Температура нагрева при закалке

Термическая обработка металлов делится на три этапа: нагрев заготовки  до требуемой температуры, выдержка при заданной  температуре и охлаждение со скоростью, обеспечивающей получение необходимой структуры.

Температура нагрева для закалки определяется положением верхней критической точки, выше которой сталь имеет аустенитную структуру. Например, для стали марки 55С2 положение верхней критической точки при нагреве соответствует температуре 820° С. Исходя из этого,  рекомендуется нагревать эту сталь для закалки до температуры, соответствующей верхней критической точке, +(304-50°), т. е. до 850—870° С.

Однако такие рекомендации не учитывают того, что сталь, нагретая до 850—870°С, обладает значительной неоднородностью по углероду, что приводит к получению в результате закалки пониженных эксплуатационных характеристик стали.

В связи с этим для частичного выравнивания химического состава сталь рекомендуется нагревать на 60—100°С выше верхней критической точки. Целесообразность этого подтверждается экспериментами.

Для исследования была взята сталь марки 55С2, которая содержала: 0,58% углерода, 1,65% кремния, 0,78% марганца, 0,02% фосфора и 0,027% серы.

Чтобы уменьшить влияние зональной неоднородности на механические свойства, все образцы для испытаний вырезались из рессорных полос, полученных из средней части слитка. Обработка образцов до чертежных размеров производилась после термической обработки. Этим исключалось влияние поверхностного обезуглероживания стали при нагреве образцов для закалки. Образцы нагревались в муфельных электрических печах до 860, 880, 900 и 920° С. Температура контролировалась термопарой с автоматическим регулированием температур и контрольной термопарой.

В качестве охлаждающей среды применялось минеральное машинное масло. Затем был произведен отпуск образцов. Твердость образцов, закаленных с температуры 860°С, несколько ниже твердости образцов, закаленных с более высоких температур, что объясняется недостаточным выравниванием по углероду при нагреве до 860°С и ниже.

Характерно, что твердость образцов, закаленных с температуры 880, 900 и 920°С, имеет наибольшее и численно одинаковое значение. Пробная закалка образцов с температуры 960 и 1000°С привела к снижению твердости вследствие роста зерна стали.

Таким образом, закалку деталей из рессорных сталей целесообразно производить с нагрева до 880— 920° С, т. е. с температуры, соответствующей верхней критической точке, +(60—100°).

Время нагрева при закалке.

Нагревать рессорную сталь  желательно с максимальной скоростью; такой нагрев всегда экономичнее. В практике термообработки изделия часто загружаются в печь, имеющую постоянную заданную температуру. Скорость нагрева в этих условиях зависит от расположения их в печи. Быстрее всего изделия нагреваются при всестороннем подводе тепла. При расположении заготовок  вплотную продолжительность нагрева увеличивается в 2—4 раза.

Нагрев круглых заготовок  при всестороннем подводе тепла до 900° С происходит со скоростью около 0,5 мин на 1 мм диаметра, а заготовок в виде полос — со скоростью около 1,0 мин на 1 мм толщины листа. Практически время, затрачиваемое на нагрев заготовок из рессорных сталей, составляет от 15 до 25 мин.

Нагрев в жидких средах происходит быстрее, чем в газовых. В расплавленной соли изделия нагреваются примерно в 2 раза быстрее, чем в атмосфере газа, а в расплавленном свинце — в 2 раза быстрее, чем в расплавленной соли.

Выдержка при температурах нагрева дается для выравнивания температуры по объему изделия и частичного выравнивания химического состава.

В теоретических расчетах время нагрева изделий до заданной температуры включает и время выдержки. На практике же, учитывая производственные условия, часто принимают время выдержки равным 1/5 от времени нагрева. Более длительная выдержка при температурах нагрева для закалки увеличивает обезуглероживание поверхностного слоя, что неблагоприятно отражается на усталостных характеристиках металла, долговечности и надежности. Если температура нагрева, время нагрева и выдержки соблюдаются правильно, то получение необходимой структуры всецело будет зависеть от охлаждения изделий в закалочных средах.

3 Август 2012 Опубликовано в Мастер-класс

Комментирование закрыто.