработать интенсивным нагревом, чтобы разные свойства твердости и мягкости. Это зависит от количество углерода в стали (закаливать можно только высокоуглеродистую сталь и закаленный). СОДЕРЖАНИЕ УГЛЕРОДА В СТАЛИ: Низкоуглеродистая сталь: 0.4% углеродистая, среднеуглеродистая сталь примерно 0,8% углерода, высокоуглеродистая сталь примерно 1,2% углерода (эта сталь также известна как инструментальная сталь и включает в себя серебряную сталь и калибровочную пластину). Низкоуглеродистая сталь и средняя углеродистая сталь не имеет достаточно углерода, чтобы изменить свою кристаллическую структуру и, следовательно, не могут быть закалены и улучшены. Середина углеродистая сталь может стать немного тверже, хотя ее нельзя закалить до место, где его нельзя подпилить или разрезать ножовкой (классический проверка того, была ли сталь закалена). Если сталь нагревается пока он не загорится красным и сразу не погаснет в чистой воде, он становится очень твердым, но при этом хрупким. Это означает, что он может сломаться или щелкнуть, если оказывается под сильным давлением. С другой стороны, если докрасна стали дать медленно остыть, полученную сталь будет легче вырезать, придать форму и подпилить, так как он будет относительно мягким. Однако промышленная термообработка стали – очень сложная и точная наука.
В школьной мастерской самая термообработка металлов происходит на паяльном поде. Вращающийся стол и огнеупорные кирпичи существенный. Огненные кирпичи отражают сильный жар обратно на металл. нагревается. Это достигается расположением кирпичей полукругом. за нагреваемым металлом. Без кирпичей тепло уходило бы и это ограничило бы достижимую температуру.


ЗАКАЛКА И ОТПУСК

Термообработка стали в школьной мастерской обычно двухэтапный процесс.Например, если высокоуглеродистая сталь или серебро изготовлено стальное лезвие отвертки, в какой-то момент оно будет должны быть закалены, чтобы предотвратить его износ при использовании. На С другой стороны, его придется закалить. Этот второй процесс нагрева немного снижает твердость, но делает сталь более жесткой. Это также значительно снижает хрупкость стали, так что она не легко ломается. Весь процесс называется закалкой и отпуском.
ПЕРВЫЙ ЭТАП: Винт приводное лезвие нагревается, сначала медленно, нагревая все лезвие. Затем тепло концентрируется на кончике лезвия. Этот постепенно становится докрасна.
ВТОРОЙ ЭТАП: Винт Отводное лезвие быстро извлекается из пайки с помощью кузнецов щипцы и погрузили в чистую холодную воду.Пар выкипает из воды так как сталь быстро остывает. На этом этапе лезвие очень твердое, но хрупкие и легко ломаются.



ТРЕТЬЯ ЭТАП: Винт Отводное лезвие очищается наждачной бумагой и снова нагревается на пайке. очаг.Тепло сосредоточено на конце стального лезвия. Сталь за ним нужно очень внимательно следить, так как он довольно быстро меняет цвет. А синяя полоса тепла появится около конца лезвия, и оно движется по направлению к кончику по мере повышения температуры вдоль лезвия. Когда линия синего цвета достигает кончика паяльная горелка выключается. Синий указывает правильную температуру отпуска.
ЧЕТВЕРТАЯ ЭТАП: Винт Лезвие привода размещается на стальной поверхности, например на поверхности наковальни.Этот отводит тепло и обеспечивает медленное охлаждение отвертки лезвие. В холодном состоянии лезвие должно быть прочным, износостойким и вряд ли сломается или сломается. Это связано с процессом закалки.



ПОЛЕЗНЫЕ ЦВЕТОВЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ТЕМПЕРАТУРА

При нагреве стали на поде пайки цвет происходят изменения.Их можно использовать для обозначения температуры металл. Таблица напротив является приблизительным ориентиром.

В таблице напротив указаны температуры и соответствующие цвета, необходимые при закалке стали для определенных целей. Например, при изготовлении токарных инструментов по дереву их необходимо нагреть до коричневый цвет, при закалке.

ВОПРОСЫ: 1. Нарисуйте последовательность диаграмм, изображающих закалку и отпуск высокая углеродистая сталь.

НАЖМИТЕ ЗДЕСЬ ДЛЯ ОБОРУДОВАНИЯ И ИНДЕКС ПРОЦЕССОВ

Отжиг и отпуск | Специальная обработка стали

❮ Вернуться в блог

Отжиг и отпуск

24 февраля 2020

Для стальных изделий доступны различные процессы термообработки стали.Отжиг стали и закалка стали – два широко используемых метода. Независимо от того, создаете ли вы новый продукт или ищете способы повысить эффективность существующей производственной линии, сравните различия между отжигом и отпуском и определите, какой вариант подходит для вашей компании. Изучите эти две популярные услуги и узнайте, почему Specialty Steel Treatment является вашим лучшим поставщиком услуг отопления.

Сравнение тепла Лечебные процедуры

Услуги термической обработки используются для изменения свойств сталь и другие металлы.Вот основные свойства, которые можно изменить в зависимости от выбранного лечения:

Твердость
Прочность
Пластичность
Формуемость
Ковкость
Обрабатываемость

При обработке используются различные температуры нагрева, скорости нагрева, методы охлаждения и скорости охлаждения для получения резко измененных результатов. Обработка стали требует точного контроля каждой переменной для бескомпромиссного качественный.

Отжиг и отпуск – это всего лишь две услуги термообработки, предлагаемые ведущими поставщиками услуг.В Specialty Steel Treating мы также предлагаем цементацию, дисперсионную закалку, закалку в масле и многое другое.

Хотя между Отжиг и отпуск, эти услуги также имеют несколько перекрывающих друг друга функций. Оба увеличивают проводимость, долговечность и чистоту стали. Однако отжиг снижает твердость, а отпуск увеличивает стойкость к истиранию. Как только вы урегулируете на одной услуге термообработки есть разные сорта и области применения в каждой широкой категории.

Преимущества отжига

Сталь для отжига имеет пониженную твердость и повышенную проводимость. Отожженная сталь использует экспертный контроль медленного, устойчивого охлаждения. процесс создания этих востребованных функций.

Процесс начинается с нагрева стали до определенного температура в течение точного периода времени. После того, как процесс нагрева По окончании процесса отжига требуется постепенное охлаждение. Даже охлаждение период необходимо тщательно контролировать, чтобы гарантировать завершение процесса эффективно.

Отожженная сталь

не только более пластичная и мягкая, но и многие исходные примеси в зерне удалены. Отжиг – это конкурентоспособный вариант для промышленного оборудования, требующего чистого, точного компоненты с достаточной прочностью.

Процесс отжига отлично подходит для сварных конструкций, проводка и листовой металл. Если металл не охлаждается должным образом в кондиционированном атмосфере, это может повлиять на качество отожженной стали. Работа с поставщик качественных услуг, который может обсудить различия между отжигом, услуги по нормализации, отпуску и др. термообработке.

Преимущества закалки

Tempering использует те же три основных этапа, но создает уникальные особенности вашей стальной заготовки или компонента промышленного оборудования. Темперирование создает прочную, долговечную сталь, которую легко сваривать, более пластичную и стойкую истиранию.

Кусок закаленной стали обычно нагревается до нижнего предела. критическая температура сплава. Обычно это от 400 до 1300 градусов по Фаренгейту. После нагрева заготовка быстро охлаждается.Как отжиг, отпуск требует высокой точности температуры, времени и охлаждения Особенности.

Правильно закаленная сталь также снижает содержание примесей в сталь. Для сварки необходим компонент из более чистой и прочной стали. Без закалка стали перед сваркой. Ваша сварная сталь может быстро деформироваться, покоробиться. и получить повреждения.

В результате отпуска получают сталь с оценкой от 80 до 400 сорт. Используйте закаленную сталь, чтобы создать режущую кромку для пил и сверл, а также прочный резервуар для хранения, вкладыши для самосвалов и прицепов и даже строительство строительство.Работайте с нашей командой в Specialty Steel Treatmenting, чтобы определить идеальная марка стали для вашего конкретного проекта.

Узнать больше о Качественная термообработка сегодня

Работайте с командой, приверженной качеству лечебных услуг. В основе всего, что мы делаем, мы ставим производительность, совершенствование и целостность.

Запросите расценки сегодня у Specialty Steel Treating, чтобы узнать больше о наших услугах по отжигу и отпуску стали. Мы работаем с широким спектром отраслей, чтобы поставлять лучшие в отрасли продукты, запасные части и новое оборудование.

Закалка инструментальной стали

Закалка включает контролируемый нагрев до критической температуры, определяемой типом стали (в диапазоне 760-1300 ° C), с последующим контролируемым охлаждением. В зависимости от типа материала подходящая скорость охлаждения варьируется от очень быстрой (охлаждение водой) до очень медленной (охлаждение на воздухе). Отпуск включает повторный нагрев закаленного инструмента / матрицы до температуры 150-675 ° C, в зависимости от типа стали. Процесс, который контролирует конечные свойства при снятии напряжений после закалки, отпуска может быть сложным; некоторые стали необходимо подвергать многократному отпуску.

Термическая обработка для достижения оптимальных свойств с точки зрения твердости, прочности, вязкости и износостойкости.

ЧТО ТАКОЕ СТАЛЬ?

Сталь

для инструментальной и штамповой стали рассматривается в BS 4659: 1989, хотя также используется и американская номенклатура, и множество торговых наименований. Эти специально разработанные стали, доступные в высококачественных марках, можно сгруппировать в широком смысле в соответствии с их предполагаемым применением:

Быстрорежущие стали (серии BM и BT в BS 4659) для сверления / резки со способностью сохранять жаропрочность.
Стали для холодной обработки (серии BA, BD и BO) для штамповки, вырубки, прессования и формовки.
Стали для горячей обработки (серия BH) для горячей штамповки и точного литья под давлением.
Стали для формования пластмасс (серия BP) для формования пластмасс и полированные штампы, где требуется прочность.
Сталь ударопрочная (серия BS) для долот, пуансонов и инструментов, подверженных ударным нагрузкам.
Молотковая штамповая сталь для холодной ковки, ковки и штамповки.

ЧТО ТАКОЕ ПРОЦЕДУРЫ?

Вся инструментальная и штамповая сталь должна подвергаться термообработке для достижения оптимальных свойств с точки зрения твердости, прочности, вязкости и износостойкости. Почти все закалены и отпущены.

Закалка
включает контролируемый нагрев до критической температуры, определяемой типом стали (в диапазоне 760–1300 ° C), с последующим контролируемым охлаждением. В зависимости от типа материала подходящая скорость охлаждения варьируется от очень быстрой (охлаждение водой) до очень медленной (охлаждение на воздухе).
Закалка
включает повторный нагрев закаленного инструмента / матрицы до температуры 150-675 ° C, в зависимости от типа стали. Процесс, который контролирует конечные свойства при снятии напряжений после закалки, отпуска может быть сложным; некоторые стали необходимо подвергать многократному отпуску.

В некоторых случаях обработка при температуре ниже нуля может быть включена в цикл закалки и отпуска, чтобы развить максимальную твердость и оптимизировать размерную и металлургическую стабильность.

КАКОВЫ ВАРИАНТЫ ОБРАБОТКИ?

Большинство инструментов и штампов необходимо защищать от окисления и обезуглероживания во время обработки. В установке для термообработки используются четыре основных типа печи с различными технологическими средами, чтобы удовлетворить это требование:

Соляные ванны традиционный способ обработки всего диапазона инструментальных сталей с жестким контролем.
Псевдоожиженные слои – более новая разработка, способная обрабатывать широкий спектр инструментальных сталей, кроме тех, которые требуют высоких температур закалки.
Печи герметичной закалки Области применения ограничены более низкими температурами закалки и выбором закалки в масле или охлаждения «неподвижным» газом.
Вакуумные печи самый чистый путь, в основном использующий закалку газом; недавнее внедрение закалки газом под высоким давлением расширило спектр сталей, которые можно успешно обрабатывать.

В таблице перечислены возможности этих печей по отношению к некоторым обычно используемым сталям BS 4659.

Марка стали	Соляные ванны	Вакуумные печи	Псевдоожиженные слои	Печи герметичной закалки
BA2	✔	✔	✔	–
БД2	✔	✔	✔	л
БД3	✔	л	✔	л
БО1	✔	л	✔	✔
БО2	✔	л	✔	✔
BS1	✔	л	✔	✔
BW2	✔	–	✔ *	–
BP20	✔	л	✔	✔
Bh21	✔	✔	✔	–
Bh22	✔	✔	✔	–
Bh23	✔	✔	✔	–
BM1	✔	✔ *	–	–
BM2	✔	✔ *	–	–
BM15	✔	✔ *	–	–
BT1	✔	л *	–	–
BT15	✔	л *	–	–

Ключ: ✔ = возможность; = не способен; L = ограниченные возможности; * = обратиться к специалисту по термообработке

КАКОВЫ ОГРАНИЧЕНИЯ?

Прокаливаемость
Способность стали закаливаться по глубине, упрочняемость может широко варьироваться в зависимости от типа используемой инструментальной стали.Например, марки BW с низкой закаливаемой способностью затвердевают только на глубину нескольких миллиметров даже при жесткой закалке в воде, в то время как стали с высокой закаливаемой способностью, такие как марки BH, могут затвердевать через сечение более 1 метра при газовой закалке. . Принимая во внимание размер сечения, закаливаемость стали может ограничивать выбор маршрута обработки. Рекомендуется на ранней стадии обсудить требования с термообработчиком.
Температура застывания
Некоторые быстрорежущие стали требуют чрезвычайно высоких температур закалки, что может ограничивать варианты технологического маршрута.
Физический размер
Печи для термообработки по контракту бывают разных размеров, как и работы заказчика. Всегда проверяйте наличие подходящей мощности на ранней стадии.

КАКИЕ ПРОБЛЕМЫ МОГУТ ВОЗНИКНОВИТЬ?

Искажения
Деформация закаленных и отпущенных инструментов и штампов может быть вызвана множеством факторов. Многие из них находятся вне контроля специалиста по термообработке, который поэтому не может принять на себя ответственность за его прогноз или его последствия.Сложные формы и резкие изменения сечения вызовут напряжение и, следовательно, деформацию во время быстрого охлаждения для упрочнения. Если невозможно избежать таких концентраторов напряжения, выберите сталь с высокой закаливаемой способностью, чтобы можно было использовать более низкие скорости охлаждения. Возможность деформации также можно уменьшить, указав снятие напряжений перед окончательной обработкой.
Растрескивание
Растрескивание обычно возникает из-за таких факторов, как:
- • Некачественная или неподходящая сталь.
- • Дефекты стали.
- • Обезуглероживание – обычно из-за недостаточного или неравномерного съема металла при первичной обработке «черной» заготовки.
- • Плохой дизайн и выбор материалов.
- • Некачественные методы последующей термообработки, например неправильное шлифование или электроэрозионная обработка.
- • Неправильная термообработка.

Последнее не должно происходить, если используется специальный термообработчик. Они также посоветуют избегать других факторов, если проконсультироваться с ними на ранней стадии.

КАК ОБЕСПЕЧИТЬ УСПЕШНОЕ ЛЕЧЕНИЕ?

Используйте сталь хорошего качества от надежного поставщика.
Сделайте дизайн для термообработки, исключив такие особенности, как острые углы и резкие изменения сечения.
Обязательно поговорите со своим термообработчиком, прежде чем будет принято решение о конструкции и технических характеристиках.
Укажите сталь, способную обеспечить требуемую твердость в соответствующем размере сечения.
Удалите все «черные» и обезуглероженные слои и дефекты поверхности – убедитесь, что исходный размер сечения достаточно большой, чтобы это было возможно.
Рассмотрите возможность промежуточного снятия напряжения, чтобы свести к минимуму деформацию.
При изготовлении инструмента / матрицы допускайте любое шлифование после термообработки и т. Д.
Используйте специальный аппарат для термообработки инструментальной стали.
Убедитесь, что все ваши требования указаны правильно.

КАК УКАЗАТЬ?

Если вы сомневаетесь, проконсультируйтесь с вашим специалистом по термообработке перед составлением спецификации. Всегда включать:

Используемый материал с указанием марки BS, другого стандартного обозначения или торговой марки.
Требуемая твердость (HRC, HB или HV), исходя из реалистичного диапазона .
Требуемый способ обработки, если это необходимо (например, «вакуумная обработка» или «обработка в соляной ванне»).
Любые особые требования (например, «область, которая должна быть мягкой», «прессовать, чтобы оставаться плоской»).
Любая область, в которой необходимо или нельзя проводить тестирование.
Любые особые требования к сертификации или тестированию.

Куда мне пойти?

Свяжитесь с Национальным центром термической обработки Limited по телефону 045

0 или по электронной почте info @ nhtc.т.е.

Важно задействовать вашего термообработчика на ранней стадии до начала производства.

Эта таблица данных составлена добросовестно исключительно для того, чтобы помочь другим оценить описанные методы термообработки. Пользователи делают это исключительно на свой страх и риск. NHTC не несет ответственности за любые последствия такого использования. Таблицы данных не могут использоваться в договорных целях ни прямо, ни косвенно.

Термическая обработка для снятия напряжений | Поиск методов термической обработки стали для ковки

Термическая обработка используется для изменения и улучшения физических свойств данного материала с использованием печи для термообработки.Типичные методы термообработки стальных поковок включают отжиг, нормализацию, закалку и отпуск. Дисперсионное упрочнение применяется к суперсплавам, титану и некоторым нержавеющим сталям PH.

Отжиг

Отжиг – это довольно общий термин, который заключается в нагреве металла до температуры, превышающей верхнюю критическую температуру, с последующим очень медленным охлаждением со скоростью, обеспечивающей улучшенную микроструктуру. Скорость охлаждения для отжига обычно низкая.Отжиг чаще всего используется для размягчения металла с целью улучшения обрабатываемости и получения однородной микроструктуры.

Нормализация

Нормализация – это метод, используемый в кузнечной термообработке для обеспечения однородности размера зерен по всему металлу сплава. При нормализации металл нагревается до температуры чуть выше его верхней критической точки, а затем выдерживается достаточно долго для образования более мелких и более однородных металлических зерен. Это преобразование называется измельчением зерна и приводит к образованию более однородного куска металла, улучшающего прочность и ударную вязкость.После того, как стальная деталь нагревается до температуры выше ее критической точки, ее охлаждают на воздухе до тех пор, пока она не упадет до комнатной температуры.
Более неинформированные и мелкие металлические зерна также могут улучшить реакцию поковки на дальнейшую термообработку.

Снятие напряжения

Снятие напряжений – это метод ковки для снятия или уменьшения внутренних напряжений в металле. Эти напряжения могут быть вызваны рядом причин, от холодной обработки до неравномерного охлаждения после ковки. Снятие напряжений при ковке обычно достигается путем нагрева металла до температуры ниже нижней критической и затем равномерного охлаждения.

Закалка

При закалке металл нагревается выше верхней критической температуры, а затем быстро охлаждается. В зависимости от сплава и других соображений, таких как обеспечение максимальной твердости по сравнению с растрескиванием и деформацией, охлаждение может осуществляться разными методами охлаждения. Скорость охлаждения для различных методов закалки, от самой быстрой до самой медленной, – это рассол, полимер, пресная вода, масло и нагнетаемый воздух. Правильная закалка важна, потому что слишком быстрая закалка некоторых сталей может привести к растрескиванию.

При быстром охлаждении сплав превращается в мартенсит, твердую хрупкую кристаллическую структуру. Закаленная твердость металла зависит от его химического состава и способа закалки. Как правило, вскоре после закалки детали подвергаются отпуску.

Закалка

Незаконченная мартенситная сталь очень твердая, но слишком хрупкая, чтобы ее можно было использовать практически для любых целей. Отпуск используется для достижения требуемого сочетания твердости, прочности и вязкости или для уменьшения хрупкости полностью закаленных сталей.Комбинация закалки и отпуска при ковке важна для изготовления прочных деталей.

Закалка эффективна для снятия напряжений, вызванных закалкой, в дополнение к снижению твердости до определенного диапазона. Он также используется для удовлетворения определенных требований к механическим свойствам некоторых сталей. Отпуск – это процесс повторного нагрева стали при относительно низкой температуре, при этом время контролируется для получения окончательных требований к свойствам конкретной стали. В результате получается компонент с соответствующим сочетанием твердости, прочности и вязкости для предполагаемого применения.

Canton Drop Forge специализируется на термообработке в дополнение к поковкам с открытой и закрытой штамповкой на многих рынках. Свяжитесь с нами сегодня, чтобы обсудить потребности вашего продукта.

Что такое закалка? | Процесс закалки и продукты, которые вы используете

Мы не часто задаемся вопросом, достаточно ли тверды наши сверла для работы или наши пружины матрасов будут удерживать нас – мы просто ожидаем, что они сработают, когда мы их используем. Но что делает сверло достаточно твердым, чтобы просверливать дерево и другие поверхности, не ломаясь? Процесс термообработки, известный как отпуск, является одним из шагов, которые делают это возможным.

Что такое закалка?

Короче говоря, отпуск – это термическая обработка, повышающая ударную вязкость некоторых металлов, а именно сплавов на основе железа. Сталь нагревается до определенной температуры (известной как критическая точка), а затем охлаждается воздухом. Температура, при которой закаляется предмет, полностью зависит от применения и желаемого результата металла: сверла должны закаляться при более низкой температуре, чем пружина матраса.

Закалка – это всего лишь один из вариантов термообработки металлов.Некоторые другие варианты – отжиг и нормализация. Однако каждый процесс приводит к разным результатам. Закаливание лучше всего применять к изделиям, которые подвергаются большим нагрузкам, не только к сверлам и пружинам (упомянутым выше), но также к ножам, болтам, гайкам, винтам, шайбам и многим другим обычным изделиям.

Однако, прежде чем начнется отпуск, сталь уже прошла еще одну термообработку, известную как закалка. Процесс закалки-отпуска состоит из четырех этапов. Сначала сталь нагревается выше критической точки.Затем сталь закаливают в воде или масле. Это упрочняет сталь, но также делает ее чрезвычайно хрупкой. Здесь на помощь приходит отпуск. Затем сталь отпускается и, наконец, повторно закаливается путем охлаждения на воздухе. Процесс отпуска с последующим охлаждением преобразует сталь в металлургическом отношении и снижает твердость до желаемого уровня, в результате чего получается очень прочный, вязкий материал с нужной твердостью.

Преимущества процесса закалки

Отпускная термообработка – это необходимый процесс при производстве стальных изделий.Преимущества темперирования важны для улучшения не только удобства использования продукта, но и его долговечности.

Преимущества закалки металла:

Структурная устойчивость
Обрабатываемость
Пластичность
Прочность
Срок службы
Свариваемость

Wisconsin Oven – ведущий производитель промышленных печей для термообработки и закалочных печей. Доступный в десяти стандартных и нестандартных размерах, Wisconsin Oven имеет закалочную печь для удовлетворения ваших конкретных технологических потребностей.Для получения дополнительной информации о духовых шкафах Wisconsin Oven посетите наш веб-сайт или свяжитесь с нами по телефону (262) 642-3938. Чтобы быть в курсе последних новостей о компании и отрасли, посетите страницы нашей компании в Facebook, Twitter и LinkedIn.

Закалка и отпуск в одной камере

Закалка закаленных сталей – один из наиболее важных процессов термообработки, используемых при производстве деталей. Индукционный отпуск обеспечивает твердость и механические свойства, аналогичные тем, которые получаются при обычном отпуске в печи.Развитие производства ячеек привело к объединению индукционной закалки и отпуска в той же производственной ячейке, где выполняются другие производственные операции, такие как резка стали, шлифование, механическая обработка и сверление. Таким образом, детали изготавливаются полностью, включая термообработку в ячейке, по одной детали за раз. Это поддается бережливому производству. Временные циклы закалки и отпуска имеют гораздо меньшую продолжительность, чем другие процессы в ячейке. Оптические пирометры часто используются для измерения температуры поверхности деталей, достигаемой во время закалки и отпуска, и хранятся в компьютере для использования в расчетах статистического контроля процесса (SPC).

Способы закалки

Существует пять методов индукционной закалки: однократная, непрерывная прогрессивная, вертикальная развертка, конвейерная закалка и закалка в провисе.

Одиночный нагрев или статический нагрев для закалки лучше всего использовать для коротких деталей или там, где необходимо закалить узкую зону. В этом методе используются отдельные источники питания и катушки как для процесса закалки, так и для процесса отпуска. Перед запуском цикла отпуска заготовке необходимо дать полностью остыть до температуры ниже 150 ° F.

Непрерывная прогрессивная обработка используется для обработки закаленных и отпущенных прутков и труб (см. Изображение 1). Детали длиной от 8 до 24 футов обычно обрабатываются встык. Эти индукционные системы распространены в крупных производственных цехах. При этом связка незакаленных стержней, трубы или трубок индексируется для положительного привода, и отдельные части проходят через серию индукционных катушек с контролируемой скоростью движения. При перемещении по змеевикам детали слегка поворачиваются, пока не достигнут температуры аустенизации (приблизительно 1700 ° F), а затем проходят через серию закалочных камер для охлаждения.После охлаждения они проходят через ряд низкочастотных индукционных катушек меньшей мощности с той же скоростью поступательного движения. После нагрева для отпуска заготовки индексируются на столе медленного охлаждения, а затем в окончательную сборку. Усовершенствованные компьютерные средства управления в сочетании с оптическими пирометрами обеспечивают повторяемость процесса, поскольку все рецепты процесса и контрольные пределы сохраняются в компьютере для каждого типа и диаметра материала.

Изображение 1: Сплошной пруток постепенно нагревается с помощью серии индукционных катушек до температуры аустенизации перед закалкой и отпуском.

Вертикальное сканирование обычно используется для индукционной закалки заготовки за один проход. Второе сканирование затем используется для индукционного отпуска после того, как температура заготовки стабилизируется ниже 150 ° F. Закалка не включается во время цикла отпуска, чтобы позволить теплу проникнуть глубже, чем в исходном цикле закалки. Второй проход для закалки использует только около 30 процентов мощности, используемой для закалки, и более медленную (30-50 процентов) скорость сканирования, чем при закалке.

Конвейер темперирования использует змеевик канального типа с очень низкой плотностью мощности в течение длительного периода времени (см. Изображение 2).Катушка использует отдельный источник питания и более низкую частоту, чем используется для закалки. После того, как деталь затвердеет и температура детали выровняется с температурой закалочной среды, деталь поступает на конвейер с контролируемой скоростью поступательного движения и повторно нагревается до требуемой температуры отпуска. Обычно на конвейере в шпильке или канальном змеевике одновременно нагревается более одной детали, при этом питание остается включенным. Низкая удельная мощность позволяет выравнивать температуру по всей детали за счет теплопроводности.

Изображение 2: Канальная катушка использует отдельный низкочастотный источник питания для одновременного нагрева нескольких деталей, пока они продвигаются вперед по конвейеру.

Закалка провисания (оставляющая остаточное тепло от процесса закалки в заготовке) регулярно используется в одиночных дробилках большого диаметра и в горизонтальных сканерах. При однократном упрочнении больших деталей в детали присутствует значительное количество тепла. Объем и время закалки распылением контролируются для получения полностью трансформированной микроструктуры, в которой закалка прекращается и позволяет теплу от субкорпуса возвращаться к упрочненному корпусу для снижения напряжения и твердости.

Например, штоки цилиндров из углеродистой стали SAE 1045 подвергаются индукционной закалке с использованием горизонтального сканера. Типичная глубина корпуса составляет от 1,5 до 2,5 мм. Поступательное движение стержня через закалку со скоростью до 3 дюймов в секунду позволяет контролировать температуру на выходе стержня в диапазоне 350 ° F для снижения твердости после закалки с 64 до 60 HRC. В этом методе используется остаточное тепло, и дальнейший отпуск не требуется. Жесткий контроль температуры закалки, давления закалки и потока закалки осуществляется с помощью компьютера и ПЛК.Чем больше диаметр, тем легче контролировать температуру на выходе. Сложнее контролировать стержни меньшего диаметра, потому что они имеют меньше общего остаточного тепла и, следовательно, меньшее окно процесса.

Нормализационная термическая обработка, базовая | Закалка стали и металла Seattle WA

Термины и определения процесса термообработки

Что такое термическая обработка?

Определение термической обработки – Процесс, используемый для изменения физических или химических свойств материала.Термическая обработка материалов включает:

термообработку металла – термообработку титана – термообработку алюминиевых сплавов – термообработку нержавеющей стали – термообработку латуни – термообработку углеродистой стали – термообработку железа

Pacific Metallurgical, a Компания по термообработке в Кенте, штат Вашингтон, является лидером в области услуг по промышленной термообработке на северо-западе Тихоокеанского региона.

Ниже в алфавитном порядке приведены различные процессы термической обработки и определения термической обработки.

Alpha Case Титан

В титане – твердый, хрупкий поверхностный слой, образованный реакцией титана с кислородом.

Обозначения закалки алюминия

O – Полный отжиг

F – В заводском состоянии

H – Деформационное упрочнение

W – Обработка раствором, закалка без старения. Перед старением материал необходимо выдержать в холодном состоянии, обычно при температуре ниже нуля градусов по Фаренгейту. Время и температура зависят от технических характеристик, в соответствии с которыми сплав подвергается термообработке.

T – Термическая обработка алюминиевых сплавов для получения стабильного состояния, отличного от О. Применяется к изделиям, которые подвергаются термической обработке с дополнительным деформационным упрочнением или без него для получения стабильного состояния. За буквой Т всегда следует одна или несколько цифр.

Термообработка отжигом

Процесс термообработки отжига – это нагрев материала выше критической температуры, выдержка достаточно длительная для того, чтобы произошло превращение, и медленное охлаждение. Термическая обработка с полным отжигом отличается от термической обработки с нормализацией тем, что температура отжига обычно на 150-200 ° F ниже, чем температура нормализации, а скорость охлаждения ниже.Это создает мягкую микроструктуру и, следовательно, мягкий продукт.

Материалы для отжига включают:

Отжиг меди – Отжиг стали – Отжиг нержавеющей стали – Отжиг латуни

Определение аустенизации

Аустенизирующая термообработка – это нагрев стали выше критической температуры, выдержка в течение периода времени, достаточного для начала превращения. Материал будет затвердевать, если за аустенизацией следует закалка со скоростью, достаточной для превращения аустенита в мартенсит.

Науглероженная сталь

Цементационная термообработка – это введение углерода в поверхность стали. Науглероживание происходит, когда сталь нагревается выше критической температуры в печи науглероживания, которая содержит больше углерода, чем сталь.

Определение критической температуры

Для стали и стальных сплавов – температура, выше которой аустенит является стабильной фазой.

Определение обезуглероживания

Обезуглероживание – это удаление углерода с поверхности стали.Обезуглероживание происходит, когда сталь нагревается выше критической температуры в атмосфере, которая содержит меньше углерода, чем сталь.

Сталь для глубокой заморозки

Deep Freezing – это охлаждение стали примерно до -100 ° F или ниже, чтобы завершить превращение аустенита в мартенсит.

Термическая обработка азотом

Процесс газового азотирования – это целенаправленное введение азота на поверхность стали, в результате чего получается тонкий и прочный корпус.Термическая обработка газовым азотированием обычно выполняется при температуре на 50-75 ° F ниже температуры отпуска нитридной стали. Перед азотированием материал должен быть в закаленном и отпущенном состоянии. Стали, содержащие вольфрам, ванадий, молибден, алюминий и / или хром, образуют самые твердые нитридные слои.

Термическая обработка закалки в горячем масле / определение закалки

Термическая обработка с закалкой в масле, которая проводится при температуре, равной или ниже начального уровня мартенсита.Это помогает предотвратить растрескивание при закалке. Также может называться Marquenching.

Термическая обработка металла

Процесс термической обработки металла – это нагрев и / или охлаждение металла в контролируемый способ создания желаемого состояния или свойств.

Определение нормализующей термообработки

Нормализующая термообработка – это нагрев стали выше критической температуры, выдержка в течение периода времени, достаточного для превращения, и охлаждение на воздухе.Нормализованная термообработка обеспечивает более однородный размер и распределение карбидов, что облегчает последующие операции термообработки и дает более однородный конечный продукт.

Отжиг в растворе – Определение термической обработки в растворе

Некоторые сплавы (алюминий, нержавеющая сталь PH, Ti) твердеют за счет осаждения микроскопических частиц во время старения. При термообработке в растворе / отжиге в растворе эти частицы возвращаются в раствор. В процессе отжига на твердый раствор сплав нагревают до высокой температуры, выдерживают в течение периода времени, зависящего от размера сечения материала, и охлаждают воздухом или быстрее.Это улавливает осадки в растворе.

Термическая обработка с отжигом сфероидальной формы

Spheroidize Annealing – это нагрев и охлаждение для получения сфероидальной формы. или глобулярная форма карбида в стали. Процесс сфероидизационного отжига обычно используется для высокоуглеродистых сплавов.

Старение стали (также называемое осадочным упрочнением)

Осадочная закалка – это нагрев сплавов в растворе. обработанное состояние, до более низкой температуры, что позволяет относительно равномерное распределение микроскопических частиц по всему сплаву.В Процесс старения приводит к упрочнению сплава.

Закалка стали с термической обработкой

Процесс закалки стали – это нагрев стали для снижения твердости и прочность материала и повышение пластичности материала.

Определение термической обработки для снятия напряжений

Процесс термообработки для снятия напряжения – это нагрев до температуры для снятия внутренних напряжений в материале и снижения твердость поверхности материала.

Субкритический отжиг

Докритический отжиг – это нагрев до температуры ниже критической. Этот процесс снижает твердость стали, но не приводит к такой низкой твердости, как при полном отжиге.