Сдам Сам

ПОЛЕЗНОЕ


КАТЕГОРИИ







Відпал ІІ роду (фазова перекристалізація)





Під відпалом ІІ роду розуміють нагрів сталі до температур вище точок АС3 чи АС1 витримці, з наступним повільним охолодженням, в результаті яких проходять фазові перетворення, які вливають на кінцевий структурний стан. Структура після відпалу ІІ роду відповідає структурному складу діаграми Fe-Fe3C. При фазовій перекристалізації подрібнюється зерно сталі, усувається відманштеттова структура, зменшується структурна неоднорідність. Цей відпал сприяє підвищенню пластичності та в'язкості. Відпал ІІ роду може бути як попередньою, так і кінцевою термічною обробкою для виливків, поковок, сортового і фасонного прокату, труб, листів. Основними параметрам відпалу є температура, час витримки при заданій температурі та швидкість охолодження. Ці параметри повинні забезпечувати необхідні фазові перетворення і унеможливлюються фазові перетворення, що відбуваються дифузійним шляхом і забезпечують необхідні зміни структури.

До відпалу ІІ роду відноситься: повний, неповний, ізотермічний, низький, нормалізаційний, графітизуючий, сфероїдизуючий.

Повний відпал. При такому відпалі нагрів сталі проводять до температур на 30…50°С вище АС3 (GS), витримка до повного прогріву металу і повільне охолодження разом з піччю. При цьому протікають процеси повної фазової перекристалізації.

При нагріві до температур вище точки АС3 утворюється аустеніт. Він утворюється на границі розділу фериту і цементиту, тому при нагріві на 30…50°С вище температури точки АС3 число зародків завжди достатньо велике і зерно аустеніту, яке утворюється буде дрібним (невеликим). Надмірне підвищення температури вище точки АС3 приводить до росту зерна аустеніту. Швидкість нагріву садки при повному відпалу 100°/ год., час витримки 0,25…1,0 год. на 1 т. садки.



Повільне охолодження при відпалі залежить від стійкості переохолодженого аустеніту, а відповідно і від складу сталі, стійкість аустеніту залежить від кількості легуючих елементів. Леговані сталі охолоджують зі швидкістю 10-100°/год., а леговані 150-200°/год. Після розпаду аустеніту в перлітній області охолодження можна вести на повітрі. Це зменшує можливість утворення відпускної крихкості. Такому відпалу піддають: поковки, фасонні виливки, зливки легованих сталей для зниження твердості та покращення обдирання перед прокаткою.

Неповний відпал. Нагрів при цьому відпалі проводять у двохфазну область, тобто вище точки АС1. Доевтектоїдні сталі піддають неповному відпалу для зняття напружень і покращення обробки різанням, застосовується для сталей, у яких попередня термічна обробка не призвела до утворення відманштеттової структури.

Для заевтектоїдних сталей неповний відпал застосовується для отримання зернистого перліту (сфероїдизація).

Сталь із зернистим перлітом має більш низьку твердість, межу міцності і більш високі значення відносного подовження і звуження, вона менше схильна перегріву, утворенню тріщин і деформаціям при гартуванні.

Відпалу на зернистий перліт піддають тонкі листи і прутки і низько вуглецевої сталі перед холодним штампуванням чи волочінням для підвищення пластичності.

Ізотермічний відпал. Такому відпалу піддають в основному леговані сталі. Нагрів при цьому здійснюється то температур вище точки АС3, витримують при заданій температурі і охолоджують до температур на 100…150°С нижче температури точки АС1 (~650°С у другій печі) і при цій температурі проводиться ізотермічна витримка для повного розпаду аустеніту, після чого швидко охолоджують на повітрі. Переваги – скорочується термін відпалу, структура, яка при цьому утворюється, більш однорідна. Ізотермічному відпалу піддають прокат, поковки та інші заготовки невеликих розмірів із легованих сталей.

Низький відпал (високий відпуск). Леговані сталі в деяких випадках після гарячої пластичної деформації (прокатки) мають структуру сорбіту, трооститу або мартенситу,а відповідно і високу твердість. Для зменшення твердості сортовий прокат піддають відпуску при температурі 650…680°С. при таких температурах відбувається розпад мартенситу, коагуляція карбідів і зниження твердості.

Вуглецеві сталі піддають високому відпуску у тих випадках, коли вони призначаються для обробки різанням, холодній висадці чи волочінню. Для високолегованих сталей, у яких перлітне перетворення повністю відсутнє, високий відпуск (низький відпал) є єдиною термічною обробкою, яка дозволяє знизити їх твердість.

Нормалізацйний відпал (нормалізація). Нормалізація – нагрів доевтектоїдної сталі до температур на 50…60°С вище точки АС3 , а заевтектоїдної вище точки Аcm (SE), витримка при заданій температурі і наступне охолодження на повітрі. Нормалізація усуває крупнозернисту будову, застосовується для покращення властивостей сталевих виливок. Прискорене охолодження на повітрі сприяє розпаду аустеніту при більш низьких температурах, що підвищує дисперсність ферито-цементитної суміші і збільшує кількість перліту в суміші. В результаті такого процесу підвищується міцність на 10..15%, та твердість, внаслідок подрібнення зерна покращується в'язкість. Нормалізацію застосовують інколи взамін відпалу, оскільки вона дешевша, взамін гартування сеердньовуглецевих сталей. Механічні властивості хоч і нижчі після нормалізації, але ця операція термічної обробки простіша, дає меншу деформацію ніж гартування. У заевтектоїдних сталей нормалізація усуває цементитну сітку, а нормалізація і високий відпуск при температурі 600…650°С виправляє структуру у легованих сталей.

Графітизуючий відпал. Такий відпал проводять при температурі 950…975°С, використовується для отримання ковкого чавуну. При ізотермічній витримці проходить розпад цементиту на аустеніт і графіт.

Сфероїдизуючий відпал евтектоїдної та заевтектоїдної сталей складається з нагрівання до температури дещо вищої від точки АС1, тривалого витримування, повільного охолодження (30…40°/год) до 600°С і далі на повітрі, або циклічного багаторазового нагрівання вище від точки АС1 і охолодження нижче від точки Аr1. При цьому відбувається усунення пластинчастого перліту та сітки цементиту, утворюється кінцева структура фериту та зернистого цементиту. Сфероїдизацію карбідів здійснюють для підвищення обробки різанням високовуглецевих інструментальних сталей, підвищення пластичності мало- і середньовуглецевих сталей перед холодним штампуванням і волочінням.

Гартування сталей

Гартування – така термічна обробка під час якої проводиться нагрів сталі до температур на 30…50°С вище точки АС3 чи АС1, витримці при цих температурах для завершення перетворень з наступним охолодженням зі швидкістю вище критичної. Гартування – це не кінцева термічна обробка. Залежно від температури нагрівання розрізняють повне і неповне гартування. При повному гартуванні, якому піддають лише доевтектоїдні сталі, сталь нагрівають на 30…50°С вище за АС3 (лінія GS) для отримання вихідної структури аустеніту. Для неповного гартування доевтектоїдну сталь нагрівають в інтервалі температур АС1 - АС3 (до 760…780°С). Після гартування з цього інтервалу температур у сталі поряд з мартенситом зберігаються ділянки фериту, у яких перетворення не пройшло. Присутність фериту приведе до зниження твердості та механічних властивостей сталі після відпуску.

Нагрів доевтектоїдних сталей до температур значно вищих АС3 приведе до росту зерна аустеніту та утворення крупноголчатого мартенситу та погіршенню в'язкості.

Неповному гартуванню, як правило, піддають заевтектоїдні сталі. Вихідна структура при цьому – аустеніт і цементит. Останній зберігається в структурі після гартування, сприяє підвищенню твердості та зносостійкості загартованої високо вуглецевої сталі. Для забезпечення потрібної швидкості охолодження використовують різні гартівні середовища (воду, масло, розчин органічних сполук, тощо). Охолоджуючі (гартівні) середовища повинні забезпечити високу швидкість охолодження при температурах найнижчої стійкості аустеніту (550…650°С), щоб попередити розпад його на ферито-карбідну суміш. В області мартенситного перетворення гартівні середовища повинні унеможливити утворення підвищених внутрішніх напружень, які визивають деформацію виробів, які загартовують, та утворення тріщин. Залежно від способу охолодження розрізняють гартування з безперервним охолодженням, ступеневе, ізотермічне, тощо.

Найчастіше використовується безперервне гартування, тобто гартування при якому охолодження проводиться в одному охолоджувачі. Переривчасте (охолодження у двох середовищах), таке гартування, коли деталь спочатку охолоджують у воді до температур 300…400°С, а потім швидко переміщують у менш інтенсивно діючий охолоджувач (масло, повітря), тут деталь охолоджується до кімнатної температури, що знижує напруження, які виникають при швидкому охолодженні, в області температур мартенситного перетворення.

Нагрівання під гартування проводиться в камерних електричних печах, у шахтних печах, печах-ваннах (тобто у розплавах солей і лугів), у розплавлених металах, у захисній атмосфері, та ін. швидкість нагрівання залежить від складу сталі та розмірів деталей, час ізотермічної витримки складає, як правило 1хв. на 1мм перерізу.

Деякі сталі, наприклад складно леговані, нагрівають під гартування від температур 1000…1270°С, зокрема швидкорізальні сталі. Для унеможливлення зневуглецювання застосовують контрольовані атмосфери – продукти дисоціації аміаку, генераторний газ (СО – СО2 – N2) чи суміш газів (СО – СО2 – Н2 – N2 – H2O), які отримують при згоранні природного газу. В деяких випадках застосовують засипки – карбюризатор чи обмазку.

Важливими характеристикам сталей, вироби із яких піддають гартуванню, є загартованість і прогартованість.

Загартованість – здатність сталі до підвищення твердості при гартуванні. Вона визначається вмістом вуглецю у сталі.

Прогартованість – здатність сталі набувати загартований шар з мартенситною чи тростито-мартенситною (50%М + 50%Т) структурою і високою твердістю на ту чи іншу глибину. Прогартованість визначається критичною швидкістю охолодження.

Загартована сталь після охолодження знаходиться у структурно-напруженому стані, є твердою (при цьому її твердість залежить від вмісту вуглецю у мартенситі) та крихкою. Для зменшення крихкості та напружень, спричинених гартуванням, переведення незрівноважної структури загартованої сталі у рівноважний стан і надання потрібних властивостей (підвищення в'язкості, пластичності, зменшення твердості), сталь після гартування обов'язково піддають відпуску.

 

Відпуск сталей

Відпуск – нагрівання загартованої сталі до певної температури (як правило нижче АС1), витримування її при цій температурі з наступним охолодженням з певною швидкістю до кімнатної температури. Після відпуску, який є кінцевою термічною обробкою, сталь набуває необхідні механічні властивості. Окрім того, відпуск повністю чи частково усуває внутрішні напруження, які утворюються при гартуванні.

Швидкість охолодження після відпуску сильно впливає на величину залишкових напружень. Чим повільніше охолодження, тим менші залишкові напруження. Основний же вплив на властивості сталей відіграє температура відпуску, а тому залежно від температури нагрівання розрізняють низький, середній і високий відпуск.

Низький (низькотемпературний) відпуск. При цьому нагрівання здійснюється до температур 120…250°С. В такому температурному інтервалі мартенсит гартування перетворюється на мартенсит відпуску (кубічний), дещо знижується твердість (HRC = 58…62 проти 62…64 після гартування) і крихкість, знижуються гартівні напруження, підвищується межа міцності, трохи покращується в'язкість. Низькому відпуску піддають різальні та вимірювальні інструменти з вуглецевих та легованих сталей після гартування, а також вироби після цементування (поверхневого насичення сталі при хіміко-термічній обробці). Час витримки при відпуску 1,0…1,5 год. і більше.

Середній (середньотемпературний) відпуск проводять при температурах 300…450°С. В цьому інтервалі температур залишковий аустеніт розпадається, мартенсит значною мірою збіднюється вуглецем, утворюються дуже дрібні частинки цементиту сферичної форми. Дисперсну зернисту ферито-карбідну суміш, що утворюється при температурах середнього відпуску, називають трооститом відпуску. Середній відпуск забезпечує високу в'язкість та пружність сталей,витривалість та релаксаційну стійкість, знижує твердість до 40…45 HRC. Температуру відпуску необхідно вибирати таким чином, щоб не визвати незворотню відпускну крихкість. Охолодження після відпуску можна проводити у воді, що сприяє утворенню на поверхні напружень стискання, які підвищують межу витривалості, зокрема, пружин. Застосовується середній відпуск зокрема для пружин, ресор, штампів.

Високий (високотемпературний) відпуск проводиться при температурах 450…680°С. Він значно знижує твердість сталі (до 20…30HRC), знижує границю міцності сталі при розтяганні, границю текучості, підвищує пластичність та ударну в'язкість. Під час витримування сталі в інтервалі температур високого відпуску збільшується розмір і проходить сфероїдизація дисперсних карбідних часток, зростає феритне зерно. Зернисту ферито-цементитну суміш, структуру, що при цьому утворюється, називають сорбітом відпуску. Високий відпуск застосовують для обробки деталей з вуглецевих і легованих сталей, які повинні задовольняти високі вимоги по границі витривалості, ударної в'язкості, мати найліпше співвідношення міцності та в'язкості сталі (вали, осі, шестерні, зубчасті колеса, тощо). Високий відпуск зменшує чутливість сталей до концентраторів напружень, підвищує роботу розвитку тріщини та знижує температуру порогу холодноламкості.

Термічна обробка, що складається з гартування та високого відпуску називаєтьсяполіпшенням. Як правило застосовується для поліпшуваних сталей, що містять 0,3…0,55% С. Час ізотермічної витримки при високому відпуску становить 1,0…6,0 годин, і залежить від габаритів деталей.

 









Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:


©2015- 2019 zdamsam.ru Размещенные материалы защищены законодательством РФ.