Таким образом, непрерывно-последовательно нагревается и охлаждается вся поверхность детали. Если необходимо закалить отдельные части детали, то целесообразно применять способ последовательной закалки.
Поверхностная закалка при нагреве пламенем. При этом способе закалки нагрев поверхности детали осуществляют пламенем. Наиболее часто используют ацетилено-кислородное пламя, температура которого 3150° С.
6. Назначить вид и режим термической обработки для детали из стали 18ХГТ с целью получения на поверхности слоя с твердость HRС 61-64 с глубиной 0,8-1,0 мм с твердостью сердцевины HRC 35-45. Обосновать выбор
Для некоторых деталей при эксплуатации необходима высокая твердость и износостойкость поверхности в сочетании с хорошей вязкостью в сердцевине. Это касается деталей, работающих в условиях износа с одновременным действием динамических нагрузок (например, шестерни, пальцы, скрепляющие звенья трака гусеничных машин). В таких случаях подвергают упрочнению не всю деталь, а только тонкий (несколько мм) поверхностный слой. Поверхностная закалка - это нагрев до закалочных температур только поверхностного слоя детали с последующим быстрым охлаждением и образованием мартенситной структуры только в этом слое. Осуществляют такую закалку быстрым нагревом поверхности, при котором сердцевина не успевает прогреваться за счет теплопроводности. При таком нагреве температура по сечению детали резко падает от поверхности к центру. 18ХГТ - хромомарганцевая сталь содержит 0,18% углерода, до 1% хрома, марганца. Эта марка стали относится к группе легированных конструкционных сталей, это детали, из которых наряду с повышенной прочностью и износостойкостью требуется наличие пружинящих свойств. Хромистые стали с низким содержанием углерода подвергают цементации с последующей термической обработкой. Детали из такой стали рекомендуется подвергать газовой цементации при 930°С. Деталь после цементации подвергаются непосредственной закалке с подстуживанием от 930° до 840 - 850°С без охлаждения до комнатной температуры и последующего нагрева для закалки. После закалки с подстуживанием производится низкий отпуск. После цементации и закалки получается твердая и износоустойчивая поверхность и повышенная по сравнению с углеродистой сталью прочностью сердцевины. Такая технология химико-термической обработки для условий массового производства является наиболее рациональной, ибо при закалке без повторного нагрева достигается значительное уменьшение деформации закаливаемых изделий.
7. Для каких сталей и с какой целью применяется низкий отпуск
Отпуском называют процесс термической обработки - нагрев закаленной
Закаленная сталь очень твердая, но она хрупкая, у нее низкая пластичность и большие внутренние напряжения. В таком состоянии изделие не работоспособно, не надежно в эксплуатации. Поэтому для уменьшения внутренних напряжений и повышения пластичности после закалки всегда следует еще одна операция термической обработки, которая называется отпуск.
Отпуск - заключительная термическая операция, состоящая в нагреве закаленного сплава ниже температуры фазового превращения (для углеродистой стали это ниже температуры Ас1 (727° С)), выдержке и охлаждении на воздухе.
В зависимости от температуры отпуск делят на низкий, средний и высокий.
Низкий отпуск - нагрев стали до температуры 250° С и охлаждение для получения мартенсита отпуска и частичного снятия внутренних напряжений. Низкий отпуск обычно проводят в масляных ваннах. Низкий отпуск углеродистой стали проводят при температуре 150-2000С. При этом из мартенсита выделяется часть избыточного углерода с образованием мельчайших карбидных частиц. Но поскольку скорость диффузии здесь еще мала, некоторая часть углерода в мартенсите остается.
Целью низкого отпуска является снижение внутренних напряжений и некоторое уменьшение хрупкости при сохранении высокой твердости, прочности и износостойкости изделий. Структура стали в результате низкого отпуска представляет собой мартенсит отпуска или мартенсит отпуска и вторичный цементит. Закалке и низкому отпуску подвергают режущий и мерительный инструмент, а так же изделия, которые должны обладать высокой твердостью и износостойкостью (например, штампы для холодной штамповки или валки прокатных станов). Закалке и низкому отпуску подвергают стали с 0,7 - 1,3 %С.
8. Сталь 45 закалена от температур 740°С и 810°С. Выбрать оптимальный режим нагрева под закалку и объяснить почему
В стали 45 содержится 0,45% углерода, она является доэвтектойдной.
Повышенная прочность стали 45 достигается с помощью различных приемов термической обработки. Закалка доэвтектоидной стали заключается в нагреве стали до температуры выше критической (Ас3), в выдержке и последующем охлаждении со скоростью, превышающей критическую. Температура точки Ас3 для стали45 составляет 755°С.
Если доэвтектоидную сталь нагреть выше Ас1, но ниже Ас3 (неполная закалка), то в ее структуре после закалки наряду с мартенситом будут участки феррита. Присутствие феррита как мягкой составляющей снижает твердость стали после закалки. При нагреве до температуры 740°С (ниже точки Ас3) структура стали 45 - аустенит + феррит, после охлаждения со скоростью выше критической структура стали - мартенсит + феррит.
Доэвтектоидные стали для полной закалки следует нагревать до температуры на 30-50°С выше Ас3. Температура нагрева стали под полную закалку, таким образом, составляет 800-840°С. Структура стали 45 при температуре нагрева под закалку - аустенит, после охлаждения со скоростью выше критической - мартенсит (рис.7).
Рисунок 7. Фрагмент диаграммы состояния железо-углерод
Список использованных источников
Б.А. Кузьмин, А.И. Самохоцкий, Т.Н. Кузнецова «Металлургия, металловедение и конструкционные материалы» Высшая школа, М., 1977.