Till skillnad från vatten beror oljans kylförmåga lite på temperaturen, och kylhastigheten i olja är många gånger lägre än i vatten. Därför, för att minska spänningar och undvika att släcka sprickor, används mineralolja för att släcka legerade stål med lägre värmeledningsförmåga än kolstål. I avsaknad av olja används varmt vatten (80 ° C).

Tabell 2.3 Kylhastighet för stål.

De viktigaste metoderna för stålhärdning är härdning i en kylare, i två miljöer, jet, självhärdande, steg och isotermisk.

Släckning i en kylare. Delen, uppvärmd till släckningstemperaturen, sänks ned i kylvätskan, där den förvaras tills den är helt avkyld. Denna metod används för att härda enkla delar av kol och legerat stål.

Delar av kolstål kyls i vatten, och delar av legerade stål kyls i olja, denna metod används också vid mekaniserad härdning, när delar automatiskt överförs från enheten till släckvätskan.

Högkolstål härdas med kylning, d.v.s. den uppvärmda delen hålls i luften en stund före kylning. Detta minskar interna påfrestningar i delarna och eliminerar sprickbildning.

Släckning i två miljöer (eller intermittent kylning).

Delen kyls först i ett snabbkylande medium-vatten och överförs sedan till en långsam-kylande medium-olja; används för härdningsverktyg av högkolstål.

Jethärdning. Delar som värms upp till härdningstemperaturen kyls med en vattenstråle. Denna metod används för härdning av inre ytor, upprörning av formar, formar och andra verktyg där arbetsytan måste ha en martensitstruktur. Jetkylning bildar inte en ångmantel, vilket ger djupare härdbarhet än enkel vattenkylning.

Självhärdande härdning. Delar förvaras i en kylmiljö först vid fullständig kylning, utan upp till ett visst stadium för att behålla den värme som är nödvändig för självfrisättning i delens kärna.

Steghärdning. I denna släckmetod kyls de uppvärmda delarna först till en temperatur något över Mn -punkten (i het olja eller smält salt), sedan kyls de efter en kort exponering vid denna temperatur (före början av mellanliggande transformationer) i luft . I det andra steget av kylning härdas stålet.

Isotermisk härdning. Delar värms till en förutbestämd temperatur och kyls i isotermisk miljö till 220 ° -350 ° C, vilket är något högre än temperaturen vid början av martensitisk transformation. Att hålla delarna i ett släckmedium bör vara tillräckligt för fullständig omvandling av austenit till acikulär troostit. Detta följs av luftkylning. Med isotermisk härdning är hålltiden betydligt längre än vid steghärdning.

Isotermisk härdning eliminerar den stora skillnaden i kylhastigheter på ytan och kärnan i delarna, vilket är huvudorsaken till termiska påfrestningar och härdningssprickor. Efter isotermisk härdning får delarna hög eller medelhårdhet, hög seghet och god motståndskraft mot slagbelastningar. Isotermisk härdning utesluter i vissa fall härdningsoperationen, vilket minskar värmebehandlingscykeln med 35-40%.

Delar och verktyg tillverkade av legerade stål av grader 6ХС, 9ХС, 65Г, ГВ etc. etc. utsätts för isotermisk härdning.

Lätt härdning. I denna härdningsmetod upphettas delarna i en neutral, icke-oxiderande atmosfär eller i smälta neutrala salter. Vid lätt härdning upphettas delar eller verktyg i flytande salter som inte orsakar metalloxidation, följt av kylning i smält kaustiska alkalier; i uppvärmningsugnar med användning av en kontrollerad amosfär för skyddsgas, vilket gör det möjligt att reglera interaktionen mellan ugnsgaser och stål under uppvärmning; i vakuum (10-1-10 -4 mm Hg) härdningsugnar. Vilken som helst av dessa processer kan producera delar med en ren ljusgrå yta.

/ 11.08.2019

Kylningshastighet för stål i luftgrad. Bestämning av kylhastigheten vid härdning av stål

Kylkapaciteten för media bestäms till stor del av huruvida deras aggregeringstillstånd förändras eller inte ändras under kylning av produkter.
Kylmedier delas in i två grupper beroende på kokpunkten. Den första gruppen är media, vars aggregeringstillstånd förändras under kylperioden. Det inkluderar vatten, vattenhaltiga lösningar av salter, alkalier, flytande kväve samt oljor, vattenhaltiga lösningar av emulsins etc., vars kokpunkt är lägre än temperaturen i den kylda produkten. Den andra gruppen inkluderar media, vars sammanlagningstillstånd inte förändras under kylning av produkter. Deras kokpunkt är högre än temperaturen på kylartiklar. Dessa är smälta metaller, salter, alkalier och deras blandningar. Samma grupp bör inkludera luft och helium, som inte heller förändrar deras aggregeringstillstånd.
Beroende på mediets kylkapacitet är de indelade i tre grupper:
1. Starka kylare: lösningar i vatten 5% NaOH, 2% K4Fe (CN) 6 * 3H2O1 10-15% NaOH och vatten vid 15-30 ° C, särskilt vid tung trafik, flytande kväve, helium.
2. Mellanliggande kylmedel: smälta salter, alkalier och metaller, vegetabiliska och mineraliska oljor, eldningsolja, vattenlösning av natriumsilikater, heta vattenhaltiga lösningar av salter etc.
3. Svaga kylare: strängar av torr luft och ång-luftblandningar, vatten vid 80-90 ° C, tvålvatten etc.
Kylarens kapacitet beror på dess latenta förångningsvärme, värmekapacitet, värmeledningsförmåga och viskositet. Kylhastigheten i den ansedda kylaren påverkas av kylarens mängd och det hydrodynamiska läget för dess rörelse.
När en produkt med hög temperatur nedsänks i ett kylmedium med låg kokpunkt observeras följande processer. På det första ögonblicket, på grund av ökad förångning, täcks hela produkten med en ångfilm, som stabilt fäster vid metallytan. Det är en dålig värmeledare, och därför sänks kylningen i detta skede, kallad filmkokningsstadiet.
När temperaturen på produkten minskar blir mängden värme som genereras otillräcklig för att upprätthålla en kontinuerlig ångfilm på ytan.Destruktionen av ångfilmen leder till att produktens yta börjar komma i kontakt med kylvätskan. . I detta fall bildas ångbubblor intensivt och kylintensiteten ökar kraftigt, eftersom en stor mängd värme förbrukas för bildning av ångbubblor som snabbt lossnar från ytan och metalltemperaturen snabbt minskar till kokpunkten för kylmedium. Motsvarande kylperiod kallas nukleatkokning.
Under efterföljande kylning observeras förångning praktiskt taget inte, och värme överförs genom konvektion från produktens yta till kylmediet. Värmeöverföringsintensiteten under den tredje perioden är låg, och därför är kylhastigheterna låga.
Kraven för ett idealiskt kylmedium under kylning är att det måste ge kylning vid hastigheter över kritiska i ett visst temperaturintervall. Vid lägre temperaturer bör kylhastigheten inte vara hög, eftersom detta leder till höga restspänningar och vridning av produkter. Så till exempel när man släcker aluminiumlegeringar krävs höga kylhastigheter vid temperaturer på 500-300 ° C för att fixera en övermättad fast lösning. Oxkyla i temperaturområdet 200-20 ° C är önskvärt att utföras med en mycket lägre intensitet för att minska kvarvarande påkänningar.
Kylning i vatten. För att bedöma kylningskapaciteten för mediet utifrån experimentella data, är beroendet av värmeöverföringskoefficienterna α på produktens yttemperatur temperatur. produkten.
I fig. 1 visar värdena för värmeöverföringskoefficienterna för lugnt och cirkulerande vatten. Det kan ses att värmeöverföringskoefficienterna, beroende på temperaturen, ändras med en pi -kurva med ett maximum. Vid höga temperaturer är a -koefficienterna små, vilket motsvarar filmkokningssystemet. Med utvecklingen av kärnkokning ökar koefficienterna a kraftigt och minskar sedan vid sådana yttemperaturer under övergången till konvektiv värmeöverföring.

Kurvorna för beroende av värmeöverföringskoefficienterna α på yttemperaturen ger inte en entydig uppfattning om kylhastigheterna vid olika temperaturer, eftersom värmemängden som tas bort från produkten är proportionell mot α och temperaturskillnaden tp- twater. Kylhastigheten för termiskt "tunna" kroppar bestäms av formeln

där c och ρ är metallens specifika värme respektive densitet; V - volymen på den kylda kroppen
Av ekvation (I) följer att för att uppskatta kylkapaciteten för mediet kan du använda parametern k = α (tp-twater), som för given fysikaliska egenskaper ah metall och produktens dimensioner bestämmer unikt kylhastigheten. I fig. 2 visar beroendet av parametern k av den yttemperatur som ritats enligt data i fig. 1.
Såsom framgår av data i fig. 2. Hastigheterna på kylprodukter i vatten, beroende på temperaturen på den kylda ytan, förändras också längs en kurva med ett maximum. Vid en vattentemperatur på 20 ° C ligger detta maximum i yttemperaturområdet 200-300 ° C. Med en ökning av vattentemperaturen minskar kylhastigheterna och maximalt skiftar till området med lägre yttemperaturer. Det bör noteras att i yttemperaturområdet 100-200 ° C är kylhastigheten vid användning av vatten med förhöjd temperatur större än för vatten med en temperatur på 20 ° C. En ökning av kylhastigheterna vid låga temperaturer leder till en ökning av kvarvarande påkänningar, och därför är överhettning av vatten i kyltankar begränsad till temperaturer på 25-45 ° C. Vattencirkulationen ökar kylhastigheten vid höga temperaturer.

Kylning i vattenhaltiga lösningar och emulsioner. Studier har visat att även en liten mängd föroreningar väsentligt förändrar kylningskapaciteten för vatten. Det visade sig att detta beror på effekten av föroreningar på ångfilmens stabilitet på ytan av den kylda produkten. I detta fall minskar lösliga föroreningar, medan olösliga föroreningar tvärtom ökar ångfilmens stabilitet. Denna egenskap av vatten har använts för att utveckla släckmedier med hög och låg kylkapacitet.
En ökning av kylningskapaciteten för vatten uppnås genom att lösa syror, alkalier och salter i det. Sådana mycket lösliga föreningar som KCl, NaCl, CaCl2, Na2CO3, K2CO3, Na2SO4, H2SO4, NaOH, KOH, reducerar ångfilmens stabilitet och ökar temperaturen för övergången från filmkokningsläget till bubbelläget.
Tvärtom ökar tillsatsen av olösliga och dåligt lösliga ämnen som bildar en emulsion i vatten (oljor, fetter, oljeprodukter, tvål, etc.) ångfilmens stabilitet och sänker temperaturen vid ändrade kokmetoder. Kylkapaciteten för vatten som innehåller dessa ämnen reduceras avsevärt i det höga temperaturområdet.
Vid värmebehandling har vattenlösning av 5-15% NaCl funnits bred tillämpning. De har en större kylkapacitet jämfört med vatten vid förhöjda temperaturer, och vid temperaturer under 200-250 ° C svalnar de med ungefär samma hastighet som vatten.
Lösningar av alkalier, som liknar kylningskapacitet som NaCl -lösningar, har funnit mindre tillämpning.Syralösningar används inte som släckmedier på grund av deras aggressivitet och frisläppande av skadliga ångor under släckning. Suspensioner och emulsioner kännetecknas av en minskad kylhastighet vid höga och medeltemperaturer, och vid låga temperaturer kyls de på samma sätt som rent vatten.
I fig. 3 visar värdena för värmeöverföringskoefficienterna beroende på yttemperaturen för olika lösningar och emulsioner, vilket gör det möjligt att erhålla kvantitativa egenskaper för deras kylkapacitet.

V senare tid Som släckmedier börjar de använda vattenhaltiga lösningar av polymerer, vilket ger en reducerad kylhastighet under släckning och följaktligen mindre vridning. I utländsk praxis används vattenhaltiga lösningar av polyalkylenglykol och i vårt land vattenlösningar av polyetylenglykol. Vid temperaturer över 70-77 ° C är dessa ämnen olösliga i vatten, och därför täcker polymermolekylerna produktens yta med en tunn film, vilket bromsar nedkylningen under kylning. Vid tillräckligt låga temperaturer omvandlas polymerfilmen till en vattenlösning och filmens fördröjningseffekt elimineras. Vid kylning i vattenlösningar av polymerer finns det därför ingen kolossal skillnad i kylhastigheterna i intervallet hög, medium, och låga temperaturer, vilket är kännetecknande för vatten.
Viskositeten hos en lösning, som till stor del bestämmer dess kylkapacitet, beror på polymerens koncentration. Således ökar en förändring i koncentrationen av polyetylenglykol från 30 till 70% lösningens kinematiska viskositet med nästan 30 gånger, vilket gör det möjligt att utföra skarp släckning i lösningar med låg koncentration och släckning med en måttlig kylningshastighet i lösningar med hög koncentration (fig. 4).

Vid släckning av aluminiumlegeringar i lösningar av polyetylenglykol med en koncentration över 50%kan vridning reduceras med 85–95%. Samtidigt reduceras inte de mekaniska egenskaperna och korrosionsbeständigheten hos legeringar avsevärt.Det är mest ändamålsenligt att använda dessa medier under förhållandena för maskinbyggande anläggningar, där det ofta är nödvändigt att utföra upprepad släckning.
Kylning i oljor. För närvarande används endast destillat mineraloljor för släckning. Kokpunkterna för oljor är 150-300 ° C högre än för vatten. Den högsta tillåtna temperaturen för överhettning av oljor väljs 25-30 ° C under flampunkten. Jämfört med vatten kännetecknas oljor av en avsevärt lägre kylkapacitet, särskilt i stadiet av konvektiv värmeöverföring. Kylhastigheter i olja vid förhöjda temperaturer är 5-8 gånger lägre än vid kylning i vatten.
Oljekylningskapaciteten är svagt beroende av deras cirkulation och temperatur, inom de gränser som finns i praktiken (25-65 ° C).
För släckningsoperationer vid värmebehandling används oljor med låg, normal, hög och hög viskositet. Oftast används oljor av klass 20 och 20B, som har normal viskositet.
Oljor med låg viskositet har en högre kylkapacitet än oljor med hög och hög viskositet och har en låg flampunkt. Oljor med hög och hög viskositet har en hög flampunkt, vilket gör att de kan värmas upp till 160-200 ° C för att minska viskositeten. De används för isotermisk och steghärdning.
Nackdelen med mineraloljor är deras åldrande, vilket leder till förtjockning och förlust av kylkapacitet. Åldrad olja utsätts för regenerering, som består av sedimentation, filtrering från föroreningar och tillsats av en viss mängd färsk olja.
Släckning i smält bly, salter och alkalier. För stegvis och isotermisk släckning används kylmedier, som vid värmebehandling inte förändrar aggregatets tillstånd, bland annat smält bly, salpetersyrasalter och alkalier.
Smält bly uppfyller kraven ur termisk teknik, men är knappt och dess ångor är skadliga för servicepersonal. Därför ersätts ledningen med andra medier.
Smälta salter och alkalier och deras blandningar har flera fördelar jämfört med bly. För det första tvättas de lätt av ytan på produkterna. Ytan efter kylning i alkalier oxideras inte, vilket möjliggör eldning utan rengöring av delarna efter värmebehandling. För det andra möjliggör användningen av salt och alkaliska bad intern elektrisk uppvärmning, det är lätt att automatisera temperaturkontrollen och det är lätt att lösa problemen med att blanda smältan. Forskning visar att kylningskapaciteten hos saltlösning och alkaliska medier är något trevligare än bly. Vid hantering av alkaliska medier bör dock försiktighetsåtgärder vidtas mot stänkskador.
Sammansättningarna av de blandningar som rekommenderas som släckmedier anges i tabell. 3.

Kylkapaciteten för smält media beror på viskositeten: ju lägre viskositet, desto högre kylkapacitet. Med en ökning av smälttemperaturen och en motsvarande minskning av viskositeten ökar värmeöverföringskoefficienterna, når ett maximum och sjunker sedan (fig. 5).
Vattentillsatser påverkar starkt kylkapaciteten hos salter och alkalier. Vatten ökar det smälta mediumets fluiditet och kylkapacitet. För detta ändamål införs 2-10% vatten i saltsmältningar och 8-15% vatten tillsätts till alkalismältningar.

Efter släckning i alkalismältningar måste produkterna tvättas noggrant och passiveras för att förhindra korrosion.
Luftkylning. När den kyls i luft, överförs värme genom strålning och konvektion, och värmeöverföringskoefficienten α är summan av de konvektiva αc och strålande αl -komponenterna.
Vid kylning i en lugn luftmiljö används följande formler för att bestämma αk:

där Δr = tp-tair är skillnaden mellan produktens genomsnittliga yttemperatur och lufttemperaturen; l - karakteristisk storlek, m, tas för en boll och en horisontell cylinder (rör) lika med deras diameter; för en vertikal cylinder och en vertikal platta - höjden på den kylda sektionen, för en horisontell platta - dess minsta längd.
För en platta som vetter uppåt mot värmeutbytesytan, ökar värdena för ac med 30%, och för en platta som vetter nedåt mot värmeutbytesytan, minskar med 30% jämfört med de som beräknas med formlerna (2) och (3).
Värdena för koefficienterna B, A1 och A2 bestäms beroende på medeltemperaturen t = 1/2 (tp + tair) och anges i tabell. 4.

Intensiteten hos konvektivt värmeutbyte under påtvingad rörelse av luft eller gas beror på gasrörelsens hastighet, dess fysiska egenskaper och geometrin hos de uppvärmda eller kylda produkterna.
För ytans forcerade rörelse bestäms αc av Yurges -formlerna:
a) vid en luftrörelseshastighet w0≤4,65 m / s:
för polerade ytor

med rullad yta

för grova ytor

b) vid en gashastighet w0≥4,65 m / s:
för polerade ytor

för valsad yta

för grova ytor

Här är W0 den reducerade (0 ° C; 0,1 mPa) lufthastigheten. Om rörelsehastigheten w vid temperatur t är känd, då

Värmebehandling kräver ofta kylning med kontrollerad hastighet. Därför blir det nödvändigt att beräkna kylprocesserna, som kan utföras i någon av de miljöer som beskrivs ovan.
Beräkningen av kylprocesser under olika förhållanden skiljer sig i princip inte från beräkningen av uppvärmningsprocesser. Det är bara det i formlerna som ges i litteraturen om värmeöverföring, istället för ugnstemperaturen t1, är det nödvändigt att ersätta värdet av kyltemperaturen bland.

Värmebehandling av stål är en av de viktigaste verksamheterna inom maskinteknik, vars produktkvalitet beror på korrekt implementering. Släckning och härdning av stål är en av de olika typerna av värmebehandling av metaller.

Den termiska effekten på metallen ändrar dess egenskaper och struktur. Detta gör det möjligt att öka materialets mekaniska egenskaper, produkternas hållbarhet och tillförlitlighet, samt minska storleken och vikten på mekanismer och maskiner. På grund av värmebehandling kan dessutom billigare legeringar användas för tillverkning av olika delar.

När stålet härdades

Värmebehandling av stål består av den termiska effekten på metallen enligt vissa sätt att ändra dess struktur och egenskaper.

Värmebehandling inkluderar:

• glödgning;
• normalisering;
• åldrande;
• härdning av stål och härdning av stål (etc.).

Värmebehandling av stål: härdningshärdning - beror på följande faktorer:

• uppvärmningstemperatur;
• uppvärmningstid (hastighet);
• exponeringstiden vid en given temperatur;
• kylhastighet.

Härdning

Stålhärdning är en värmebehandlingsprocess, vars essens är att värma stålet till en temperatur över den kritiska, följt av snabb kylning. Som ett resultat av denna operation ökar stålets hårdhet och styrka och duktiliteten minskar.

När stål upphettas och kyls, omarrangeras atomgitteret. De kritiska temperaturerna för olika stålkvaliteter är inte desamma: de beror på innehållet av kol och legeringsföroreningar, såväl som uppvärmnings- och kylhastigheten.

Efter härdning blir stålet sprött och hårt. Ytskiktet av produkter vid uppvärmning i termiska ugnar blir skalat och avkolat desto mer, desto högre uppvärmningstemperatur och hålltid i ugnen. Om delarna har en liten ersättning för vidare bearbetning, är detta äktenskap oåterkalleligt. Härdningssätt för härdningsstål beror på dess sammansättning och tekniska krav för produkten.

Delar bör kylas snabbt under kylning så att austenit inte hinner förvandlas till mellanliggande strukturer (sorbitol eller troostit). Den erforderliga kylhastigheten säkerställs genom valet av kylmedium. Samtidigt leder överdriven snabb kylning till att det uppstår sprickor eller vridning av produkten. För att undvika detta måste kylhastigheten i temperaturintervallet från 300 till 200 grader bromsas med hjälp av kombinerade härdningsmetoder. Stor betydelse För att minska produktens vridning har den en metod för att sänka delen i ett kylmedium.

Metallvärme

Alla metoder för stålhärdning består av:

• värmestål;
• efterföljande exponering för att uppnå uppvärmning från produkt till slut och slutförande av strukturomvandlingar;
• kylning med en viss hastighet.

Kolstålsprodukter värms upp i kammarugnar. Förvärmning krävs inte i detta fall, eftersom dessa stål inte utsätts för sprickor eller snedvridning.

Komplexa produkter (till exempel ett verktyg med utstående fina kanter eller skarpa övergångar) förvärms:

• i saltbad med två eller tre nedsänkningar i 2 - 4 sekunder;
• i separata ugnar upp till en temperatur på 400 - 500 grader Celsius.

Alla delar av produkten måste värmas jämnt. Om detta inte kan uppnås i ett steg (stora smiddar) görs två exponeringar genom uppvärmning.

Om bara en bit placeras i ugnen, reduceras uppvärmningstiden. Till exempel, en 24 mm skivfräs värms upp på 13 minuter och tio sådana produkter på 18 minuter.

Produktskydd mot skala och avkolning

För produkter vars ytor inte slipas efter värmebehandling är kolutbrändhet och skalbildning oacceptabel. Skydda ytor från sådana defekter genom att applicera leverans i hålrummet i en elektrisk ugn. Naturligtvis är denna teknik endast möjlig i speciella förseglade ugnar. Skyddsgasgeneratorer fungerar som en gaskälla som tillförs värmezonen. De kan fungera på metan, ammoniak och andra kolvätegaser.

Om det inte finns någon skyddande atmosfär packas produkterna i behållare före uppvärmning och täcks med använt förkolningsmedel, spån (en termist bör veta att kol inte skyddar verktygsstål från avkolning). För att förhindra att luft kommer in i behållaren är den belagd med lera.

Vid uppvärmning tillåter inte saltbad metallen att oxidera, men de skyddar inte mot avkolning. Därför avoxideras de vid produktionen minst två gånger per skift med brunt salt, blodsalt eller borsyra. Saltbad som arbetar vid temperaturer på 760 - 1000 grader Celsius avoxiderar mycket effektivt träkol... För att göra detta fylls ett glas, som har många hål över hela ytan, med torkat kol, stängs med ett lock (så att kolet inte flyter) och efter uppvärmning sänks det till botten av saltbadet. Först uppstår ett betydande antal lågor, sedan minskar det. Om badet under skiftet på detta sätt deoxideras tre gånger, kommer de uppvärmda produkterna att skyddas helt från avkolning.

Graden av deoxidering av saltbad är mycket enkel att kontrollera: ett vanligt blad, uppvärmt i ett bad i 5-7 minuter i ett deoxiderat bad av hög kvalitet och härdat i vatten, går sönder, böjer sig inte.

Kylmedel

Huvudkylvätskan för stål är vatten. Om du tillsätter en liten mängd salt eller tvål i vattnet ändras kylhastigheten. Därför ska härdningstanken under inga omständigheter användas för något annat ändamål (till exempel för att tvätta händer). För att uppnå samma hårdhet på en härdad yta är det nödvändigt att hålla en kylvätsketemperatur på 20 - 30 grader. Vattnet i tanken ska inte bytas ofta. Det är absolut oacceptabelt att kyla produkten i rinnande vatten.

Nackdelen med vattenkylning är sprickbildning och vridning. Därför härdar denna metod endast produkter med okomplicerad form eller cementerade.

• Vid härdning av produkter med komplex konfiguration från konstruktionsstål används en femtio procent lösning av kaustisk soda (kall eller uppvärmd till 50 - 60 grader). Delar som är uppvärmda i ett saltbad och härdade i denna lösning är lätta. Lösningens temperatur får inte överstiga 60 grader.

Lägen

Ångorna som genereras under släckning i en frätande lösning är skadliga för människor; därför måste släckbadet vara utrustat med avgasventilation.

• Legerat stål härdas i mineraloljor. Förresten, tunna kolstålsprodukter utförs också i olja. Den största fördelen med oljebad är att kylhastigheten inte beror på oljetemperaturen: vid en temperatur på 20 grader och 150 grader kommer produkten att svalna i samma takt.

Undvik att få in vatten i oljebadet, eftersom det kan leda till sprickbildning av produkten. Vad är intressant: i olja som värms upp till temperaturer över 100 grader leder inträngande vatten inte till sprickor i metallen.

Nackdelen med ett oljebad är:

1. utsläpp av skadliga gaser under släckning;
2. plackbildning på produkten;
3. oljens tendens att vara brandfarlig;
4. gradvis försämring av härdningsförmågan.

• Stål med stabil austenit (till exempel X12M) kan kylas med luft från en kompressor eller fläkt. I det här fallet är det viktigt att inte tillåta vatten att komma in i luftkanalen: detta kan leda till att det bildas sprickor på produkten.
• Steghärdning utförs i het olja, smält alkalier, lågsmältande salter.
• Intermittent kylning av stål i två kylmedier används för bearbetning av komplexa delar av kolstål. Först kyls de i vatten till en temperatur på 250-200 grader och sedan i olja. Produkten förvaras i vatten i högst 1-2 sekunder för varje 5-6 mm tjocklek. Om exponeringstiden i vatten ökar kommer det oundvikligen att sprickor uppstår på produkten. Överföring av en del från vatten till olja bör ske mycket snabbt.

Beroende på önskad temperatur genomförs semestern:

• i oljebad;
• i saltpeterbad;
• i ugnar med forcerad luftcirkulation;
• i bad med smält alkali.

Härdningstemperaturen beror på stålkvaliteten och produktens erforderliga hårdhet, till exempel bör verktyg som kräver en hårdhet på HRC 59 - 60 släppas vid en temperatur på 150 - 200 grader. I detta fall minskar de inre spänningarna och hårdheten minskar något.

Höghastighetsstål härdas vid en temperatur av 540 - 580 grader. Denna härdning kallas sekundär härdning, eftersom den ökar produktens hårdhet.

Produkter kan tempereras genom att värma dem på elektriska spisar, ugnar, även i varm sand. Oxidfilmen, som uppträder som ett resultat av uppvärmning, får olika färgningsfärger beroende på temperaturen. Innan du börjar lämna en av de färgade färgerna är det nödvändigt att rengöra produktens yta från skala, oljekolavlagringar etc.

Vanligtvis, efter härdning, kyls metallen i luft. Men krom-nickelstål bör kylas i vatten eller olja, eftersom långsam kylning av dessa kvaliteter leder till temperament sprödhet.

Som ett resultat av härdning får stålet en martensitisk struktur, mycket hård (över 6000 HB) och spröd. Martensite är en övermättad fast lösning av kol i α-Fe. Omvandlingen av austenit till martensit är en diffusionsfri process: vid snabb kylning (med en hastighet av mer än 150 ° C / s) förvandlas det ansiktscentrerade kristallgitteret av austenit till ett α-Fe-gitter. I detta fall har diffusion av kolatomer inte tid att ske, och de behåller sina tidigare positioner. Som ett resultat skapas ett stressat tillstånd hos kristallgitteret, vilket leder till hög hårdhet och sprödhet hos det härdade stålet.

För att minska sprödheten efter kylning utförs alltid härdning, vilket resulterar i att inre spänningar reduceras och stålet förvärvar de nödvändiga fysiska och mekaniska egenskaperna.

Härdning av härdat stål utförs genom uppvärmning till en temperatur under de kritiska punkterna Ac 1, hållande vid denna temperatur och sedan långsam eller snabb kylning. Snabb nedkylning i vatten rekommenderas vid härdning av legerat stål för att undvika skörhet. Kolstål är luftkylda.

Konventionellt skilja mellan låg, medel och hög ledighet. Låg temperering utförs vid uppvärmning upp till 200 __ 300 0 С. Den resulterande strukturen är härdad martensit, hårdhet över 5000 HB. Skärverktyg, mätare etc. utsätts för låg temperering.

Medelhärdning utförs med uppvärmning från 300 till 500 0 С. Som ett resultat av medelhärdning förvärvar stålet den härdande troostitstrukturen, som kännetecknas av en hårdhet på cirka 4000 HB. Ledighet för troostit används vid bearbetning av fjädrar, fjädrar, frimärken, slagverktyg etc. Mellanvärme producerar troosto-martensit- eller troostosorbitolstrukturer.

Hög temperering utförs vid uppvärmning av 550-650 0 С. Den resulterande strukturen är anlöpning av sorbitol, hårdheten är cirka 3000 HB. Vevaxlar, axelaxlar, vevstänger, vevstångsbultar och många andra maskindelar utsätts för hög temperering.

Alltså, när tempereringstemperaturen stiger, minskar hållfasthetsegenskaperna, plasticitetsegenskaperna och segheten. För olika märken stål, värdena för dessa egenskaper kommer att vara olika, men den allmänna tendensen till deras förändring förblir densamma. Stål efter härdning och högt tempererande (sorbitolstruktur) har den bästa kombinationen av styrka och seghetsegenskaper.

Arbetsorder

Arbetet utförs av en grupp på 10-12 personer. Varannan elev utför normalisering, härdning, låg och hög härdning av stålprovet.

Bestäm stålets härdningstemperatur med hjälp av den nedre delen av järn-cementit-diagrammet. För medelkolstål, hypoeutektoidstål (grader 40, 45, 50) är den normala härdningstemperaturen 30-50 0 С över GS-linjen, d.v.s. Ac 3 + (30-50) 0 C.

Bestäm uppvärmnings- och hålltiden för proverna med hjälp av uppgifterna i tabellen. 5.2.

Bestäm kylhastigheten i olika miljöer. För att göra detta, ta de vanligaste släckmedierna som svalnar med olika hastigheter: vatten (kylhastighet 600 0 С / s) och olja (kylhastighet 150 0 С / s).

Proverna placeras i en ugn som värms upp till härdningstemperaturen för stål av denna kvalitet och förvaras i ugnen under erforderlig tid. När den upphettas till härdningstemperaturen för prover av stål 40, kommer den ursprungliga ferrit-pärlitstrukturen att förvandlas till austenitstruktur.

Släck provet i vatten. För att göra detta är det nödvändigt: a) att snabbt överföra provet med tång till ett släckbad med vatten för att undvika att kyla provet under temperaturen Ac3 och erhålla ofullständig släckning; b) flytta provet kraftigt i badet för att eliminera den bildade ångmanteln, vilket saktar ned kylningsprocessen.

Torka av proverna i olja med en trasa, slipa båda ändarna på slippapper. Bestäm hårdheten hos härdade prover enligt HRC.

Bestäm stålets härdningstemperatur. Eftersom det under anlöpningen sker en förändring i stålets struktur och egenskaper, och ju mer, desto högre härdningstemperatur, bör du applicera olika temperaturer semester från låg (200 0 С) till hög (600 0 С).

Bestäm hålltiden vid härdningstemperaturen med en hastighet av 2-3 minuter per 1 mm av provtjockleken och skriv ner den i lämplig kolumn i protokollet.

Bestäm kylförhållandena. Vanligtvis utförs kylning efter härdning i luft, men det är möjligt att kyla i både vatten och olja, eftersom kylhastigheten inte påverkar stålets hårdhet och struktur. För att påskynda arbetet bör proverna efter härdning kylas i vatten.

Mät provens hårdhet efter varje typ av härdning, registrera mätresultaten i arbetsboken och ställ in det ungefärliga värdet på draghållfastheten enligt beroendet

12. I rapporten, ge schemat och alla nödvändiga data för värmebehandlingsläget, ge namnet på den erhållna mikrostrukturen och förklara effekten av värmebehandling på stålets mekaniska egenskaper.

LABORATORIORBETE nr 5

STÅLHÄRDNING I DIVERSA MILJÖER

Syfte med arbetet: för att utvärdera effekten av olika kylmedier på omvandlingen av austenit under kylning genom att styra hårdheten.

Enheter, material, verktyg:

1) elektrisk muffelugn MP-2U;

2) prover från stål 50;

3) Rockwell hårdhetstestare;

4) kyltankar med släckmedel.

Kylning under kylning bör säkerställa bildandet av en martensitstruktur inom en given sektion av produkten och bör inte orsaka släckningsdefekter - sprickor, vridning, kvarvarande spänningar i ytskikten etc. Under kylning, för underkylning av austenit till temperaturen vid martensitisk transformation, krävs snabb kylning, men inte över hela temperaturintervallet där austenit är minst stabil. Över 650 ° C är omvandlingshastigheten för austenit låg och därför kan stålet under kylning långsamt kylas under detta intervall, men inte så mycket att bildandet av P + P börjar. Intervallet 650 ºС-400 ºС bör passeras mycket snabbt.

För närvarande sänks produkten ned i släckmediet, en film med överhettad ånga bildas runt den; kylningen sker genom skiktet i denna ångmantel, d.v.s. långsamt (filmkokande). Vid en viss temperatur brister ångmanteln, vätskan börjar koka på ytan av delen och kylning sker snabbt (bubbla kokande). Det tredje steget (konvektiv värmeväxling) börjar när vätskan inte längre kan koka. Ju bredare intervallet för det andra steget, desto mer effektivt släckmediet.

Om intensiteten för vattenkylning i mitten av det andra steget tas som en enhet, kommer det för mineralolja att vara lika med 0,3; för 10% NaCl -lösning i vatten - 3; för 10% - NaOH -lösning i vatten - 2,5.

Vid släckning av kol och några låglegerade stål används vatten och vattenlösningar (8-12%) NaCl och NaOH som kylmedium. Vatten, som kylmedium, har en nackdel. En hög kylhastighet i temperaturområdet för martensitisk transformation leder till bildandet av släckningsdefekter. NaCl- och NaOH -lösningar har den mest enhetliga kylkapaciteten; Dessutom orsakar den alkaliska miljön inte efterföljande korrosion av de återstående delarna. Olja, som ett släckmedium, har fördelen av en låg kylhastighet inom området martensitisk transformation, vilket minskar förekomsten av släckningsdefekter. Nackdelen är ökad brandfarlighet.

Strukturen av härdat stål - martensit - erhålls genom kraftig kylning av austenit under härdning. Med tanke på diagrammen över isotermisk omvandling av kol och legerat stål (fig. 21) är det lätt att se till att linjen för början av transformationen i legerat stål förskjuts åt höger från ordinarie axeln jämfört med kolstål. Följaktligen stabiliteten hos austenitlegerat stål, kännetecknat av avståndet från y-axeln till punkten TILL böjningen av linjen i början av pearlite och mellanliggande omvandling är mycket högre än kolstål.

Om man visar kylhastigheten under släckning i olika medier på det isotermiska transformationsdiagrammet, kommer de att ha formen av kurvor , . Ju högre kylhastighet, desto brantare kurva. Enligt diagrammet med kurvorna för kylhastigheter kan man bedöma om de strukturella transformationer som sker i de delar som är gjorda av ett visst stål när de släcks i ett visst kylmedium.

Låt - kylningshastigheten i vatten, - i olja, - i lugn luft.

Tänk på omvandlingen till stål genom att släcka. Kolstål har låg austenitmotstånd. När den kyls i vatten, passerar inte kylhastighetskurvan gränsen för början av den martensitiska transformationen. Den austenitiska strukturen bevaras fullständigt fram till början av den martensitiska transformationen, och strukturen efter kylningens slut släcks martensit. När den kyls i olja visar det sig att kurvan för kylhastigheten passerar gränsen för början av transformationen i området för troostittransformation, men går inte utöver gränsen för slutet av transformationen, och korsar sedan linjerna i början och slutet av den martensitiska omvandlingen. Följaktligen omvandlas en del av den överkylda austeniten till härdande troostit, och en del återstår till området för martensitisk transformation, och stålets struktur efter kylningens slut består av härdande troostit och härdande martensit. Detta leder till en minskning av hårdheten, och delen går till spillo.

Om vi ​​kyler en del av detta stål i luft, visar det sig att kylhastighetskurvan skär gränserna för början och slutet av transformationen i området för pearlite- och sorbitoltransformation; stålets struktur efter kylning består av härdad pärlit och sorbitol.

För att erhålla den härdade martensitstrukturen måste vi sålunda välja kylmediet på ett sådant sätt att kylhastighetskurvan inte korsar gränserna för pearlittransformation.

Ris. 21. Isotermiskt transformationsdiagram över austenit
för stål med en kolhalt på 0,8%.

Extremt låg kylhastighet, vars kurva inte skär perlittransformationslinjen, utan vidrör den vid punkten TILL kallas den kritiska släckningshastigheten. För varje stål är den kritiska härdningshastigheten ett konstant värde, men skiljer sig från den kritiska härdningshastigheten för ett annat stål. Det beror på minst stabilitet, d.v.s. från avståndet från ordinatan till punkten TILL vid kurvböjningen i början av transformationen. Den kritiska kylningshastigheten är den lägsta kylningshastighet som är tillräcklig för att superkyla austenit innan martensitisk transformation börjar, och därför för att erhålla en släckt martensitstruktur. När man väljer ett kylmedium för att släcka en viss stålkvalitet, väljs en miljö som ger en kylhastighet något högre än den kritiska när man släcker stålet till hela djupet som bestäms av stålets härdbarhet. En onödigt hög kylhastighet är oönskad, eftersom den åtföljs av bildandet av höga restspänningar och leder till snedvridning av delen och till och med bildandet av sprickor.

Om den valda hastigheten är under den kritiska, orsakar detta en minskning av hårdheten på grund av bildandet av en troost-martensitstruktur, vilket är oönskat.

Arbetsorder:

1. Släck proverna från en temperatur av 820 ° C i vatten, olja, 10% lösning i NaCl -vatten och i luft.

2. Bestäm provens hårdhet efter varje typ av bearbetning.

3. Förklara de erhållna resultaten, fyll i tabellen. 5.

4. Upprätta en rapport.

Tabell 5

Tabell över beroende av egenskaperna hos stål på kylmediet

Frågor för självtest:

1. Vilka medier används för att härda kol och legerat stål?

2. Hur påverkar kylmediet hårdheten hos stål?

3. Vilken struktur uppnås till följd av att kolstål släcks i vatten, olja, smälta salter, i luft?

Teknik för härdning av metaller och legeringar har förbättrats genom århundradena. Modern utrustning gör det möjligt att utföra värmebehandling på ett sådant sätt att produktens egenskaper avsevärt förbättras, även från billiga material.

Släckning (martensitisk transformation)- den huvudsakliga metoden för att ge stål större hårdhet. I denna process värms produkten upp till en sådan temperatur att järnet ändrar sitt kristallgitter och kan dessutom mättas med kol. Efter att ha hållit en viss tid kyls stålet. Detta måste göras med hög hastighet för att förhindra bildandet av mellanliggande former av järn.
Den snabba omvandlingen resulterar i en kolmättad fast lösning med en förvrängd kristallstruktur. Båda dessa faktorer är ansvariga för dess höga hårdhet (upp till HRC 65) och bräcklighet.
De flesta kol- och verktygsstål värms till temperaturer från 800 till 900C under härdning, men höghastighetsstål P9 och P18 kalcineras vid 1200-1300C.

Mikrostruktur av höghastighetsstål R6M5: a) gjutet tillstånd; b) efter smide och glödgning;
c) efter härdning; d) efter semester. × 500.

Härdningslägen

• Släckning i ett medium

Den uppvärmda produkten sänks ned i ett kylmedium där den stannar tills den har svalnat helt. Detta är den enklaste härdningsmetoden vid utförande, men den kan endast användas för stål med låg (upp till 0,8%) kolhalt eller för delar av en enkel form. Dessa begränsningar är förknippade med termiska påfrestningar som uppstår vid snabb kylning - delar av komplexa former kan skeva eller till och med bli spruckna.

• Steghärdning

Med denna metod för kylning kyls produkten till 250-300C i en saltlösning med en exponering på 2-3 minuter för att lindra termiska påfrestningar, och sedan är luftkylningen klar. Detta förhindrar sprickor eller vridning av delar. Nackdelen med denna metod är en relativt låg kylhastighet, därför används den för små (upp till 10 mm i diameter) delar av kol eller större av legerade stål, för vilka släckningshastigheten inte är så kritisk.

• Härdning i två miljöer

Det börjar med en snabb nedkylning i vatten och slutar med en långsam nedkylning i olja. Vanligtvis används denna härdning för verktygsstålsprodukter. Den största svårigheten ligger i att beräkna kyltiden i den första miljön.

• Ythärdning (laser, högfrekventa strömmar)

Den används för delar som måste vara hårda på ytan, men som samtidigt har en viskös kärna, till exempel kugghjul. Under ythärdning värms det yttre lagret av metallen till överkritiska värden och kyls sedan antingen vid värmeborttagning (under laserhärdning), eller genom en vätska som cirkulerar i en speciell krets i induktorn (vid avkylning med hög frekvensström)

Semester

Det härdade stålet blir alltför sprött, vilket är den största nackdelen med denna härdningsmetod. För att normalisera strukturegenskaperna utförs härdning - uppvärmning till en temperatur under fasomvandlingen, hållning och långsam kylning. Vid härdning sker det en delvis "upphävande" av härdning, stålet blir något mindre hårt, men mer segt. Skilj mellan låg (150-200C, för verktyg och delar med ökad slitstyrka), medel (300-400C, för fjädrar) och hög (550-650, för högt belastade delar) härdning.

Kylning och härdning Temperaturbord av stål

P / p nr.	stål grad	Hårdhet (HRCэ)	Temperatur. härdning, grader C	Temperatur. semester, grader C	Temperatur. beställa HDTV, grader C	Temperatur. cement., grader C	Temperatur. glödgning, grader C	Humör. Onsdag	Cirka.
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
1	Stål 20	57…63	790…820	160…200		920…950		Vatten
2	Stål 35	30…34	830…840	490…510				Vatten
		33…35		450…500
		42…48		180…200	860…880
3	Stål 45	20…25	820…840	550…600				Vatten
		20…28		550…580
		24…28		500…550
		30…34		490…520
		42…51		180…220					Sech. upp till 40 mm
		49…57		200…220	840…880
							780…820		Med ugn
4	Stål 65G	28…33	790…810	550…580				Smör	Sech. upp till 60 mm
		43…49		340…380					Sech. upp till 10 mm (fjädrar)
		55…61		160…220					Sech. upp till 30 mm
5	Stål 20X	57…63	800…820	160…200		900…950		Smör
		59…63		180…220	850…870	900…950		Vattenlösning	0,2 ... 0,7% polyakrylanid
		«-					840…860
6	Stål 40X	24…28	840…860	500…550				Smör
		30…34		490…520
		47…51		180…200					Sech. upp till 30 mm
		47…57			860…900			Vattenlösning	0,2 ... 0,7% polyakrylanid
		48…54							Nitrering
							840…860
7	Stål 50X	25…32	830…850	550…620				Smör	Sech. upp till 100 mm
		49…55		180…200					Sech. upp till 45 mm
		53…59		180…200	880…900			Vattenlösning	0,2 ... 0,7% polyakrylanid
							860…880
8	Stål 12ХН3А	57…63	780…800	180…200		900…920		Smör
		50…63		180…200	850…870			Vattenlösning	0,2 ... 0,7% polyakrylanid
							840…870		Med ugn upp till 550 ... 650
9	Stål 38Х2МЮА	23…29	930…950	650…670				Smör	Sech. upp till 100 mm
				650…670					Normalisering 930 ... 970
		HV> 670							Nitrering
10	Stål 7ХГ2ВМ						770…790		Med ugn upp till 550
		28…30	860…875	560…580				Luft	Sech. upp till 200 mm
		58…61		210…230					Sech. upp till 120 mm
11	Stål 60S2A						840…860		Med ugn
		44…51	850…870	420…480				Smör	Sech. upp till 20 mm
12	Stål 35ХГС						880…900		Med ugn upp till 500 ... 650
		50…53	870…890	180…200				Smör
13	Stål 50KHFA	25…33	850…880	580…600				Smör
		51…56	850…870	180…200					Sech. upp till 30 mm
		53…59		180…220	880…940			Vattenlösning	0,2 ... 0,7% polyakrylanid
14	Stål ШХ15						790…810		Med ugn upp till 600
		59…63	840…850	160…180				Smör	Sech. upp till 20 mm
		51…57		300…400
		42…51		400…500
15	Stål U7, U7A	HB					740…760		Med ugn upp till 600
		44…51	800…830	300…400				Vatten upp till 250, olja	Sech. upp till 18 mm
		55…61		200…300
		61…64		160…200
		61…64		160…200				Smör	Sech. upp till 5 mm
16	Stål U8, U8A	HB					740…760		Med ugn upp till 600
		37…46	790…820	400…500				Vatten upp till 250, olja	Sech. upp till 60 mm
		61…65		160…200
		61…65		160…200				Smör	Sech. upp till 8 mm
		61…65		160…180	880…900			Vattenlösning	0,2 ... 0,7% polyakrylanid
17	Stål U10, U10A	HB					750…770
		40…48	770…800	400…500				Vatten upp till 250, olja	Sech. upp till 60 mm
		50…63		160…200
		61…65		160…200				Smör	Sech. upp till 8 mm
		59…65		160…180	880…900			Vattenlösning	0,2 ... 0,7% polyakrylanid
18	Stål 9ХС						790…810		Med ugn upp till 600
		45…55	860…880	450…500				Smör	Sech. upp till 30 mm
		40…48		500…600
		59…63		180…240					Sech. upp till 40 mm
19	Stål KhVG						780…800		Med ugn upp till 650
		59…63	820…850	180…220				Smör	Sech. upp till 60 mm
		36…47		500…600
		55…57		280…340					Sech. upp till 70 mm
20	Stål X12M	61…63	1000…1030	190…210				Smör	Sech. upp till 140 mm
		57…58		320…350
21	Stål R6M5	18…23					800…830		Med ugn upp till 600
		64…66	1210…1230	560 ... 570 3-faldigt				Olja, luft	I olja upp till 300 ... 450 grader, luft upp till 20
		26…29		780…800					Exponering 2 ... 3 timmar, luft
22	Stål R18	18…26					860…880		Med ugn upp till 600
		62…65	1260…1280	560 ... 570 3-faldigt				Olja, luft	I olja upp till 150 ... 200 grader, luft upp till 20
23	Fjädrar. stål Cl. II			250…320					Efter kall lindning av fjädrar 30 minuter
24	Stål 5ХНМ, 5ХНВ	>= 57	840…860	460…520				Smör	Sech. upp till 100 mm
		42…46							Sech. 100..200 mm
		39…43							Sech. 200..300 mm
		37…42							Sech. 300..500 mm
		НV> = 450							Nitrering. Sech. St. 70 mm
25	Stål 30HGSA	19…27	890…910	660…680				Smör
		27…34		580…600
		34…39		500…540
		«-					770…790		Med ugn upp till 650
26	Stål 12Х18Н9Т		1100…1150					Vatten
27	Stål 40ХН2МА, 40ХН2ВА	30…36	840…860	600…650				Smör
		34…39		550…600
28	Stål ЭИ961Ш	27…33	1000…1010	660…690				Smör	13X11N2V2NF
		34…39		560…590					Vid t> 6 mm vatten
29	Stål 20Х13	27…35	1050	550…600				Luft
		43,5…50,5		200
30	Stål 40Х13	49,5…56	1000…1050	200…300				Smör

Värmebehandling av icke-järnmetaller

Legeringar baserade på andra metaller svarar inte på härdning lika starkt som stål, men deras hårdhet kan också ökas genom värmebehandling. Vanligtvis används en kombination av släckning och förglödgning (uppvärmning över transformationspunkten med långsam kylning).

• Brons (kopparlegeringar) glödgas vid en temperatur något under smältpunkten och släcks sedan med vattenkylning. Härdningstemperaturen är från 750 till 950 C, beroende på legeringens sammansättning. Semester vid 200-400C genomförs inom 2-4 timmar. De högsta hårdhetsvärdena, upp till HV300 (cirka HRC 34), kan erhållas för produkter från berylliumbrons.
• Silverens hårdhet kan ökas genom glödgning till en temperatur nära dess smältpunkt (matt rött) följt av släckning.
• Olika nickellegeringar glödgas vid 700-1185C, ett så brett intervall bestäms av variationen av deras kompositioner. För kylning används saltlösningar, vars partiklar sedan avlägsnas med vatten eller skyddande gaser som förhindrar oxidation (torrt kväve, torrt väte).

Utrustning och material

För att värma metall under värmebehandling används fyra huvudtyper av ugnar:
- saltelektrodbad
- kammarugn
- kontinuerlig förbränningsugn
- vakuumugn

Vätskor (vatten, mineralolja, speciella vattenpolymerer (Termat), saltlösningar), luft och gaser (kväve, argon) och till och med lågsmältande metaller används som släckmedier där kylning sker. Själva enheten, där kylningen sker, kallas ett släckbad och är en behållare i vilken laminär blandning av vätskan sker. En viktig egenskap hos kylbadet är avlägsnande av ångmanteln.

Åldrande och andra metoder för att öka hårdheten

Åldrande- en annan typ av värmebehandling som gör det möjligt att öka hårdheten hos legeringar av aluminium, magnesium, titan, nickel och vissa rostfritt stål, som utsätts för preliminär härdning utan polymorf transformation. Med åldrande ökar hårdhet och styrka och duktiliteten minskar.

• Aluminiumlegeringar, till exempel duralumin (4-5% koppar) och legeringar med tillsats av nickel och järn, förvaras inom en timme vid en temperatur av 100-180C
• Nickellegeringar åldras i 2-3 steg, vilket totalt tar från 6 till 30 timmar vid temperaturer från 595 till 845C. Vissa legeringar utsätts för preliminär härdning vid 790-1220C. Detaljer från nickellegeringar placeras i ytterligare behållare för att förhindra kontakt med luft. Elektriska ugnar används för uppvärmning; saltelektrodbad kan användas för små delar.
• Maraging stål (höglegerade icke-kol järnlegeringar) åldras i cirka 3 timmar vid 480-500C efter preliminär glödgning vid 820C

Kemisk värmebehandling- mättnad av ytskiktet med legeringselement,

• icke-metalliskt: kol (förkolning) och kväve (nitrering) används för att öka slitstyrkan hos knän, axlar, kugghjul av lågkolstål
• metalliskt: till exempel kisel (silikoniserande) och krom hjälper till att öka slitstyrkan och korrosionsbeständigheten hos delar

Cementering och nitrering utförs i mina elektriska ugnar. Det finns också universella enheter som gör att du kan utföra hela arbetet med termokemisk behandling av stålprodukter.

Tryckbehandling (arbetshärdning) - en ökning av hårdheten till följd av plastisk deformation vid relativt låga temperaturer. På detta sätt härdas koldioxidsnåla stål genom kallsmide, samt rent koppar och aluminium.

Vid värmebehandling kan stålprodukter genomgå fantastiska transformationer, förvärva slitstyrka och hårdhet, många gånger större än originalmaterialet. Utbudet av förändringar i hårdheten hos icke-järnmetallegeringar under värmebehandling är mycket mindre, men deras unika egenskaper kräver ofta inte storskaliga förbättringar.

Kylning av arbetsstycken i olika värmebehandlingsoperationer utförs med olika hastigheter. Vid glödgning bör kylningen vara långsam, och när vissa stål släcks, tvärtom, mycket snabbt. Kylhastigheten regleras genom användning av olika kylmedier.

Kylning av arbetsstycken med en ugn, de där. mycket långsam, använd under glödgning. För alla andra värmebehandlingsoperationer utförs kylning med mer fart. Luftkylning används för normalisering, och även vid härdning av stål med mycket hög härdbarhet (lufthärdat stål).

Den lägsta tillåtna kylhastigheten under härdning av stål (ju lägre hastighet, desto lägre värde för kylningsspänningar, se 11.6 och fig. 11.16) bestäms av deras härdbarhet. Ju högre stålets härdbarhet desto långsammare kan släckkylningen utföras (se fig. 5.22), därför används för olika stål släckvätskor som ger olika kylhastigheter.

Kyl (släckande) medium måste ge en hög kylhastighet vid temperaturer med lägsta stabilitet av överkyld austenit (650 ... ... 550 ° С, se bild 5.7) för att förhindra dess sönderdelning. Tvärtom, i temperaturområdet för martensitisk transformation (Mn ... Mk) är långsam kylning tillrådlig för att minska släckningsspänningar. Egenskaperna hos de härdningsmedier som används mest vid värmebehandling är angivna i tabell. 15.2.

Tabell 15.2

Kylningshastighet i olika släckmedier

				Kylningshastighet, ° С / s, vid temperatur, ° С
			Emulsion
			Maskinolja
			Transformatorolja
			Kopparplattor
Lösning (10%) i vatten			Järnplattor
			Luften är lugn
			Luft under tryck

Vatten och vattenhaltiga lösningarÄr billiga och utbredda kylare. Deras fördel är en hög kylhastighet inom området med minimal stabilitet för superkyld austenit; nackdelen är också en hög kylhastighet i området för martensitisk transformation (se tabell 15.2). Användningen av dessa medier ökar härdbarheten, men ökar sannolikheten för deformationer och sprickor. Vatten används för att härda kolstål.

När den släcks i vatten kan en ojämn hårdhet uppträda (se 5.2.2). För att förhindra denna avstötning används vattenhaltiga lösningar av salter och alkalier, som har en högre förångningstemperatur, som släckningsvätskor. Men samtidigt ökar kylhastigheten kraftigt (se tabell 15.2), vilket bestämmer ett större värde på släckspänningar.

Oljor i intervallet Mn ... Mk ger, jämfört med vatten, en signifikant minskning av kylhastigheten, detta leder till en minskning av släckspänningar och deformationer. Kylning i intervallet med minimistabilitet för överkyld austenit bromsar dock (se tabell 15.2), så oljor används för att härda legerade stål med högre härdbarhet.

Olja i vatten emulsion(emulsioner består av de minsta suspenderade dropparna av olja i vatten) och vatten med temperatur 30 ... 40 ° С reducerar kylhastigheten i intervallet 650-550 ° С (se tabell 15.2) och därmed sannolikheten för deformationer, samtidigt som härdbarheten reduceras. Dessa medier används för HFC -härdning, när det är nödvändigt att härda endast ytans del.

För stål med djup härdbarhet, använd som släckmedium luft - tyst, vilket ger en mycket låg kylhastighet, eller under tryck när det är nödvändigt att kyla snabbare (se tabell 15.2). I båda fallen är släckspänningarna låga.

Kylning under metallplattor händer också med låga hastigheter(se tabell 15.2). Denna teknik kombinerar härdning med uträtning (formkorrigering) och eliminerar praktiskt taget deformationer.

Använd när du härdar stora delar vatten-luftblandningar. De matas till delen genom speciella munstycken. Blandningens kylkapacitet kan justeras genom att ändra mängden vatten i det och lufttrycket.

Använd som kylmedel vattenhaltiga lösningar av polymerer låter dig ändra kylhastigheten inom ett brett intervall - mellan kylningshastigheterna i vatten och i olja. De används för volymetrisk och ythärdning.

För många konstruktionsstål ligger Mn-temperaturerna i intervallet 170-330 ° C. För dem isotermisk härdning(utförs genom att hålla vid en temperatur något över Mn -punkten) användning smälta salter. I synnerhet används blandningen av NaNO3 (45%) och KNO3 (55%) som redan beaktats ovan, vilket är effektivt i intervallet 160 ... 650 ° C.