Закаливание металла: технология, способы закалки стали, типы охлаждающих сред

alexxlab | 16.02.1974 | 0 | Разное

Как происходит закалка стали, термическая обработка металла

Закаливание металла — сложный технологический процесс. Если говорить коротко, он осуществляется путем разогрева сплава до температуры, когда кристаллическая решетка претерпевает изменения (или до более высокой), с последующим резким охлаждением в жидкой среде. Указанная температура различается в зависимости от вида металла.

Различают два типа термообработки (закалки) сплавов: с полиморфным превращением (у черных металлов) и без такового (у цветных). В ходе закаливания возрастает твердость сплава, однако он становится менее пластичным и вязким, особенно если повторить процедуру несколько раз. Чтобы избежать указанных негативных изменений, т.е. оставить материал достаточно пластичным и вязким, его отпускают. Данный процесс отрицательно сказывается на повышение прочности сплава, но эти отклонения несущественны. Если закаливают цветной металл, и процедура осуществляется без полиморфного превращения, материал старят.

В зависимости от температурного режима выделяют полное и неполное закаливание. Последнее обычно применяют для инструментальных сплавов. При полной закалке сплав приобретает аустенитные свойства, при этом изменяется структура кристаллической решетки, становясь гранецентрированной.

При выпуске некоторой продукции закаливается лишь часть заготовки (например, при изготовлении некоторых видов холодного оружия и инструментов обрабатывают лишь режущую кромку). При этом так называемый хамон (границу закаленного участка) можно обнаружить визуально.

Закаливание изделия может занимать различное время, в зависимости от используемого оборудования. В ходе испытаний в пересчете на 1 мм сечения получено следующее время закаливания:
• в электропечи — от 90 до 120 сек.;
• в пламенной печи – 60 сек.;
• в соляной ванне – 30 сек;
• и, наконец, наиболее быстро — в свинцовой ванне — 6 сек.

 

Для качественного закаливания необходимо быстро охладить материал. Процесс можно разделить на несколько стадий. Когда разогретую заготовку помещают в жидкость, обычно возникает тонкая прослойка пара, несколько замедляющая остывание. Процесс носит название пленочного кипения. При достижении определенной температуры, зависящей от используемого охладителя, прослойка пара разрывается и жидкий охладитель вскипает на поверхности заготовки — наступает стадия пузырькового кипения, во время которой скорость охлаждения существенно возрастает.

При дальнейшем снижении температуры кипение прекращается, а скорость остывания значительно уменьшается. Наступает фаза конвективного теплообмена.

В зависимости от используемых охлаждающих жидкостей различают следующие разновидности закаливания:
1. В одном охладителе. Стальную заготовку помещают в ванну с охлаждающей жидкостью, где и проводится вся процедура. Используется для углеродистых и легированных сплавов.
2. Прерывистое закаливание (в двух различных охладителях). Сначала происходит быстрое охлаждение (например, в водной ванне), а затем медленное (например, в масляной). Такую методику обычно применяют для высокоуглеродистых сплавов.

3. Струйчатое закаливание, осуществляемое под струей жидкости. При такой технологии фаза пленочного кипения отсутствует. Материал при этом прокаливается очень глубоко. Такая методика, как правило, применяется при закаливании части заготовки.
4. Ступенчатое закаливание. Заготовка помещается в разогретую выше мартенситной (для закаливаемого металла) температуры и выдерживается там, пока не достигнет температуры жидкости по всему объему. Затем материал медленно охлаждают.
5. Изотермическое закаливание. Изделие погружают в охлаждающую жидкость и держат там до образования в металле аустенитной структуры.

Быстрота остывания зависит от габаритов и конфигурации заготовки, теплопроводности металла и разновидности охладителя. Подбирать охлаждающую жидкость надо в зависимости от состава металла и доли углерода в нем. Сплавы, содержащие менее 20% углерода, не закаливают. Высокие механические напряжения в структуре металла, возникающие при резком охлаждении, могут деформировать и повредить заготовку из низкоуглеродистого сплава. Причины возникновения таких напряжений могут быть следующими: это либо высокий температурный градиент внутри изделия, либо несогласованные фазовые изменения в разных зонах.

В качестве охладителей применяют воду, щелочные и солевые растворы, минеральные масла, жидкий свинец и др. Охлаждение в воде происходит очень быстро, в результате чего часто возникают внутренние напряжения. Масла не всегда экономически оправданы и пожароопасны. Нередкой для закаливания металлов используют раствор обыкновенной поваренной соли или едкого натра.

Закалка металла — виды, способы и методы

Просмотров 51 Опубликовано 30.06.2017 Обновлено 17.12.2019

Закалка металла представляет собой термообработку, при которой заготовки из стали разогревают до температуры, превышающую критическую, выдерживают при нем определенное время, резко остужают в воде либо масле.

Главное предназначение закалки стали – получить твердый, прочный, износостойкий металл. Качество закалки зависит от температуры и быстроты разогрева/охлаждения, времени выдержки.

Температуру разогрева под закаливание для большей части металлов устанавливают по расположению критических точек. Закалку металлов типа нержавейки осуществляют при более высоком температурном уровне, чем закаливание обычной стали. К примеру, нержавейка 4Х13 закаливается при 1100 градусах. Сталь Р18 закаляется при 1250 градусах. Это необходимо, чтобы обеспечить полное растворение лишних карбидных элементов.

Скорость разогрева

Быстрота разогрева зависима от формы заготовок, их прокаливаемости, вида нагревающих печей и среды нагревания. К примеру, шаровая деталь разогревается в 3 раза, а цилиндровая – в 2 раза медленнее, чем пластина. Чем выше скорость разогрева, тем производительнее нагревающая печь.

Если заготовки расположены рядом друг с другом плотным образом, то на их нагрев придется потратить много времени. Для определения времени разогрева изделий специалисты обыкновенно используют технологические карты. В них включен список всех процедур обрабатывания заготовок, указана вся нужная информация (температурный уровень, продолжительность прогрева, метод охлаждения, используемые устройства).

Среднее время разогрева заготовок таково (указано время для нагрева одного миллиметра):

• электропечь (800 градусов) – 50 секунд;
• пламенная печь (1300 градусов) – 18 секунд;
• соляная ванна (1300 градусов) – 9 секунд.

При термообработке необходимо не только разогревать железо до нужного температурного уровня, но и выдерживать при нем до окончания структурных изменений. Следовательно, полное время нахождения изделий в нагревательной среде складывается из продолжительности разогрева и выдержки.

Среды охлаждения

Для того чтобы охлаждать изделия из стали, обычно используют разные среды закаливания: воду, соляные растворы, плавленую соль, минеральные масла и так далее. Среды закалки значительно различаются по физическим характеристикам.

Самой лучшей средой для закаливания металла является та, в которой охлаждение проходит быстро при 500-650 градусах и медленно – при 200-300 градусах. Универсальной среды в данный момент не существует.

Типы закаливания

Разные виды закалки отличаются по методу охлаждения. Чем более сложная форма у заготовки, тем ответственнее нужно отнестись к подбору охлаждающей среды. Изделия должны становиться твердыми, не иметь трещинок.

Полная закалка делится на такие разновидности:

1. В одном охладителе. Самый легкий и популярный метод. Заготовку, разогретую до температуры закаливания, опускают в охлаждающую среду. Она располагается там, пока полностью не остынет. Данный метод применяют при закаливании простых изделий, которые изготовлены из углеродистой/легированной стали. Заготовки из углеродистой стали остужаются в воде (кроме изделий радиусом менее 2 миллиметров), из легированной – в масляной жидкости. Этот метод можно использовать при осуществлении механизированной закалки металлов.

2. В 2 средах (прерывистая). Метод, при котором изделие остужают в воде, а потом опускают в другую охлаждающую среду для закалки (масляная жидкость). Способ используется при обработке инструмента, произведенного из металла с большим содержанием углерода.
Минус подобного метода состоит в том, что непросто определить продолжительность нахождения изделия в воде. Если передержать деталь в воде, она покоробится, на ней появятся трещинки. Специалист, использующий подобные способы закалки, должен быть опытным и высококвалифицированным.

3. Струйчатая. Заготовки, для которых достигнута температура закалки, остужаются водной струей. Подобный используется при обработке внутренних участков, штампов высадки, матриц, иного штамповочного инструмента, у которого рабочая часть должна располагать мартенситной структурой.

Если использовать такие способы закалки, паровая рубашка не формируется. Детали прокаливаются глубже, чем при обыкновенном закаливании в воде. Быстрота остывания зависит от температурного уровня, водного напора, радиуса и числа отверстий в брызгале, угла, который образует струя с заготовкой.

4. С самоотпуском. Метод заключается в том, что изделия держат в охладителе не до полного остывания. В некоторый момент охлаждение останавливают, чтобы обеспечить сохранение в середине заготовки тепла, нужного для самоотпуска. Данный момент определяется опытным путем. Качество термообработки прямо зависимо от квалификации рабочего.

Закалка и отпуск контролируются по цветам побежалости, которые возникают на светлой части заготовки. Возникновение цветов побежалости при 200-300 градусах обусловлено появлением на изделии оксидной пленки небольшой толщины.

Такие способы закалки используют для обработки ударного инструментария (зубила, бородки, керны). У данных приспособлений твердость должна снижаться равномерным и постепенным образом.

5. Ступенчатая. Разогретые заготовки остужают в медленно охлаждающейся среде (плавленая соль, горячая масляная жидкость). За время небольшой выдержки происходит выравнивание температурного уровня. После этого выполняется финальное охлаждение.

Ступенчатая полная закалка позволяет уменьшить напряжения внутри детали. Ее часто используют в промышленности, в особенности при производстве инструмента. Она дает возможность осуществлять правку и рихтовку раскаленных изделий.

6. Изотермическая. Такая полная закалка заключается в том, что изделие нагревается до нужного температурного уровня и охлаждается в изотермической среде до 230-340 градусов. Выдержки заготовок в среде закаливания должно быть достаточно, чтобы аустенит полностью превратился в троостит. После превращения закаленное изделие остужается на воздухе.

Такой вид закаливания применяют тогда, когда цель закалки – сделать изделие максимально прочным, пластичным и вязким.

Дефекты, которые возникают при закаливании

Когда осуществляется закалка и отпуск изделия, внутри его возникают напряжения. Образуются трещинки, деталь деформируется, коробится, обезуглероживается, окисляется, появляются мягкие пятна.

• Трещинки. Этот брак нельзя исправить, он образуется при термообработке. В больших изделиях, к примеру, в матрицах и штампах для ковки, трещинки могут возникать даже при закаливании в масляной жидкости. Ввиду этого подобные изделия нужно остужать до ста пятидесяти градусов с резким отпуском.
  Трещинки возникают при ошибках разогрева, а также тогда, когда скорость охлаждения при закалке слишком высокая. Обычно они появляются в уголках заготовок, выглядят дугообразно либо извилисто.
• Деформирование, коробление. Возникают из-за того, что преобразования структуры, объема проходят неравномерно, внутри детали появляются напряжения при остывании. Ввиду этого при опускании изделия в среду закалки нужно принимать во внимание его форму, величину. К примеру, заготовки, которые имеют толстые/тонкие элементы, опускают в среду закаливания сначала той частью, которая толще.

В крупносерийном производстве для каждого изделия производятся особые приспособления. Цена их разработки окупается. Такие изделия, как колеса с зубцами, диски, плиты проходят закаливание в прессовочных/штамповочных устройствах. Это позволяет избежать коробления.

• Обезуглероживание. Этот процесс, по определению, заключается в том, что из металла уходит большая часть углерода. Деталь может обезуглеродиться при нагревании в электропечах, жидкостях (соляных ваннах). Это значительный дефект, сильно снижающий прочность изделия. Обнаружить его сложно. Обычно для этого применяется микрошлиф.
• Мягкие пятна. Представляют собой области заготовки, имеющие сниженную твердость. Дефект может быть обусловлен наличием окалины, грязи, обезуглероживанием, паровой рубашкой. От него избавляются струйчатым закаливанием в соленой воде.
• Недостаточная твердость. Обычно дефект проявляется при обработке инструмента, может быть обусловлен медленным охлаждением в закаливающей среде, малой температурой. Для его исправления изделие отпускают при температуре шестьсот градусов, после чего нормально закаливают.
• Перегревание. Структура перегретой детали крупнозерниста, изломана. Из-за этого механические характеристики металла невысоки. Для того чтобы измельчить зерна и подготовить заготовку к новому закаливанию, металл отжигают.
• Недогрев. При данном дефекте структура металла заключает в себе мартенситные и ферритные зерна. Они располагают малой твердостью. Дефект устраняется отжигом металла с повторным закаливанием.

Что такое закаливаемость? Это свойство металла, характеризующее его способность к закалке. Для каждого вида металла нужно подбирать оптимальный закалочный метод. При его выборе необходимо принимать во внимание также тип изделия. Ни в коем случае нельзя допускать превышения критической скорости закалки. Это может привести к возникновению разнообразных дефектов, которые придется устранять. Также нужно охлаждать деталь достаточное количество времени.

Если вы интересуетесь покупкой металлического сейфа, то в компании ООО «НПО Промет» вы сможете найти сейфы, металлическую и производственную мебель, автоматические системы хранения и электронные замки любого класса взломостойкости. Чтобы ознакомиться со всем ассортиментом достаточно перейти на сайт. Гармоничное сочетание многолетнего опыта и инновационных технологий позволяют создавать надежную и безопасную продукцию.

Что такое закалка металла: способы и особенности закалки

Череповецкий завод металлоконструкций предлагает услуги по обработке металла. Мы можем выполнить его закалку с помощью современного оборудования и квалифицированных специалистов.

Что называют закалкой стали? Это нагревание металла до специального уровня температуры, при котором изменяется его структура, и последующее остывание на открытом пространстве или в какой-либо жидкости (воде или масле). К данной процедуре прибегают для повышения твердости стали. В условиях производства температура закалки определяется по диаграмме «железо-углерод».

Обработка применяется для:

• получения новых свойств изделия;
• фиксации габаритов и конфигурации предмета;
• улучшение технологических параметров стали за счет снижения ее прочности;
• получения необходимых характеристик путем увеличения прочности стали.

Отпуск и старение металла

При помощи закалки стали повышается хрупкость изделия и его твердость. Отпуск металла – это еще одна необходимая процедура, в ходе которой он становится более пластичным, но при этом его прочность и твердость немного снижаются. Отпуск проводят постепенно и при более низком температурном режиме.

Отпуск – это разновидность термической обработки, которая применяется для изделий, закаленных до критической точки, в процессе которой происходит изменение структуры стали. Как происходит данный процесс: металл выдерживается в нагретом состоянии определенный промежуток времени, а затем медленно остывает на открытом воздухе. Отпуск осуществляют для сокращения внутреннего напряжения, увеличения пластичности металла и предотвращение его хрупкости.

Если проводить закалку стали без изменения его кристаллической решетки, то вы сможете предотвратить хрупкость металла, однако также получите проблемы с его твердостью. Повысить твердость изделия можно при помощи еще одного процесса термической обработки – старения металла, в ходе которого происходит распад пересыщенного твердого раствора.

С помощью старения достигается необходимая твердость и прочность закаленного металла. Старение бывает трех видов:

• естественным – вид термообработки, который происходит при выдержке в естественных условиях; в ходе естественного старения автоматически происходит повышение прочности металла и снижение его пластичности;
• термическим – это старение, которое невозможно без воздействия высоких температур; в данном случае может произойти перестаривание, когда характеристики металла достигают своего пика, а затем начинают постепенно снижаться;
• деформационным – данный тип старения подразумевает пластическую деформацию закаленного сплава, который имеет структуру перенасыщенного твердого раствора.

Способы закалки

По уровню применения температуры закалка делится на полную и неполную. Первый способ подходит для инструментальной стали, а второй – для цветной.

Способ термообработки также зависит от количества используемых охладителей. По типу охлаждающей среды термическая обработка бывает:

• в одном охладителе;
• с подстуживанием;
• прерывистая;
• ступенчатая;
• изотермическая.

Закалка в одном охладителе

Данный вид термической обработки применяется для простых деталей, которые были изготовлены из углеродистой и легированной стали. В процессе закалки изделие сначала нагревается до нужной температуры, а затем охлаждается в жидкости. Сталь с высоким содержанием углерода диаметром от 2 до 5 мм достаточно охладить в воде, а легированную сталь и изделия меньшего размера – нужно охладить в масле.

Закалка с подстуживанием

Термообработка с одним охладителем может привести к термическому и структурному внутреннему напряжению. Это происходит в случае достижения минимума в разности температур. Напряжение растяжения образуется на поверхности стали, а напряжение сжатия – в центре. Чтобы уменьшить его, деталь держат на открытом воздухе немного времени.

Прерывистая

Данный вид закалки проводится в воде и масле или воде и воздухе. Изделие сначала нагревают до критической точки, затем быстро охлаждают в воде, а потом медленно – в маске или на открытом воздухе. Такой способ применяют для стали с высоким содержанием углерода. Прерывистая закалка относится к сложным методам, так как оптимальное время нахождение в воде сможет определить лишь специалист с большим опытом работы.

Ступенчатая

Прерывистая термическая обработка охлаждает деталь неравномерно: более тонкие поверхности охлаждаются быстрее. К тому же в этом случае очень сложно рассчитать время охлаждения в воде. Это проблемы решает ступенчатая закалка.

Такой метод закалки выполняется в несколько этапов. Первая ступень заключается в охлаждении и выдержки изделия в воде до тех пор, пока все сечения не будут одинаковой температуры. Второй этап – это завершающее охлаждение в медленном темпе.

Изотермическая

При данном виде термообработки нагревают для критической точки, а затем опускают в ванну с солью или маслом с температурой в 250 градусов. Сталь нужно выдержать в ванночке в течение 30 минут, а затем остудить на открытом воздухе. Такой вид закалки обеспечивает высокую прочность металла при хорошей вязкости.

Температурный режим

Для выбора температурного режима для закалки металла используют диаграмму «железо-углерод». Для стали с высоким содержанием углерода определить температуру очень просто. Нагрев конструкционной стали (с углеродом – менее 0,8%) необходимо нагреть до температуры над линией GS и на 30-50 градусов выше точки Ac3. Для материала с углеродом больше 0,8% оптимальная температура – на 30-50 градусов выше линии PSK.

Температурный режим для легированной стали выбирают в соответствии с критическими точками, но этот процесс считается более сложным из-за содержания в металле других компонентов.

Выбор охлаждающей среды

От выбора охлаждающей среды зависит будущее качество вашей детали:

• в качестве охлаждающей среды для простых деталей из углеродистой стали применяется обычная вода;
• для изделий сложной формы применяют каустическую соду в соотношении 1:1, готовый раствор нагревают до 50-60 градусов;
• к деталям с тонкими стенками из любых видов стали в качестве охлаждающей среды выбирают масло.

Сталь с углеродом, которая имеет сложный состав, остужают в двух видах охладителей – сначала в воде, а затем в масляной ванне. Перемещать изделия из одной среды в другую нужно с максимальной скоростью.

Какую сталь подвергают закалке

Термообработке подвергают сталь, в которой содержание углерода не меньше 0,45%, а также инструментальную и легированную. У этих видов металла твердость увеличивается в несколько раз после процедуры закалки. Сталь с содержанием углерода не превышает 0,45% не подвергается термической обработке.

Какие дефекты могут возникать при закалке металла

Если не соблюдать рекомендуемые режимы при осуществлении закалки, могут проявиться следующие дефекты:

• Трещины. Они появляются ввиду внутреннего напряжения и исправить их никак нельзя.
• Пережог. Он возникает из-за проникновения кислорода внутрь изделий из металла. Он также возможен из-за нагрева металла до температуры, близкой к температуре плавления. Изделие с пережогом невозможно исправить.
• Перегрев. Он появляется в том случае, если сталь была нагрета до температуры каления. В результате появляется крупная структура. Перегревшийся металл становится очень хрупким. Исправить перегрев можно при помощи отжига и новой процедуры закалки.
• Низкая твердость. Это возможно при недостаточной скорости охлаждения, недостаточной выдержки необходимой температуры и низкой температуре нагрева. Такой дефект исправляется с помощью отжига и новой закалки.
• Обезуглероживание и окисление. Такой эффект возможен при взаимодействии стали с газами печи и воздухом. Этот дефект нельзя исправить, и он наносит серьезный вред производственному процессу. Во избежание проблем используют печи с атмосферной защитой.

Закалка стали в условиях дома или дачи

Конечно, лучший результат от закалки получится, если она осуществляется профессионалами с большим опытом работы и в производственных условиях. Бывает такое, что вы приобрели инструмент, но он оказался недокаленным или незакаленным. В этих случаях прибегают к закалке в бытовых условиях. Этому процессу легко научиться. Осуществлять закалку можно на простом костре. Достаточно соблюдать следующую последовательность действий:

1. Для начала подготовьте два сосуда – с водой и маслом.
2. Затем подготовьте инструмент, с помощью которого вы будете опускать изделие в костер и вынимать его. Можно использовать простые клещи.
3. Далее нужно развести костер и подождать, пока образуются угли. На них кладем металлическое изделие, которое будем подвергать закалке.
4. Внимательно следите за оттенком, которое принимает пламя, и за цветом углей. Огонь не должен быть белым, а раскаленный угли, напротив, принимают белый цвет. Для процесса домашней закалки оптимальный цвет пламени – малиновый. Если пламя белое, это говорит о высокой температуре, которая просто сожжет деталь.
5. Следите, чтобы на стальной детали не появились пятна синего или черного цвета. Они говорят о деформации изделия из-за сильного размягчения. Если сталь приняла белый оттенок, ее можно выкидывать.
6. Как только металл нагрелся до оптимального уровня температуры, необходимо вытащить его из огня и опустить в масло. Делаем это 3 раза. В первый раз опускаем на 3 секунды. Каждый раз увеличиваем время на столько же. Опускаем и резко вынимаем.
7. Затем опускаем инструмент в сосуд с водой и оставляем там до полного остывания.

Изделия вытянутой формы необходимо поместить в форму вертикально. Для того чтобы определить оптимальную температуру в домашних условиях, можно воспользоваться специальной таблицей цветов. Вместо костра можно использовать простую печку.

Отпуск металла в духовке

Если есть такая необходимость, вы можете подвергнуть предмет отпуску в духовке. Поместите изделие в духовой шкаф, нагретый до 300-320 градусов и оставить там на 1 час. Далее деталь нужно вынуть и остудить на открытом воздухе.

Проверка металла на наличие термообработки

Перед процедурой закалки необходимо убедиться, что купленная нами сталь не подвергалась ранее термической обработке. Проверить это можно при помощи обычного паяльника. Инструмент нужно нагреть и провести им по металлическому изделию. Если он прилипает к металлу, то изделие не подвергалось термообработке. Если паяльник плавно проходит по поверхности или резко от нее отскакивает, то металлический предмет хорошо или слишком сильно обработан под воздействием высоких температур. Если следов термообработки не обнаружено, необходимо сделать ее самостоятельно.

Закалка ножа графитом

Термическая обработка при помощи графита полезна в том случае, если закалка требуется только для части предмета, а не для целого. У ножа этой частью является кромка.

Закалку ножа при помощи графита можно осуществлять в следующей последовательности:

1. Для начала проверьте твердость ножа с помощью надфиля. Если изделие легко сточить, а надфиль издает глухой звук, то нож не подвергался термической обработке.
2. Вы можете использовать графит, добытый из батареек круглой формы, взять стержень карандаша или использовать графитовые щетки генератора.
3. График необходимо растолочь до состояния порошка.
4. В качестве источника питания можно использовать сварочный аппарат постоянного тока. Выставите его на максимальную мощность.
5. Сделайте подложку из оцинкованного листа. Сверху насыпьте на нее графитовый порошок.
6. К оцинкованную листу присоедините «плюс» сварочного прибора, а к ручке – «минус».
7. Аккуратно водите острой частью ножа (лезвием) по графиту таким образом, чтобы не задевать оцинкованную подложку. Обращайте внимание на то, чтобы графитовый порошок не загорелся, иначе изделие будет испорчено.
8. Когда вы будете водить ножом по графиту, то порошок будет искриться. Как только вы заметили, что острие нагрелось, необходимо прекратить процесс термической обработки. Рекомендуемое время закалки – не больше 5 минут.
9. Оставьте ножик остывать на открытом воздухе. Затем возьмите надфиль и проверьте металлическое изделие на твердость. Если звук при контакте инструмента с ножом звонкий и острие нельзя заточить, значит лезвие достаточно твердое.

Закалку гораздо проще и эффективнее осуществлять в условиях производства, чем в домашних. Вы также можете обработать металлическое изделие «топорными» методами с применением подручных средств.

Заказать закалку стали в ЧЗМК

Череповецкий завод работает для вас более 55 лет. Мы занимаемся изготовлением конструкций из металла, а также оказываем различные услуги по обработке стали. Наши квалифицированные специалисты выполняют работу качественно, в собственных цехах и на современном оборудовании.

Заказывая закалку стали у нас, вы можете не беспокоиться о качестве и результате. За процессом работы наши клиенты наблюдают с помощью онлайн-трансляции, а на все услуги у нас действует гарантия сроком от 12 до 24 месяцев.

Мы доставляем заказы во все регионы России и предлагаем удобные способы оплаты. Заплатить вы сможете наличным или безналичным расчетом.

Для получения консультации или оформления заказа звоните нам или оставляйте онлайн-заявку на сайте. Наши опытные менеджеры всегда рады помочь вам.

делаем правильно закаленную углеродом обычную инструментальную сталь в масле своими руками, низкоуглеродистый полый вал

25Фев

Если взять курс общей физики для представителей технических профессий, то раздел по свойствам обычного железа занимает почти десять процентов от всего объема тома. Многие умельцы активно интересуются, как правильно закалить металл в домашних условиях своими руками (самостоятельно). Надо понимать, что в кустарных мастерских почти невозможно получить устойчивый идеальный результат. Но вполне возможно кардинально улучшить эксплуатацию изделия.

Содержание статьи:

1. Что такое закалка
2. Виды закалки стали
3. Охлаждение
4. Как закалить разнообразную инструментальную сталь в неприспособленных домашних условиях

Что такое закалка

Естественный Fe – это весьма пластичный металл, подверженный быстрой коррозии. Для придания этому веществу свойств, необходимых в быту и в производстве, нужно внести в структуру определенные добавки и четко соблюсти при этом температурные режимы. Каждая мелочь этого процесса может кардинально повлиять на конечный продукт. На сегодняшний момент все четко регламентировано научными экспериментами и теоретическими обоснованиями, но всего сто лет назад это считалось искусством.

Для того чтобы сделать обычное железо (не путать с чугуном) устойчивым к механическим воздействиям, самым простым и доступным способом является его обогащение элементом С, то есть закаливание. Далее мы коротко объясним, как закалить низкоуглеродистую мягкую сталь.

Первично люди поняли, что при дефиците кислорода в горне железо впитывает в себя продукты горения. Это было основой для обжига всех изделий. Позже кузнецы стали использовать скорость остывания. Современная наука однозначно подтверждает правильность данных выводов. Режим охлаждения, как оказалось, тоже очень важен при формировании структуры материала.

Самый стандартный метод – нагрев до оранжевого цвета и снижение температуры водой. При этом результат будет, но он не устроил бы даже тех людей, которые жили тысячу лет назад. В середине двадцатого века эта технология перешла из разряда кузнечного искусства в жесткие рамки научного обоснования. Далее мы рассмотрим эти процессы с точки зрения современных взглядов.

Какие используют материалы

Самый простой и распространенный вариант – железо с примесями на уровне пренебрежения. Для придания жесткости единственным возможным способом остается обогащение углеродом дома. Это достигается при нагревании в условиях дефицита кислорода. Важным считается быстрое охлаждение с определенного значения температуры. Порогом является цифра 800. Последующее остывание достигается опусканием в воду.

Улучшенные свойства изделия приобретаются при получении сплавов железа с легирующими добавками. Также используются хром, ванадий, никель, молибден, титан и прочие. В зависимости от процентного состава меняются характеристики и технологии получения необходимых свойств.

Скорость нагрева

Для разных видов сталей режимы температурной обработки значительно отличаются. Часть сплавов требует поэтапного подведения тепла, первоначально до 300 градусов с «выдержкой», а затем доведение до значения модификации внутренней структуры. Например, марка М 45 склонна к образованию микротрещин. Порог допустимого нагрева также у всех материалов разный. Существует технологическая карта, определяющая уровни прогрева.

Процессы, сопровождающие закалку

График изменения внутренней тепловой энергии влияет на формирование микроструктуры металла. Природное вещество имеет аморфную систему. Из-за этого и технологические свойства невысоки. При грамотной обработке во внутреннем строении образуются упорядоченные ячейки, которые сильно изменяют все характеристики. Крайней фазой можно рассматривать чугун. Крупные зерна, имеющие большую твердость, слабо связаны между собой. Поэтому достигаются промежуточные результаты, когда зернистость позволяет добиться высокой прочности и остается достаточно связей для нужной эластичности.

Как сделать оптимальную закаленную сталь разнообразными способами

Серьезная манипуляция выполняется в зависимости от марки материала, режима тепловой обработки и темпа остывания. Мы предоставляем методы, используемые в промышленности.

Производство в одной среде

Способ намного упрощает операцию, но совершенно не подходит для высоколегированных веществ с углеродистым содержанием. Во время стремительного охлаждения в воде появляются большие напряжения засчет температурных колебаний. Происходят сильные изменения в структурной решетке, где аустенит переходит в мартенсит с приличным увеличением объемов. Если продукция имеет сложную конфигурацию или внушительные размеры, то начинается растрескивание, коробление или поводка. А значит, этот способ подходит для несложных в истолнении деталей. Иные конструкции необходимо делать поэтапно с применением двух сред.

Ступенчатая операция

Растворы с солями, селитры и легкоплавкие металлы применяются в роли охлаждающей субстанции. Процесс начинается с помещения изделия в емкость с наполнением, нагрев которой колеблется в пределах трёх температур кипения воды. Содержание в таре в течение двух минут позволит продукции выровнять тепло по всему сечению и избежать термального напряжения. Далее происходит закалка в машинном или минеральном масле. Последний шаг – воздушное охлаждение. Если его игнорировать, то товар потеряет оптимальную твердость, ведь наполнитель затормозит остывание.

Недостатком является небольшой темп выстуживания от 400 до 600 градусов. Поэтому способ незаменим для изготовления деталей с маленьким диаметром до 10 миллиметров.

Изотермическая

Совершенно революционный метод, которым сейчас пользуется уже множество производителей. Остывание осуществляется в жидкости, нагретой до 200° или несколько выше.

Преимуществом можно считать то, что сталь, находящаяся в стадии аустенита, из-за пластичности может подвергаться корректировке и появляется возможность избежать коробления и растрескивания.

К минусам можно отнести большую временную длительность и применение специального оборудования.

Светлая

Очень сложный и затратный процесс. Совершенно не подходит для домашнего использования, так как требует отдельного помещения для постановки вертикальной печи и покупки дополнительного оборудования. Он применяется в промышленных комплексах, которые ориентируются на выпуск однотипной продукции в большом количестве.

Работа заключается в следующем: деталь, проходя через индуктор, сразу же опускается в ванну, наполненную селитрой или растворенной едкой щелочью при температуре 200 градусов. Как правило, жидкость состоит из 75 процентов едкого калия, 25% – натрия. В эту смесь добавляется только 6% воды. Техническое оснащение должно быть полностью герметично. После завершения каждого цикла происходит откачка воздуха.

Как закалить полый вал или пруток из металла (стали) самоотпуском

Суть заключается в том, чтобы быстро поместить в наполнитель деталь и также молниеносно изъять из него для исключения полного остывания. Это помогает произвести последующий отпуск, так как при такой операции сердцевина элемента остается достаточно пластичной из-за сосредоточения в ней большой энергии тепла.

Контроль происходит по таблице с цветами побежалости. Определенный оттенок формируется на внешней стороне будущего изделия. Используя эту картинку, вы вполне можете произвести самоотпуск дома. Для этого придется незначительно увеличить твердость крепежа при помощи теплоизолирующего материала и асбеста (им накрыть сверху).

Охлаждение

Самым главным недостатком при быстром его проведении считается угроза возникновения больших напряжений в сердце продукции, которые нередко приводят к растрескиванию и короблению сырья. Для избежания неприятностей железо предпочитают помещать в масло. Это не относится к высокоуглеродистой стали, для нее лучшей средой является вода.

Кроме этого, используются коллоидные составы, содержащие соли и кислоты, позволяющие не создавать лишние напряжения и поводки.

Принятие решения о способе остужения детали исходит из того, какую форму она имеет:

1. Предмет, имеющий толстую и тонкую часть, сначала помещают в жидкость объемным концом;

2. Сверла, метчики и другие изделия вытянутой формы помещают в вертикальном положении во избежание растрескивания и деформации;

3. После применения местного нагрева в охлаждающую среду погружается весь элемент.

   Как закалить разнообразную инструментальную сталь в неприспособленных домашних условиях

   Для любителей не все методы подходят. Многие способы применимы исключительно в заводских комплексах, потому что они имеют все возможности для осуществления данных процессов.
   Мы предлагаем вам воспользоваться нашими советами исходя из того, какой материал будет у вас в работе:

   • Для создания домашнего режущего предмета используйте нержавейку;

   • При визуальном осмотре поверхность должна иметь насыщенный оранжевый цвет;

   • Важно соблюдать определенный цикл, где сырье опускают в горячую воду, затем вынимают на воздух приблизительно на пять минут и снова погружают обратно в жидкость;

   • Простые стали имеют темно — вишневый окрас, а среднелегированные материалы приобретают красный оттенок.

   Мы предупреждаем, что железо портится, если форсировать скорость нагрева. Тогда вы получите окраску, близкую по цвету к черному или фиолетовому. Она не поддается никакой очистке. Придется выкинуть металл, так как вы не сможете сделать необходимое для вас изделие. Оптимальным считается сталь, которая приобрела кирпичный цвет.

   Оснастка

   Для поднятия температуры образца подойдут любые приспособления для сжигания углеводородов (газовая горелка, паяльная лампа, резак). В крайнем случае используется костер, где для поддержания каления применяется уголь. Дерево не отдает достаточной энергии тепла. Заметим, что перечисленные способы хороши для обработки детали небольших размеров.
   Если вы собираетесь производить закалку на постоянной основе, то придется выстраивать на земле муфельную печь.
   Нужно подумать и об охлаждении. Для работы подойдет обыкновенная вода. При выборе емкости нужно учитывать параметры изделия, чтобы оно погрузилось до нужной вам метки. Для расходников или изготовления мелких элементов также нужна тара. А вот при производстве, например, топора или лома потребуется большеразмерная ванна.
   Охладитель подбирается с учетом уровня остывания:

   • Если требуется обработать определенный участок, то достаточно облить заготовку. Одинарная методика пригодна для изготовления небольших изделий;

   • Поэтапный процесс включает в себя два приема. Изначально используется Н2О, а далее кипящий углеродистый состав (масло). Это довольно опасная операция , при которой необходимо добиться качества без воспламенения нефтепродукта.

   Изготавливаем простой горн

   Конечно, можно купить оборудование, но цена на него довольно высокая. Поэтому любители предпочитают самостоятельно выложить печь.

   Для постройки нужен особый кирпич, в состав которого входит шамотная глина, способная выдержать температуру нагрева до 2500 градусов. Отличительной чертой материала является выдавленный на лицевой части полукруг размером диаметра 5,5 см.

   Начинаем строительство:

   • Для того чтобы ваш будущий очаг не развалился, можно использовать в качестве крепежа специальный раствор. Но лучше сварить конструкцию из уголка в виде рамки. Поставьте в центр цилиндр (желательно, чтобы он был выполнен из чугуна).

   • Чтобы конус твердо стоял, его устанавливают на приваренные опорные ребра и делают отметки чертилкой.

   • Сделайте отрезы по линиям при помощи УШМ.

   • Приварите ребра и чугунный цилиндр по местам точечным методом. Убедитесь в правильном расположении всех элементов и произведите окончательную сварку.

   • Переверните каркас в рабочее положение и положите кирпичи, как показано на картинке.

   • На образовавшуюся выемку установите колосники для подачи воздушных масс снизу в зону горения. Если необходимо накаливание более чем на 1300 ⁰С, то придется установить вентилятор для принудительной подачи кислорода.

   • К конусу привариваем заглушку для сброса продуктов горения и сам вентилятор.

   • Собираем полностью всю конструкцию и монтируем на опорах, подходящих под рост мастера. Производим покраску.

   • На вертикальной трубе обязательно должна быть заслонка, которую используют для очистки колосников.

   Как проверить отпуск

   Такой нагрев не требует специального оборудования. Умельцам достаточно держать температуру от 200 до 250 ⁰С при помощи духовки обычной газовой или электрической плиты. Для этого достаточным будет время 10–20 минут, после чего заготовку вытаскивают наружу и дают ей остыть. После низкого отпуска наблюдается увеличение твердости и плотности металла.

   Какие могут возникнуть дефекты

   При неправильной обработке могут появиться следующие проблемы:

   • Трещины – неисправимый брак.

   • Коробление можно исправить методом рихтовки и правки.

   • Окалины образуются при окислении и обезуглероживании. Исправить недостатки практически невозможно. Для предотвращения негативной ситуации необходимо пользоваться герметичным оборудованием.

   • Пережог. Сталь не исправляется, так как из-за проникновения кислорода внутрь изделий появляются окислы по границам зерен.

   • Недостаточная твердость может возникнуть при низкой температуре, малой выдержке или маленькой скорости охлаждения.

   Мы предоставляем вам видео, посмотрев которое, вы поймете, как правильно закаливать обычный металл в масле или воде:

   Но во избежание отрицательного результата мы рекомендуем вам обратиться к профессионалам в этой области. Например, специалисты компании «Роста» ответят на все ваши вопросы и окажут помощь в решении проблемы.

Виды закалки металла

По способу охлаждения различают следующие виды закалки.

Закалка в одной среде

Такая закалка проще по выполнению, но не для любой стали и не для любых изделий ее можно применять.

Быстрое охлаждение в большом интервале температур изделий переменного сечения способствует возникновению температурной неравномерности и больших внутренних напряжений, называемых термическими.

Помимо термических напряжений, при превращении аустенита в мартенсит создаются дополнительно так называемые структурные напряжения, связанные с тем, что превращение аустенита в мартенсит происходит с увеличением объема.

Если деталь сложной формы или переменного сечения, то увеличение объема проходит неравномерно и вызывает возникновение внутренних напряжений.

Наличие больших напряжений может вызвать коробление изделия, поводку, а иногда и растрескивание, если величина внутренних напряжений превзойдет предел прочности.

Чем больше углерода, тем больше объемные изменения и структурные напряжения, тем больше опасность возникновения трещин.

Сталь с содержанием углерода более 0,8% закаливают в одной среде, если изделия простой формы (шарики, ролики и т.д.). В противном случае предпочитают закалку либо в двух средах, либо по способу ступенчатой закалки.

Закалка в двух средах

Этот способ нашел широкое применение для закалки инструмента из высокоуглеродистой стали.

Состоит он в следующем:

1. деталь вначале замачивают в воде и охлаждают до температур 500—550°,

2. затем быстро переносят в масло, где оставляют до полного охлаждения.

Ступенчатая закалка

При этом способе деталь быстро охлаждается погружением в соляную ванну с температурой 300—250°. Выдержка при этой температуре в течение 1,5—2 мин. должна обеспечить выравнивание температур по всему сечению изделия, устраняя тем самым термические внутренние напряжения. Последующее охлаждение производят на воздухе.

В качестве охлаждающей среды используют расплавленные соли, селитры, легкоплавкие металлы.

Ступенчатая закалка уменьшает внутренние напряжения, коробление и возможность растрескивания деталей.

Недостатки ступенчатой закалки

Недостаток этого вида закалки в том, что охлаждение в горячих средах не может обеспечить большую скорость охлаждения в интервале 400—600°.

В связи с этим ступенчатую закалку для углеродистой стали можно применять для изделий небольшого сечения (диаметр до 10 мм, например, сверла).

Для легированных сталей, имеющих небольшие значения критической скорости закалки, ступенчатая закалка применима к изделиям большего сечения.

Закалка с подстуживанием

При таком способе деталь вынимают из печи и перед погружением в охлаждающую жидкость некоторое время выдерживают на воздухе. Время выдержки на воздухе должно быть таким, чтобы не произошел

распад на структуру перлита или сорбита. Это время определяется практикой закалки.

Подстуживание уменьшает внутренние напряжения и коробление и применяется для тонких и длинных деталей.

Поверхностная закалка стали

От некоторых деталей в эксплуатации требуется высокая поверхностная твердость при сохранении достаточно вязкой сердцевины, например зуб шестерни, шейка коленчатого вала и др.

В этом случае сталь сознательно закаливают на небольшую глубину. Существует несколько методов поверхностной закалки стали.

Поверхностная закалка при нагреве ацетилено-кислородным пламенем

Нагрев изделия производится ацетилено-кислородным пламенем. Пламенная горелка (рис. 67), движущаяся вдоль изделия с определенной скоростью, нагревает его поверхность.

Вслед за горелкой с той же скоростью движется трубка, подающая воду, с помощью которой производится охлаждение изделия.

Глубина прогрева и температура нагрева регулируются скоростью перемещения горелки и расстоянием горелки от изделия.

Поверхностная закалка токами высокой частоты

Нагрев изделий токами высокой частоты вызывает разогрев поверхностного слоя изделия.

Это объясняется тем, что токи высокой частоты распространяются с неравномерной плотностью по сечению. Чем больше частота тока, тем на меньшую глубину изделия токи проникают.

Благодаря этому возникает большая плотность тока у поверхности изделия, вызывающая весьма быстрый разогрев поверхностных слоев металла.

Этот метод имеет ряд преимуществ: высокую производительность, достаточную легкость регулирования глубины закаленного слоя, получение большей твердости, чем при обычных методах закалки, отсутствие окалины и коробления.

Применяемый для этой цели электрический ток получают от специальных генераторов, дающих переменный ток с частотой до 10 млн. гц (т.е. перемен направления тока в секунду). Ток городской сети имеет частоту 50 гц.

Нагрев изделия осуществляется индуктором, по которому проходят токи высокой частоты и большой силы.

Индуктор наводит (индуктирует) токи в изделии, помещенном внутри него (рис. 68).

Индуктор изготовляют из полых медных трубок, внутри которых циркулирует охлаждающая вода, поэтому он сам не разогревается за тот короткий промежуток времени, за который деталь успевает нагреться до необходимой температуры.

Форма индуктора должна точно повторить форму изделия, только тогда изделие закалится да одну и ту же глубину по всему сечению. Затруднения бывают при сложной форме детали, что ограничивает применение этого метода.

Охлаждение нагретой детали осуществляется чаще всего либо дополнительным дождевым устройством, либо водой, циркулирующей внутри индуктора.

В связи с тем что новый тип детали требует изготовления нового индуктора, этот метод целесообразно применять при наличии однотипных деталей в массовом или крупносерийном производстве.

§

Закалка металла по лучшим ценам в Санкт Петербурге

При закалке металл подвергают термообработке, нагревая его до определенной температуры, а затем охлаждению, при котором меняется физический и химический состав. Закалка металла повышает прочностные характеристики сплавов и изделий в несколько раз.

Не все металлы увеличивают свои прочностные характеристики после закалки. Некоторые сплавы цветных металлов, наоборот, становятся более пластичными. Поэтому к ним применяются и другие способы термообработки – отпуск, отжиг, старение.

• Отжиг. Вид металлообработки, при которой заготовку нагревают до нужной температуры, потом выдерживают, а затем очень аккуратно, с минимальной скоростью остужают.
• Отпуск. Нагревание закаленной стали до нужной температуры, также выдерживание, и охлаждение воздухом. При такой обработке сплав становится в нужной степени вязким и пластичным, а внутренняя твердость и напряжение уменьшаются.
• Старение. Во время старения металл обрабатывают без воздействия высоких, критических температур. Применяется для достижения необходимых характеристик, однородной структуры в сплаве.

Виды закаливания стали классифицируются по источнику нагревания, способу охлаждения. Главное оборудование для закалки деталей — муфельные печи. Для быстроты нагрева используют высокочастотные токи. Закалка лазерного типа  термически упрочняет металл путем точечного нагревания металлической поверхности.

Способы закалки металлов

• Индукционный. Воздействие на деталь осуществляется при помощи высокочастотных токов.
• Изотермический. Сплав помещают в среду для закаливания на определенное время при температуре выше точки мартенсита. При изотермическом воздействии кристаллическая решетка обретает игольчатую структуру.
• Ступенчатый. Деталь помещают в закалочную среду до тех пор, пока во всех точках сечения температура не сровняется с температурой закалочной ванны. Затем деталь постепенно подвергают охлаждению.
• Лазерный. Воздействие лазерным излучением для увеличения прочности металлов. Но это уже не объемный, а поверхностный процесс.
• Струйчатый. Используется в тех случаях, когда необходимо применить закаливание не глобально, а локально (частично) на деталь. В этом случае нужная часть обрызгивается интенсивной струей воды.
• Закалка в охладителе одного типа. Деталь нагревают до нужной температуры и опускают в жидкость для закаливания. Там она находится до тех пор, пока постепенно не остынет.
• Закалка металла в 2-х средах. При данном способе металлообработки, изделие быстро охлаждают в специальной среде. Затем перемещают в другую среду, например, масло, для дальнейшего охлаждения.

Качество закалки металлов зависит от строго соблюдения технологических параметров, температуры нагревания, охлаждения.

Большой перепад температур, слишком быстрый нагрев или охлаждение в некоторых случаях приводит к деформации изделия, появлению трещин и потере эксплуатационных характеристик.

Способы и скорость охлаждения при закалке деталей различаются для металлов с разными эксплуатационными качествами. При этом охлаждающей средой могут выступать жидкости (вода, масло), а также открытый воздух или остывание металла внутри печи.

Услуги термообработки, закалки, отжига и отпуска металла, стали и сплавов

С июля 2010 г функционирует участок термической обработки деталей и инструмента, изготовленных из различных марок сталей, включая конструкционные, высоколегированные, коррозионно-стойкие, жаростойкие и жаропрочные стали.

Термическая обработка металла включает в себя совокупность операций нагрева, выдержки, охлаждения, которые выполняются в определенных режимах и определенной последовательности. Результатом такого процесса, как термообработка металла, является изменение структуры сплава и приобретения им необходимых свойств (в том числе закалка стали).

В состав участка термообработки «Самарская кузница» входят:

1. Универсальная камерная высокотемпературная электропечь ПКМ 8.16.5/12,5М-К, спроектированная и изготовленная ООО «Накал-промышленные печи» по индивидуальному заказу. Печь предназначена для проведения различных видов термообработки металлических изделий в условиях воздушной атмосферы. Термообработка металла в печи такой конструкции подходит как для громоздких изделий, так и для небольших изделий различных форм и веса. А под выложен магнезитовым огнеупорным материалом, достаточно стойким к истиранию.
2. Шахтная электропечь «ПШЗ». Печь предназначена для нагрева изделий и термообработки металлов в воздушной среде рабочего пространства при температуре до 1000 °С. Подобные печи удобны тем, что в них загрузка происходит сверху, является несложной, а детали в них находятся в подвешенном состоянии или размещены на дне такой печи.
3. Камерная высокотемпературная электропечь с выдвижным подом «ПВП» с температурой до 1250 °С, предназначенная для различных видов термообработки: отжига, нормализации, отпуска, искусственного старения, а так же нагрева деталей под закалку.
4. Закалочный бак объемом 2,7 м2 с водополимерной закалочной средой «ПК-М». В этом баке происходит охлаждение стали после нагрева под закалку.
5. Закалочный бак объемом 2,7 м2 с закалочным маслом. Данный вид масла обладает повышенной химической стойкостью и использование масла обуславливается его универсальностью – оно не вступает в химические реакции с металлами в процессе закалки.

Наш участок термообработки позволяет выполнять практически все виды термической обработки металла:

• Закалка стали. Этот процесс повышает твердость, прочность и износостойкость металла – деталь нагревается до определенной температуры, далее выдерживается некоторое время для прогрева всего объема и только потом уже охлаждается в масле или воде в зависимости от того какая сталь: конструкционная, инструментальная или углеродистая;
• Отпуск. При отпуске повышается пластичность материала и уменьшается хрупкость мартенситной структуры, при этом уровень прочности сохраняется. Отпуск применяется при изготовлении подшипников, пружин, режущих инструментов и других деталей;
• Отжиг. Уменьшение твердости металла для улучшения обрабатываемости, снятия внутреннего напряжения, достижения максимальной однородности металла, при этом происходит медленное нагревание до 740-850 °С, потом происходит выдержка и медленное охлаждение;
• Нормализация. При этом процессе повышается прочность металла, твердость и ударная вязкость, а также пластичность. Металл нагревается до критической температуры, далее происходит выдержка и охлаждение на открытом воздухе;
• Искусственное старение. Процесс происходит при различных температурах и занимает несколько часов, используется в основном для стабилизации геометрических размеров изделий.

Кроме того, высокотемпературная печь «ПКМ» может использоваться для нагрева заготовок из высоколегированных сталей и цветных сплавов под ковку, штамповку и закалку сталей.

Производительность участка термообработки составляет до 5000 кг деталей в сутки. Максимальный вес одной детали — до 300 кг.

Пример письма-заявки на термообработку

 

Оставить заявку

У вас возникли вопросы? Звоните нам прямо сейчас: +7 (846) 374-55-50
Отдел продаж: +7 (927) 909-00-07
Тел./факс:+7 (846) 374-55-51, +7 (846) 374-55-52.
Пишите нам на E-mail: [email protected].

Что такое закалка металла? | J.F. Heat Treating Inc

Существует множество процессов, используемых для нагрева металла в различных областях металлообработки. Закалка металла – одна из наиболее распространенных.

Вот некоторая информация о закалке металла и его сравнении с другими формами термообработки в Гастонии, Северная Каролина.

Что можно ожидать от закалки металла

Закалка металла используется для улучшения различных механических свойств металла, а также его твердости, как следует из названия.В результате получается более прочный и долговечный металлический предмет.

Во время процесса сплавы нагреваются до уровня, превышающего критическую температуру превращения металла, а затем быстро охлаждают, чтобы мягкий исходный материал превратился в более твердую и прочную структуру. Эти сплавы можно охлаждать воздухом или закалкой в ​​масле, воде или других жидкостях, в зависимости от того, сколько легирующих элементов содержится в материале. Затем затвердевшие материалы обычно подвергаются отпуску или снятию напряжений, чтобы еще больше повысить их ударную вязкость.

При работе со сталью обычно необходимо использовать термическую обработку для получения лучших механических свойств, таких как повышенная прочность или твердость. Процесс закалки включает нагрев компонентов выше температуры нормализации, а затем поддержание этой температуры не менее часа на дюйм толщины. Это позволяет ему остывать со скоростью, достаточной для превращения материала в более твердую и прочную структуру.

Сталь – это сплав железа с углеродом, и некоторые стальные сплавы содержат также другие металлические элементы.Нагревание материала выше критической температуры заставляет углерод (и некоторые из этих других элементов) переходить в твердый раствор. Затем процесс закалки «замораживает» эту микроструктуру на месте. Это позволяет упростить темперирование.

Закалка и отпуск

Закалка и отпуск – это схожие процессы, которые немного отличаются от стандартной процедуры закалки металла, поэтому важно знать, в чем заключаются эти различия.

При закалке металл нагревается до определенной температуры, а затем закаливается в воде или масле, чтобы позволить ему затвердеть до оптимального уровня твердости.Закаленные детали, как правило, необходимо подвергнуть старению, отпуску или снятию напряжений, чтобы достичь желаемой ударной вязкости, твердости и стабильности.

Отпуск выполняется для повышения прочности и уменьшения хрупкости стали. Стали никогда не используются в том состоянии, в котором они находятся сразу после закалки – они также должны быть отпущены, чтобы гарантировать, что деталь будет достаточно прочной для длительного использования. Процесс включает повторный нагрев стали при более низких температурах, чтобы обеспечить выделение и сфероидизацию карабинов, обнаруженных в микроструктуре стали.В результате получается более твердый и прочный металл.

Для получения дополнительной информации о процессах, связанных с закалкой металлов, и о том, чем различные процессы обработки металлов отличаются друг от друга, мы рекомендуем вам связаться с командой J. F. Heat Treating Inc., чтобы узнать больше о термообработке в Гастонии, Северная Каролина. Мы будем рады ответить на любые ваши вопросы о нашей работе!

металлургия | Определение и история

Использование металлов в настоящее время является кульминацией долгого пути развития, продолжающегося примерно 6 500 лет.Принято считать, что первыми известными металлами были золото, серебро и медь, которые существовали в самородном или металлическом состоянии, причем самыми ранними из них, по всей вероятности, были самородки золота, найденные в песках и гравиях русел рек. Такие самородные металлы стали известны и ценились за их декоративные и утилитарные ценности во второй половине каменного века.

Ранняя разработка

Золото можно агломерировать в более крупные куски холодным молотком, а самородная медь – нет, и важным шагом к эпохе металлов стало открытие, что металлам, таким как медь, можно придавать форму путем плавления и литья в формах; Среди самых ранних известных изделий этого типа – медные топоры, отлитые на Балканах в IV тысячелетии до нашей эры.Следующим шагом стало открытие возможности извлечения металлов из металлосодержащих минералов. Они были собраны, и их можно было отличить по цвету, текстуре, весу, цвету пламени и запаху при нагревании. Заметно больший выход, полученный при нагревании самородной меди с соответствующими оксидными минералами, мог привести к процессу плавки, поскольку эти оксиды легко восстанавливаются до металла в угольном слое при температурах, превышающих 700 ° C (1300 ° F), в качестве восстановителя. , окись углерода, становится все более стабильной.Чтобы осуществить агломерацию и отделение расплавленной или плавленной меди от связанных с ней минералов, необходимо было ввести оксид железа в качестве флюса. Этот дальнейший шаг вперед можно объяснить присутствием госсановых минералов оксида железа в выветрившихся верхних зонах месторождений сульфида меди.

Во многих регионах медно-мышьяковые сплавы, превосходящие медь по свойствам как в литой, так и в деформируемой форме, были произведены в следующий период. Сначала это могло быть случайным из-за сходства цвета и цвета пламени между ярко-зеленым минералом карбоната меди малахитом и продуктами выветривания таких минералов сульфида меди и мышьяка, как энаргит, и, возможно, позже за этим последовал целенаправленный отбор. соединений мышьяка из-за запаха чеснока при нагревании.

Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

Содержание мышьяка варьировалось от 1 до 7 процентов, с оловом до 3 процентов. Медные сплавы, практически не содержащие мышьяка, с более высоким содержанием олова – другими словами, настоящая бронза – появились между 3000 и 2500 годами до нашей эры, начиная с дельты Тигра и Евфрата. Ценность олова могла быть открыта благодаря использованию станнита, смешанного сульфида меди, железа и олова, хотя этот минерал не так широко доступен, как основной минерал олова, касситерит, который, должно быть, был конечным источником металла.Касситерит поразительно плотный и встречается в виде гальки в аллювиальных отложениях вместе с арсенопиритом и золотом; в определенной степени это также встречается в упомянутых выше госсанах из оксида железа.

Несмотря на то, что бронза могла развиваться независимо в разных местах, наиболее вероятно, что культура бронзы распространилась через торговлю и миграцию народов с Ближнего Востока в Египет, Европу и, возможно, Китай. Во многих цивилизациях производство меди, мышьяковистой меди и оловянной бронзы продолжалось некоторое время вместе.Возможное исчезновение медно-мышьяковых сплавов трудно объяснить. Производство могло быть основано на минералах, которые не были широко доступны и стали дефицитными, но относительный дефицит оловянных минералов не препятствовал существенной торговле этим металлом на значительных расстояниях. Возможно, что в конечном итоге предпочтение было отдано оловянной бронзе из-за вероятности отравления мышьяком от паров, образующихся при окислении минералов, содержащих мышьяк.

По мере того, как выветрившиеся медные руды в данных местах разрабатывались, более твердые сульфидные руды под ними добывались и плавились.Используемые минералы, такие как халькопирит, сульфид меди и железа, нуждались в окислительном обжиге для удаления серы в виде диоксида серы и получения оксида меди. Это потребовало не только более высокого металлургического мастерства, но и окисления тесно связанного железа, что в сочетании с использованием флюсов оксида железа и более жесткими восстановительными условиями, создаваемыми улучшенными плавильными печами, привело к более высокому содержанию железа в бронзе.

Невозможно провести резкое разделение между бронзовым и железным веками.Небольшие куски железа могли быть произведены в медеплавильных печах, поскольку использовались флюсы оксида железа и железосодержащие сульфидные руды меди. Кроме того, более высокие температуры печи создали бы более сильные восстановительные условия (то есть более высокое содержание монооксида углерода в топочных газах). Первый кусок железа, найденный на железнодорожных путях в провинции Дренте, Нидерланды, был датирован 1350 годом до н. Э., Датой, обычно считающейся средним бронзовым веком для этой местности. С другой стороны, в Анатолии железо использовалось еще в 2000 году до нашей эры.Иногда встречаются упоминания о железе и в более ранние периоды, но этот материал имел метеоритное происхождение.

После того, как была установлена ​​связь между новым металлом, обнаруженным в медных расплавах, и рудой, добавленной в качестве флюса, естественно последовала работа печей для производства одного железа. Конечно, к 1400 г. до н. Э. В Анатолии железо приобрело большое значение, а к 1200–1000 гг. До н. Э. Оно в довольно больших масштабах превращалось в оружие, первоначально лезвия кинжалов.По этой причине 1200 г. до н.э. был принят за начало железного века. Свидетельства раскопок указывают на то, что искусство производства железа зародилось в горной стране к югу от Черного моря, в районе, где преобладали хетты. Позже это искусство, по-видимому, распространилось среди филистимлян, поскольку в Гераре были обнаружены неочищенные печи, датируемые 1200 годом до н. Э., Вместе с рядом железных предметов.

Плавка оксида железа с древесным углем требовала высокой температуры, и, поскольку температура плавления железа 1540 ° C (2800 ° F) была недостижима в то время, продукт представлял собой просто губчатую массу пастообразных шариков металла, смешанных с полужидкий шлак.Этот продукт, позже известный как блюм, вряд ли можно было использовать в том виде, в каком он стоял, но многократный повторный нагрев и обработка горячим молотком удалили большую часть шлака, в результате чего кованое железо стало гораздо более качественным продуктом.

На свойства железа сильно влияет присутствие небольшого количества углерода, при этом значительное увеличение прочности связано с содержанием менее 0,5%. При достижимых в то время температурах – около 1200 ° C (2200 ° F) – при восстановлении древесным углем получалось почти чистое железо, которое было мягким и имело ограниченное применение в оружии и инструментах, но когда соотношение топлива к руде было увеличено и вытяжка печи усовершенствованный с изобретением более совершенного сильфона, железо поглотило больше углерода.Это привело к появлению блюмов и продуктов из железа с различным содержанием углерода, что затруднило определение периода, в течение которого железо могло быть намеренно упрочнено за счет науглероживания или повторного нагрева металла в контакте с избытком древесного угля.

Углеродсодержащее железо имело еще одно большое преимущество, заключающееся в том, что, в отличие от бронзы и безуглеродистого железа, его можно было сделать еще более твердым путем закалки, то есть быстрого охлаждения путем погружения в воду. Нет никаких доказательств использования этого процесса закалки в раннем железном веке, так что он, должно быть, был либо неизвестен тогда, либо не считался выгодным, поскольку закалка делает железо очень хрупким и должно сопровождаться отпуском или повторным нагревом в более низкая температура для восстановления прочности.То, что, кажется, было установлено на раннем этапе, было практикой многократной холодной ковки и отжига при 600–700 ° C (1100–1300 ° F) – температуре, которая достигается естественным путем при простом огне. Эта практика распространена в некоторых частях Африки даже сегодня.

К 1000 году до нашей эры железо стало известно в Центральной Европе. Его использование медленно распространилось на запад. Производство железа было довольно широко распространено в Великобритании во время римского вторжения в 55 г. до н. Э. В Азии железо было известно еще в древности, в Китае около 700 г. до н. Э.

Обзор криогенного упрочнения металла

Металлы, такие как сталь, железо, медь и алюминий, часто подвергаются термообработке для улучшения их физических свойств. Когда металл подвергается воздействию тепла, он подвергается химической реакции, в которой его атомы расширяются. Обычно термическая обработка проводится одновременно с охлаждением. После нагрева металл быстро охлаждается для достижения более желаемых свойств, таких как повышенная прочность и долговечность. Однако криогенное упрочнение – это уникальный процесс обработки металла, при котором металл намеренно подвергается воздействию чрезвычайно низких температур.

Что такое криогенное упрочнение?

Криогенная закалка – это процесс обработки металла, который характеризуется использованием жидкого азота для замораживания металла. Несмотря на разную температуру, металл нередко достигает -301 градус по Фаренгейту во время этого процесса. При таких низких температурах количество мартенсита в обрабатываемом металле увеличивается, что дает некоторые уникальные преимущества, которых нет в других процессах обработки.

Как происходит криогенное отверждение

Для выполнения криогенной закалки металл сначала подвергают нагреву с использованием обычного процесса термообработки.Далее металл медленно охлаждают с помощью жидкого азота. Когда металл погружается в воду или подвергается воздействию жидкого азота иным образом, его температура начинает падать. Металл выдерживают при стабильной низкой температуре до 24 часов, после чего он проходит второй этап термообработки для минимизации хрупкости.

Преимущества криогенного отверждения

Несмотря на то, что это довольно сложный и технический процесс, криогенная закалка дает несколько преимуществ, одно из которых – повышение прочности.Когда температура металла падает, его атомы перестраиваются таким образом, что увеличивается мартенсит металла и уменьшается аустенит металла. Мартенсит, конечно, представляет собой невероятно твердую кристаллическую структуру, а аустенит – мягкий и пластичный.

Криогенная закалка может повысить износостойкость металлических предметов и деталей. Металл не становится тверже из-за криогенной закалки; он становится более жестким и износостойким. В результате выполняется криогенная закалка для увеличения срока службы металлических предметов и деталей.

Кроме того, криогенная закалка позволяет снять напряжение с металла. Когда металл подвергается нагреву, а затем быстро охлаждается, возникают напряжения. Однако криогенное упрочнение может устранить эти напряжения для достижения однородного состава.

Также стоит отметить, что криогенная закалка поддерживает различные металлы. Хотя это чаще всего выполняется на стали, его можно выполнять и на железе, меди, алюминии, магнии и других металлах. Это лишь некоторые из наиболее заметных преимуществ криогенной закалки.

Нет тегов для этого сообщения.

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.

---

Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:

• В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки вашего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
• Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
• Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
• Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
• Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

---

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.

---

Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в cookie-файлах может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

Закалка металлов: 4 метода

Наиболее широко используемый метод – обычная закалка для закалки в одной среде. Однако недостатком этого метода является то, что скорость охлаждения в диапазоне мартенситного превращения будет очень высокой.

Он будет незначительно отличаться от скорости в верхней зоне переохлажденного аустенита с низкой стабильностью и, следовательно, в этом методе могут возникнуть трещины, деформации и другие дефекты. Другие методы упрочнения, которые будут кратко описаны, обычно используются, чтобы избежать этих дефектов и получить требуемые свойства.

Различные методы закалки:

1. Закалка в двух средах.

2. Закалка с самоотпуском.

3. Ступенчатая закалка или закалка.

5. Изотермическая закалка или отпуск.

Метод № 1. Закалка в двух средах:

Изделия, закаленные этим методом, сначала закаливают в воде до температуры от 300 ° до 400 ° C, а затем быстро переводят в менее интенсивную закалочную среду (например, масло или воздух), где они выдерживают до полного охлаждения.Целью перехода на вторую закалку является снижение внутренних напряжений, связанных с превращением аустенита в мартенсит.

Не рекомендуется сначала закалку в воде, а затем в масле, так как это может привести к частичному разложению аустенита в его зоне наименьшей стабильности (от 500 ° до 600 ° C) и к развитию высоких остаточных напряжений из-за быстрого охлаждение в диапазоне мартенситного превращения.

Закалка в двух средах широко применяется при термообработке инструмента из углеродистой стали (метчики, штампы, фрезы и т. Д.).) формы, неблагоприятной с точки зрения растрескивания и коробления.

Метод № 2. Закалка с самоотпуском:

Здесь изделие удерживают в закалочной среде до тех пор, пока оно полностью не остынет, но извлекают, чтобы удержать определенное количество тепла в сердцевине, которое составляет отпуск (самотпуск). Момент прекращения закалки может быть установлен экспериментально. Часто в сердцевине сохраняется больше тепла, чем требуется для отпуска, и при достижении температуры отпуска изделие снова погружается в закалочную жидкость.

Это упрочнение применяется для зубил, кувалд, ручных молотков, центровочных штампов и других инструментов, требующих высокой твердости поверхности в сочетании с прочным сердечником.

Метод № 3. Ступенчатая закалка или закалка:

После нагрева стали до температуры закалки ее закаливают в среде с температурой от 150 до 300 ° С. Изделие выдерживают до тех пор, пока оно не достигнет температуры среды, а затем охлаждают до комнатной температуры на воздухе, а иногда и в масле.

Время выдержки в закалочной ванне должно быть достаточным для достижения однородной температуры по всему поперечному сечению, но достаточно продолжительным, чтобы вызвать аустенитное разложение. Аустенит превращается в мартенсит в течение последующего периода охлаждения до комнатной температуры. Эта обработка обеспечит структуру мартенсита и остаточного аустенита в закаленной стали.

Мартемперинг имеет следующие преимущества по сравнению с обычной закалкой:

(i) Менее объемные изменения происходят из-за наличия большого количества остаточного аустенита и возможности самоотпуска мартенсита.

(ii) Меньше деформаций, поскольку преобразования происходят одновременно во всех частях изделия. (iii) Меньшая опасность появления трещин в изделии.

С другой стороны, чрезвычайно низкая стабильность аустенита в этом диапазоне от 500 до 600 ° C требует скорости охлаждения от 200 до 500 ° C в секунду в этом диапазоне для получения переохлаждения. В то же время охлаждение в горячих средах происходит намного медленнее, чем в воде или масле при комнатной температуре.

Следовательно, аустенит в углеродистой стали можно охлаждать через зону от 600 ° до 500 ° С без разложения, только в тонких изделиях (до 5.Толщиной 8 мм). Такие изделия целесообразно упрочнять этим методом. Изделия из легированной стали, закаленные этим методом, могут быть значительно толще.

Метод № 4. Изотермическая закалка или аустеперизация:

Выполняется таким же образом, как и закалка, но с более длительным временем выдержки при обеих температурах (выше мартенситной точки) для обеспечения достаточно полного разложения аустенита (обычно с трооститом или бейнитом круглой формы).

Опыт показал, что закалка многих марок стали обеспечивает существенное повышение прочности конструкции, то есть прочности сложных образцов. По сравнению с обычной закалкой с последующим отпуском при температуре от 250 ° до 400 ° C, аустауэр снижает чувствительность к надрезам и чувствительность к эксцентрической нагрузке и увеличивает пластичность надрезов в 1,5–2 раза.

Следует отметить, однако, что закалка с закалкой в ​​горячей среде подходит не для всех марок стали и для изделий всех размеров.Неправильная процедура может существенно снизить механические свойства.

Расплавленные соли обычно используются в качестве среды при темперинге и аустемперинге. Чем ниже температура соляной ванны, тем выше скорость охлаждения. Поскольку охлаждение в солевом расплаве достигается только за счет теплопроводности, охлаждающая способность в значительной степени увеличивается за счет перемешивания.

Сталь окисляется при нагревании в хлоридах. Тонкая пленка хлоридов, покрывающая изделие, защищает его от окисления при перемещении в закалочную ванну.В момент погружения в расплав едкой щелочи пленка отламывается (или растворяется) и обнажает поверхность металла. Контакт с едкой щелочью, однако, не вызывает заметного окисления стальных деталей.

Процесс аустемпинга коммерчески используется для тонких стальных профилей для получения продуктов без трещин и с хорошей ударопрочностью.

Лечение ниже нуля:

Полученная микроструктура полностью закаленной стали должна состоять из мартенсита.На практике очень трудно получить полностью мартенситную структуру путем закаливания. Некоторое количество аустенита обычно присутствует в закаленной стали. Этот аустенит, существующий вместе с мартенситом, называется остаточным аустенитом.

Присутствие остаточного аустенита значительно снижает механические свойства, и такие стали не развивают максимальной твердости даже после охлаждения со скоростью, превышающей критическую скорость охлаждения. Количество остаточного аустенита во многом зависит от химического состава стеда.Для простых углеродистых сталей количество остаточного аустенита увеличивается с увеличением содержания углерода.

Проблема остаточного аустенита является более сложной для легированных сталей. Большинство легирующих элементов увеличивают содержание остаточного аустенита.

В закаленных сталях, содержащих остаточный аустенит, прочность может быть улучшена с помощью процесса, известного как обработка при температуре ниже нуля или холодная обработка. При этой обработке остаточный аустенит превращается в мартенсит. Это преобразование остаточного аустенита в мартенсит приводит к повышению твердости, износостойкости и стабильности размеров стали.

а. Процесс заключается в охлаждении стали до минусовой температуры, которая должна быть ниже температуры стали M _f . Температура Mf для большинства сталей находится в диапазоне от -30 ° C до -70 ° C. Во время этого процесса в стали возникают значительные внутренние напряжения, поэтому отпуск выполняется сразу после обработки. Эта обработка также помогает закалить мастенсит, который образуется в результате разложения остаточного аустенита во время обработки при отрицательных температурах.

г.Обработку при отрицательных температурах необходимо провести сначала после обработки для отверждения. Установки механического охлаждения, сухой лед и некоторые сжиженные газы, такие как жидкий азот, могут использоваться для охлаждения стали до минусовой температуры.

г. Эта обработка применяется для: – высокоуглеродистых и высоколегированных сталей, используемых для изготовления инструментов, подшипников, измерительных приборов и компонентов, требующих высокой ударной и усталостной прочности в сочетании с стабильностью размеров – сталей с поверхностной закалкой.

Патент:

Специальная термообработка катанки из среднеуглеродистой, высокоуглеродистой и низколегированной стали называется патентованием.

Процесс заключается в нагреве материала значительно выше температуры аустенизации для обеспечения образования однородного аустенита. После выдержки в течение достаточного времени при этой температуре сталь закаливают в ванне с постоянной температурой. Для данной стали температура закалочной ванны поддерживается вблизи вершины кривой TTT.

Это приводит к превращению аустенита в мелкий перлит. После завершения превращения сталь охлаждают либо на воздухе, либо путем распыления воды.Свинцовую ванну или солевую ванну обычно используют для закалки стали.

Этот процесс в основном используется для изготовления проволоки, тросов и пружин.

Патентная термообработка не применяется для низкоуглеродистых сталей, поскольку они могут быть сильно вытянуты в отожженном состоянии.

Процесс упрочнения металлического каркаса и его применение, часть 2

В первой части этой серии статей, состоящей из двух частей, мы рассмотрели некоторые основы процесса упрочнения стали и металлического каркаса. Цементная закалка используется для увеличения твердости данного металла снаружи при сохранении относительной пластичности внутренней части и является обычным явлением в нескольких основных областях применения.

В Wasatch Steel мы рады обсудить с нашими клиентами свойства упрочнения и любые другие потребности, поскольку мы поставляем для них огромное разнообразие стальных листов, стальных труб и различных других стальных изделий. Какие свойства цементирующей закалки придает стали стали и какие процессы могут быть использованы для этого процесса? Мы ответим на эти и другие вопросы во второй части нашей серии статей.

Свойства цементированной стали

Когда стальные изделия подвергаются процессу поверхностной закалки, как мы уже упоминали в первой части, их внешняя оболочка становится чрезвычайно твердой и прочной.Это делает всю деталь более прочной во многих отношениях – не только внешний вид может выдерживать более сильные удары, но и внутреннее ядро ​​способно поглощать значительно больше ударов без трещин или других проблем.

Цементированная сталь устойчива к истиранию, коррозии и стандартным формам износа. С другой стороны, один и тот же компонент без закалки во многих случаях может вызвать растрескивание, точечную коррозию и отслаивание из-за ударов или других внешних напряжений.

Методы упрочнения корпуса

Существует несколько различных методов поверхностного упрочнения данного металла, включая каждый из следующих:

• Закалка. Закалка, популярная для сталей с более высоким содержанием углерода или других термообрабатываемых металлов, – это процесс, который также требует значительного нагрева.Индукционные змеевики или кислородное пламя будут использоваться для повышения температуры металла до точки, в которой микроструктура начинает меняться, после чего поверхность будет быстро охлаждаться путем помещения в охлаждающую среду (обычно солевой раствор, воду, масло или даже воздух). . Этот период охлаждения приведет к образованию мартенсита, который является чрезвычайно твердым и защищает внешний вид.
• Азотирование: Металлы нагреваются до высокой температуры, а затем подвергаются воздействию аммиака или других веществ, переносящих азот.Эта комбинация создает нитриды, которые являются чрезвычайно твердыми и устойчивыми к истиранию. Этот процесс требует, чтобы в упрочняемом металле присутствовали элементы, которые могут образовывать нитриды, такие как хром или молибден.
• Науглероживание: когда металл, обычно стальной сплав, нагревается, а затем подвергается воздействию большого количества углерода на поверхности в виде газа, жидкости или твердого вещества (в зависимости от области применения). Отсюда этот внешний углерод будет образовывать карбиды с другими стальными элементами, повышая твердость и износостойкость.

Чтобы узнать больше о различных процессах, используемых для поверхностного упрочнения стали или другого металла, или узнать о любой из наших стальных изделий или услугах, поговорите с сотрудниками Wasatch Steel сегодня.

Метод уменьшения металлических артефактов на основе оценки упрочнения ограниченного пучка для полихроматического рентгеновского излучения CT

Усиление луча в рентгеновской компьютерной томографии (КТ) неизбежно из-за полихроматического спектра рентгеновских лучей и зависящих от энергии коэффициентов затухания материалов, что приводит к недооценке артефактов, возникающих из данных проекции, особенно на металлических областях.Современные исследования артефактов упрочнения пучка основаны на численном методе, который рекурсивно выполняет реконструкцию компьютерной томографии, что приводит к большой вычислительной нагрузке. Чтобы решить эту вычислительную проблему, мы предлагаем оценку упрочнения пучка с ограничениями, которая обеспечивает эффективное численное решение посредством линейной комбинации двух изображений, реконструированных только один раз в течение всего процесса. Предлагаемая оценка отражает геометрию металлических объектов и физические характеристики упрочнения пучка при прохождении полихроматического рентгеновского излучения через материал.Большинство связанных параметров получают численно из исходного нескорректированного изображения КТ и преобразования прямой проекции без дополнительных процедур оптимизации. Только неизвестный параметр, связанный с артефактами усиления луча, настраивается с помощью линейной оптимизации, которая выполняется только в области восстановленного изображения. Предлагаемый подход систематически оценивался с использованием численного моделирования и фантомных данных для качественных и количественных сравнений. По сравнению с существующими подходами, основанными на окрашивании синограмм и на основе моделей, предложенная схема в сочетании с оценкой ограниченного упрочнения пучка не только обеспечила улучшенное качество изображения в областях, окружающих металл, но также обеспечила быструю коррекцию упрочнения пучка благодаря аналитической структуре реконструкции.