Pomozite razvoju web mjesta, dijelite članak s prijateljima!

Bez toplinske obrade u radu s metalima ne može učiniti. Zbog toga koliko dobro je provedena toplinska obrada ovisi o kvalitativnim značajkama metalnog proizvoda. Njegova snaga i trajnost u uporabi. U ovom članku možete naučiti kako pravilno provoditi toplinsku obradu (kaljenje) proizvoda od čelika.

Stvrdnjavanje čelika

Stvrdnjavanje je toplinska obrada metala. Sastoji se od zagrijavanja metala do kritične temperature pri kojoj se mijenja kristalna rešetka materijala, ili na temperaturi na kojoj se faza otapa u matrici koja postoji na niskoj temperaturi.

Važno je razumjeti:

  • Nakon dostizanja kritične temperature, metal se podvrgava brzom hlađenju.
  • Nakon stvrdnjavanja, čelik dobiva strukturu martenzita (po imenu Adolph Martens) i postaje tvrda.
  • Zbog otvrdnjavanja povećava se čvrstoća čelika. Metal postaje još tvrđi i otporniji na habanje.
  • Potrebno je razlikovati uobičajeno gašenje materijala i gašenje kako bi se dobio višak slobodnih radnih mjesta.

Načini gašenja razlikuju se u brzini procesa i temperaturi grijanja. Postoje i razlike u trajanju izlaganja pri određenoj temperaturi i brzini hlađenja.

Izbor temperature za stvrdnjavanje

Odluka o temperaturi pri kojoj se vrši gašenje metala je posljedica kemijskog sastava čelika.

Stvrdnjavanje je dva tipa:

  • dovršiti;
  • nepotpun.

Vođeni dijagramom kritičnih točaka, može se vidjeti da se tijekom procesa potpunog stvrdnjavanja hipoutektoidni čelik zagrijava iznad Ac3 za 30-50 stupnjeva Celzijusa . Kao rezultat, čelik će imati ujednačenu strukturu austenita. Nakon toga, pod utjecajem procesa hlađenja, pretvorit će se u martenzit.

Slika broj 1. Kritične točke .

Nepotpuno stvrdnjavanje češće se koristi za alatni čelik. Cilj nepotpunog stvrdnjavanja je dostizanje temperature na kojoj se odvija proces stvaranja viška faza. Zagrijavanje čelika odvija se u temperaturnom intervalu od Ac1 - Ac2 . U isto vrijeme, neka količina ferita preostala nakon stvrdnjavanja čelika ostat će u strukturi martenzita.

Za učvršćivanje proeutektoidnog čelika bolje je držati se temperature 20-30 stupnjeva više od Ac1 - nepotpuno gašenje. Zbog toga, tijekom zagrijavanja i hlađenja, cementit će ostati, što povećava tvrdoću martenzita. Tijekom stvrdnjavanja proeutektoidni čelik ne smije se zagrijavati iznad normalne temperature. To može utjecati na tvrdoću.

Stopa hlađenja

Struktura martenzita dobiva se brzim hlađenjem austenita u vrijeme kada temperatura čelika doprinosi najmanje stabilnosti austenita (oko 650-550 stupnjeva).

Kada se kreće u temperaturnu zonu u kojoj dolazi do martenzitne transformacije (ispod 240 stupnjeva), primjenjuje se polagano hlađenje. Kao rezultat toga , rezultirajuća strukturna naprezanja su izjednačena, dok se tvrdoća dobivenog martenzita ne smanjuje.

Za uspješnu toplinsku obradu vrlo je važno odabrati medij za stvrdnjavanje. Često se kao medij za gašenje može koristiti sljedeće:

  • voda;
  • otopina natrijevog hidroksida (5-10%) ili soli;
  • mineralno ulje.

Za učvršćivanje ugljičnog čelika bolje je koristiti vodu čija je temperatura 18 stupnjeva. Za gašenje legiranog čelika prikladno ulje.

Značajke čelika: otvrdljivost i otvrdnjivost

Ne miješajte važne karakteristike čelika - otvrdljivost i otvrdljivost.

tvrdoće

Ova karakteristika ukazuje na sposobnost čelika da dobije tvrdoću nakon stvrdnjavanja. Postoje vrste čelika koje je teško ugasiti i nakon procesa toplinske obrade čelik postaje nedovoljno čvrst. Kažu o takvom materijalu - "Nisam prihvatio gašenje".

Sposobnost tvrdoće u martenzitu povezana je sa stupnjem izobličenja njegove kristalne rešetke. Niži sadržaj ugljika u martenzitu pridonosi manjoj distorziji kristalne rešetke, pa će tvrdoća čelika biti niža. Ako čelik sadrži ugljik manji od 0, 3%, tada je tvrdoća takve legure niska, i obično takve legure nisu podvrgnute gašenju.

tvrdoće

Ova karakteristika može reći koliko je čelik duboko otvrdnuo. Kod stvrdnjavanja, površina čeličnog dijela hladi se brže od jezgre . To je zbog toga što je površina u izravnom kontaktu s rashladnom tekućinom koja uzima toplinu. I središnji dio čeličnog dijela prenosi svoju toplinu kroz debljinu metala i površine, gdje ga apsorbira rashladno sredstvo.

Na kaljivost utječe kritična brzina kaljenja - što je niža (brzina), što je čelika dublje kalcinirana. Na primjer, krupnozrnati čelik, koji ima nisku kritičnu brzinu gašenja, kalcinira se dublje od finozrnatog čelika, koji ima visoku kritičnu brzinu gašenja.

Dubina otvrdnjavanja ovisi o početnoj strukturi kaljene legure, temperaturi grijanja i mediju za gašenje. Prohladnost čelika određena je lomom, mikrostrukturom i tvrdoćom.

Vrste kaljenja čelika

Postoji mnogo načina kaljenja metala. Njihov izbor je zbog sastava čelika, prirode proizvoda, potrebne tvrdoće i uvjeta hlađenja. Često se koristi step, izotermno i lagano stvrdnjavanje.

Stvrdnjavanje u jednom mediju

Na grafikonu krivulja hlađenja za različite postupke očvršćivanja, vidi se da krivulja 1 odgovara gašenju u istom mediju, a takvo stvrdnjavanje je lako izvesti. Međutim, nije pogodan za svaki čelični dio. Zbog brzog pada temperature, čelik promjenjivog presjeka u temperaturnom rasponu ima nepravilnost temperature i veliko unutarnje naprezanje. Od toga, čelični dio može iskriviti i puknuti.

Slika broj 2. Krivulje hlađenja .

Visok sadržaj ugljika u čeličnim dijelovima može uzrokovati volumetrijske promjene u strukturnim naprezanjima, a to, pak, prijeti pojavom pukotina.

Zaevtektoidny čelik, koji ima jednostavan oblik, bolje je očvrsnuti u istom okruženju. Za gašenje složenijih oblika koristi se gašenje u dva medija ili stupnjevito gašenje.

Stvrdnjavanje u dva medija (na slici 2, to je krivulja 2) koristi se za alate od čelika visokog ugljika. Sama metoda je da se čelik najprije hladi u vodi do 300-400 stupnjeva, nakon čega se prenosi u uljnu okolinu, gdje dolazi do potpunog hlađenja.

Stupanj otvrdnjavanja

Kod stupnjevitog stvrdnjavanja (krivulja 3), čelični dio se najprije stavlja u solnu kupku. Temperatura kupke mora biti viša od temperature pri kojoj dolazi do martenzitne transformacije (240-250 stupnjeva) . Nakon solne kupke, čelik se miješa u ulje ili u zrak. Koristeći stupnjevito stvrdnjavanje, ne možete se bojati da je dio deformiran ili se u njemu formiraju pukotine.

Nedostatak takvog gašenja podrazumijeva da se može koristiti samo za čelike od ugljičnog čelika s malim presjekom (8-10 mm). Korak za kaljenje može se koristiti za dijelove od legiranog čelika s velikim poprečnim presjekom (do 30 mm).

Izotermno stvrdnjavanje

Krivulja 4 odgovara izotermičnom stvrdnjavanju na grafu, a kaljenje se provodi na isti način kao i stupnjevito stvrdnjavanje. Međutim, u vrućoj kupki čelik je ostario duže. To je učinjeno na takav način da uzrokuje potpuni slom austenita . Na dijagramu se brzina zatvarača prikazuje na S-liniji s a i b točkama. Čelik koji je prošao izotermno očvršćavanje može se u svakom slučaju ohladiti. Sredstvo za hlađenje može poslužiti kao rastaljene soli.

Prednosti izotermnog očvršćavanja:

  • čelik se gotovo ne kopča;
  • ne pojavljuju se pukotine;
  • viskoznost.

Svijetlo kaljenje

Za takvo stvrdnjavanje potrebna je posebno opremljena peć, opremljena zaštitnim okruženjem. Kod proizvodnje, kako bi se dobila čista i svijetla površina za kaljeni čelik, treba koristiti stepeno stvrdnjavanje. Nakon toga, legura se hladi u rastaljenoj lužini. Prije procesa stvrdnjavanja, čelični se dio zagrijava u kupelji soli natrijevog klorida s temperaturom 30-50 stupnjeva iznad točke Ac1 (vidi “Shema kritičnih točaka”). Hlađenje dijela odvija se u kadi na 180–200 stupnjeva. Hladni medij je smjesa koja se sastoji od 75% smjese kalijevog hidroksida, 25% natrijevog hidroksida, kojem se dodaje 6–8% vode (po masi soli).

Gašenje uz samostalni odmor

Koristi se u proizvodnji alatnog čelika. Osnovna ideja gašenja je uklanjanje čeličnog dijela iz rashladnog medija dok se potpuno ne ohladi. Napad se događa u određenom trenutku. Određena količina topline pohranjuje se u jezgri čeličnog dijela. Na njegov trošak, i napravio naknadno ostaviti . Nakon što čelični proizvod dosegne potrebnu temperaturu za popuštanje zbog unutarnje topline, čelik se stavlja u tekućinu za gašenje za završno hlađenje.

R Sl. 3 - T je lice plime .

Odmor se kontrolira bojama boje (vidi sliku br. 3), koje se formiraju na glatkoj metalnoj površini na 220-330 stupnjeva.

Uz pomoć samo-temperirajućeg otvrdnjavanja proizvode se maljine, dlijeta, čekići i drugi alati koji zahtijevaju visoku tvrdoću na površini uz očuvanje unutarnje viskoznosti.

Načini hlađenja tijekom stvrdnjavanja

Tijekom brzog hlađenja čeličnih proizvoda tijekom gašenja, postoji opasnost od velikih unutarnjih naprezanja, što dovodi do izobličenja materijala, a ponekad i do pukotina. Kako bi se to izbjeglo, gdje je to moguće, bolje je hladiti dijelove od čelika u ulju. Ugljični čelik, za koji je takvo hlađenje nemoguće, najbolje se hladi u vodi.

Osim rashladnog okruženja, na unutarnje naprezanje čeličnih proizvoda utječe način na koji su uronjeni u rashladni medij. Naime:

  • proizvodi s debelim i tankim dijelom, bolje je uroniti u tekućinu za gašenje, prvo s glomaznim dijelom;
  • ako proizvod ima izduženi oblik (bušilice, slavine), morate uroniti strogo okomito, inače se može iskriviti.

Ponekad je potrebno ojačati ne cijeli dio, već samo njegov dio. Zatim se primjenjuje lokalno stvrdnjavanje. Proizvod se ne zagrijava u potpunosti, ali je cijeli dio uronjen u tekućinu za gašenje.

Nedostaci tijekom kaljenja čelika

  1. Nedovoljna tvrdoća . To se događa ako je došlo do niske temperature grijanja, male brzine zatvarača na radnoj temperaturi ili je došlo do nedovoljne brzine hlađenja. Možete ga popraviti: primijeniti energičniju okolinu; napravite žarenje, a zatim očvrsnite.
  2. Pregrijavanje . Pojavljuje se ako se čelični dio zagrijava na temperaturu koja prelazi dozvoljenu. Kada se pregrije, stvara se krupnozrnasta struktura, koja dovodi do krhkosti dijela. Možete ga popraviti: žarenjem i stvrdnjavanjem na pravoj temperaturi.
  3. Izgaranje Kada se čelični dio zagrijava na visoku temperaturu blizu točke taljenja (1200-1300 stupnjeva) u oksidirajućoj atmosferi. Kisik prodire u čelične proizvode, oksidi nastaju na granicama zrna. Takav čelik nije ispravljen.
  4. Oksidacija i dekarburiranje . U ovom slučaju, oksidi (oksidi) se formiraju na površini čeličnih dijelova, a ugljik izgara u površinskim slojevima čelika. Ovaj brak se ne može popraviti. Kako biste spriječili brak, koristite pećnice u zaštitnoj atmosferi.
  5. Savijanje i pukotine . Pojavljuju se zbog unutarnjih stresova. Pukotine su nepopravljiv nedostatak. Savijanje se može ukloniti ravnanjem ili ravnanjem.

zaključak

Najvažnija stvar u učvršćivanju metala je jasno pridržavanje tehnologije. Svako odstupanje u stranu dovodi do neželjenih posljedica. Ako sve učinite kako treba, onda čak i kod kuće možete provoditi proces očvršćavanja čelika.

Pomozite razvoju web mjesta, dijelite članak s prijateljima!

Kategorija:

Prerada metala