Wabashpress.ru

Техника Гидропрессы
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Обозначение термообработки на чертежах

Обозначение термообработки на чертежах

В технике под термической обработкой подразумевается такая технология обработки металлов и сплавов при которой в результате теплового воздействия происходит изменения их свойств в необходимом для нас направлении. В ходе этого процесса происходят структурные изменения обрабатываемых материалов. Таким образом, изменение строения их кристаллических решеток является основной и единственной задачей, которую решает термообработка.

Чертежи тех деталей, которые в ходе изготовления предполагается подвергать термической, химико-термической и другим разновидностям обработки, согласно ГОСТ 2.310–68 должны содержать показатели свойств, которые будут получены в результате проведения необходимых технологических процессов. К примеру:

• Твердость: НВ (по Бринелю), HV (по Виккерсу), HRA (по Роквеллу, шкала А ), HRB (по Роквеллу, шкала В ), HRCэ (по Роквеллу, шкала Сэ );

Для обозначения глубины обработки на технических чертежах используется символ h .

Чтобы обозначить глубину, на которую должна производиться обработка, а также необходимую твердость материала, используются предельные значения « от…до », к примеру: h0,6…0,8; 30…35 HRC .

Тогда, когда это обосновано с технической точки зрения, действующие стандарты допускают обозначать эти величины их номинальными значениями с указанием предельных отклонений, к примеру: 0,8±0,1; (43±3) НRС .

При нанесении текстовой информации о величинах свойств материалов на чертеже допускается применять знаки ≤ или ≥ , например: σв ≥ 1300 кгс/см 2 , твердость ≥ 650 HV и т.п.

Выбор проекции

Поверхности деталей, которые в ходе их изготовления должны подвергаться термической обработке, на чертежах отмечаются утолщенной штрихпунктирной линией. При этом используется та проекция изделия, на которой такое обозначение будет ясно определено.

Термическая обработка стальных деталей

Термическая обработка поверхности

Поверхности изделий, которые в ходе производственного цикла должны быть термически обработанными, можно отметать и на прочих проекциях. Надписи, содержащие показатели свойств материала, которые относятся к одним и тем же поверхностям, должны наноситься только один раз.

Технологический процесс термической обработки деталей

Обозначение термообработки на чертежах

Нередко при составлении чертежей бывает так, что те надписи, которые служат для указания размеров и свойств материалов подвергаемых обработке поверхностей, могут существенно затруднить чтение технической документации. Чтобы этого избежать, действующими стандартами допускается их указание на упрощенном изображении, приводимом дополнительно.

Наименование обработки

Существуют разновидности термической обработки, результаты проведения которой контролю не подвергаются (таковой, к примеру, является отжиг). Кроме того, технологический процесс изготовления деталей нередко предполагает проведения только одного вида обработки, гарантирующего достижения всех требуемых свойств материала и долговечности изготавливаемой детали. Их также допускается указывать на технических чертежах. Они обозначаются теми словами или условными сокращениями, которые принято использовать в научно-технической литературе.

Закалка ТВЧ на чертеже

Указание на чертеже термообработки

Место испытания твердости

В случае если это необходимо, место проверки показателя твердости обозначают на чертеже в зоне требуемой твердости.

Методы испытания твердости

Место испытания твердости

Запись в технических требованиях

В тех случаях, когда согласно технологии изготовления детали вся ее поверхность подвергается одному виду обработки, это указывается на чертеже в технических требованиях, к примеру: « Отжечь », « Цементировать 0,5. 0,6 мм; 53. 60 HRC » « 30..35HRC ».

В тех случаях, когда согласно технологии изготовления детали одному виду обработки подвергается большая ее часть, а остальные части подлежат предохранению от такого воздействия, то технические требования должны содержать запись следующего типа: « 35. 40 НRС, кроме места, обозначенного особо », « 45. 50 HRC, кроме поверхности А » и т.д.

Технология термической обработки металлов

Изменение свойств металлов

Режим термической обработки изделий из стали

Термообработка на чертежах

В тех случаях, когда должны быть обработаны участки или поверхности изделий, которые определяются техническим понятием или термином (к примеру, поверхности, обозначаемые буквенными символами, поверхности зубчатого колеса или зубьев, хвостовики режущих инструментов или же их рабочие части), то действующие стандарты допускают их не обозначать с помощью утолщенной штрихпунктирной линии, в случае если это не приведёт к неправильному пониманию чертежа. В технических же требованиях делается надпись следующего типа: « Поверхность В – 40. 45 НRС », « Хвостовик h0,7. 0,9 мм; 45. 50 НRС » и т.п.

Обработка участков изделия

В тех случаях, когда обработке подвергаются отдельные участки деталей, то они должны быть на чертежах отмечены утолщенной штрихпунктирной линией. Она проводится на расстоянии 0,8…1 мм от них и указываются определяющие размеры поверхности. Кроме того, все показатели свойств материала, а также, если это необходимо, способы их получения, указываются на полках линий-выносок.

Назначение термической обработки металлов

Изменение свойств металла при нагреве

В тех местах, где те размеры, которые определяют подвергаемые обработке поверхности, ясны из данных чертежа, их можно не проставлять.

Термическая обработка деталей ее цель

Термическая обработка деталей

В тех случаях, когда требования к свойствам материала детали различны для разных участков ее поверхности, то все они должны указываться по отдельности.

Симметричные участки обработки

В тех случаях, когда симметричные поверхности или участки деталей обрабатываются одинаково, все они отмечаются утолщенной штрихпунктирной линией. Указание свойств материала делается только один раз.

Термическая обработка металлов: закалка, термообработка, отпуск, цементация, отжиг, нормализация, оксидирование, азотирование сталей, деталей, термообработка валов, шестерен, термический цех — термичка

Закалка, термообработка, отпуск, цементация, азотирование, отжиг, нормализация, оксидирование

Обработка металлов и сплавов с помощью высоких температур – классическая процедура, которая используется уже более двух тысяч лет. Закалка стали известна человечеству уже более тысячи лет, но лишь в последнее столетие были разработаны методики, позволяющие получать особо прочные металлы.

Термический цех может рассматриваться во многих случаях в качестве одного из узловых этапов комплексного технологического маршрута. Здесь выявляется степень взаимной совместимости характеристик конструкции и реальных возможностей технологии.
Машиностроительное объединение «Металлодеталь-С» оказывает услуги по различной термической обработки металлов. В предприятии имеется собственный кузнечно термический цех, оборудование в котором позволяют оказывать услуги азотирования и услуги оксидирования, производится з акалка стали, разнообразных металлов и сплавов.

Читайте так же:
Окалина на металле фото

Виды термической обработки металлов и сплавов.

В настоящее время, существует достаточно большое количество разнообразных способов обработать металл с помощью высокой температуры. Термическая обработка металлов – это достаточно сложный технологический процесс, и от него зависит какими свойствами будет обладать получившийся материал.

  • Отжиг

Данная термообработка сталей может считаться классической. Термический цех в технологическом плане нагревает металл с последующим медленным его остыванием. Услуги термообработки, такие как отжиг и нормализация стали, занимают достаточно долго времени, но в итоге получается прочная, универсальная сталь, которая может применяться повсеместно.

  • Нормализация

Данный процесс обработки очень похож на отжиг. Главное отличие состоит в том, что при отжиге закаленный металл остывает в печи, а при нормализации непосредственно на воздухе. Цена термообработки металла невелика, и поэтому пользуется значительной популярностью у клиентов.

  • Закалка

Закалка металла подразумевает его нагрев выше критической температуры. Фактически металлы доводят до полужидкого состояния, а затем следует чрезвычайно быстрое охлаждение. Главный минус такого способа – сталь имеет неравномерную структуру и может быть непрочной в отдельных местах. Закалка стали производится с целью получения оптимального уровня и распределения остаточных напряжений, благоприятных для эксплуатационных свойств изделий; в качестве предварительной обработки — для уменьшения автодеформирования изделий после последующей закалки по обычному режиму.

В тех случаях, когда закалка стали нуждается в специальной термообработке или в специфических свойствах металла – то строго оговаривается не только режим нагрева, но и порядок укладки деталей, допустимый интервал варьирования контролируемых параметров нагрева и охлаждения. Т ермическая обработка деталей очень ответственная операция. Например, для стали 45 после нормализации при загрузке деталей навалом интервал твердости НВ 156 – 217, а при специальной укладке – НВ 170 – 217; при улучшении стали 40Х при загрузке деталей навалом твердость НВ 241 – 289, а при укладке их в один слой НВ 255 – 285.

  • Отпуск

Специализированная процедура, которая проводится после закалки. Закалка и отпуск стали – превосходно сочетаются, и дополняют друг друга. Технический смысл отпуска в следующем. Сталь, получаемая после закалки, подвергается дополнительной температурной обработки, в результате чего у нее значительно повышается вязкость и уменьшается хрупкость.

Химико-термическая обработка металлов.

Термическая обработка деталей может проводится также с использованием химических веществ. Химико-термическая обработка – весьма сложная технологическая процедура, которая требует, чтобы цех термической обработки был оснащен достаточно сложным оборудованием.
Машиностроительное объединение «Металлодеталь» предлагает услуги термообработки с использованием разнообразных химических компонентов. Поверхность металла может быть насыщена такими веществами, как азот, алюминий, кремний и углерод.
К примеру, азотирование сталей – образует весьма твердые материалы, которые по своей прочности превышает классическую закаленную сталь.
Химическая термообработка изделий делает их более твердыми, прочными и увеличивает их стойкость к коррозии. Детали, подвергающиеся такой обработки, имеют длительный жизненный цикл и служат намного дольше стальных аналогов.

Термичка характеризуется высоким уровнем технологии термической обработки, независимо от объемов производства. Основные факторы, усложняющими термические и химико-термические процессы обработки деталей, являются широкая номенклатура, большая разновидность деталей и широкий диапазон технических требований.

  • Цементация стали

Цементацией стали называется специализированная химико-термическая обработка, при которой поверхность стали насыщается углеродом. Существует два типа насыщения: твердым и газообразным углеродом. Цементация стали , как правило, проводятся при температурах выше 930 — 950°С, когда устойчив аустенит, растворяющий углерод в больших количествах.
Главная цель такого процесса – существенно повысить твердость металла, его устойчивость к износу, а также увеличить стойкость к кручению.

Наибольшее распространение цементация стали получила для повышения долговечности таких ответственных и напряженных изделий, как шестерни.

Термический цех обеспечивает выполнение основных параметров технологического процесса. Наше предприятие по термообработке металлов предлагает полный спектр услуг по цементации. Мы проведем полную подготовку металлов, включая его очищение, и покрытие необрабатываемой поверхности специальной предохранительной смазкой.

  • Азотирование стали

В данном случае стали или спав нагревают до 600-700 градусов Цельсия, а после этого выдерживают в атмосфере насыщенного аммиака. Подобная термообработка металла придает ему крайне высокую твердость и надежность. Азотированная сталь превосходно сопротивляется коррозии и в паре, и в воде, и в других агрессивных средах.
Данный вид обработки используется в машиностроении. Это существенно повышает жизненный цикл всех частей механизмов. В частности, термообработка валов и термообработка шестерен проводится именно методом азотирования.

  • Нитроцементирование стали

Наш термический цех позволяет проводить такую сложную процедуру, как нитроцементирование сталей и сплавов. Заключается процедура в том, что сильно нагретый металл насыщают одновременно и азотом, и углеродом. В этом случае, термичка должна иметь специальные боксы с созданной азото-углеродной средой.
Термообработка деталей подобным образом позволяет получать целый спектр инструментальных сталей самой сложной конфигурации.

  • Цинкование стали

Процесс термической обработки, при котором происходит нагревание стали и с последующим насыщением поверхности большим количеством элементом цинка. Такие закалочные работы позволяют получать не только материалы с высочайшей коррозионной стойкостью, но и с дополнительной устойчивостью к износу и высоким температурам. К примеру, профессиональные противопожарные двери изготавливаются именно из такого материала.

Термический цех способен решить задачи по улучшению технологических свойств металла или технологичности, что важно для изготовления деталей, улучшению механических свойств готовых изделий, которые не могут быть достигнуты только в результате одной окончательной термической обработки.

Читайте так же:
Печь в гараж из дисков

Термичка способна выявить на стадии производства реальные технологические возможности, имеющиеся в наличии и перспективе, может ограничивать свободу принятия конструкторских решений и вынуждать в силу необходимости выбирать компромиссные варианты. Термический цех способен раскрыть обратную связь между конструкцией и технологией.

Реферат: Химико-термическая обработка

Материаловедение – это наука о связях между составом, строением и свойствами материалов и закономерностях их изменений при внешних физико-химических воздействиях.

Термическая обработка стали – это совокупность операций нагрева, выдержки и охлаждения твёрдых металлических сплавов с целью придания им определённых свойств за счёт изменения внутреннего строения и структуры. Цель термообработки – это придание сплавам таких свойств, которые требуются в процессе эксплуатации этих изделий. Есть упрочнение металла (например: коленчатый вал в двигателе автомобиля – к нему предъявляется повышенная прочность при эксплуатации). Но есть и такие технологические процессы, в которых термообработка не является конечной операцией, а промежуточной и её цель – снижение твёрдости стали, сплава для последующей обработки. Процесс термообработки состоит из нагревания до каких то определённых температур, выдержки детали, заготовки при этих температурах и последующем охлаждении с определённой скоростью. Термообработке подвергают заготовки (кованные, штампованные и т.д.), детали машин и различный инструмент. Для заготовок термообработка заключается в снижении твердости, улучшении их структуры, а для деталей – это придание им определённых свойств (твердости, прочности, износостойкости). Улучшение механических качеств даёт возможности использовать сплавы более простых составов, расширить область их применения. Термообработкой можно повысить допускаемые напряжения, уменьшить массу деталей и механизмов, а также существенно повысить их надёжность и долговечность, что очень важно в машиностроении. Например, упрочнению термообработкой подвергаются до 10% общей выплавки в стране, а в машиностроении до 40%. В термообработке есть следующие виды этого процесса: отжиг, закалка, отпуск, а также есть химико-термическая и термомеханическая обработка. В данном реферате будут рассмотрены, основные виды термической обработки стали.

Тема «Основные виды термической обработки стали» была выбрана, потому, что термообработка сталей применяется очень давно, является интересной, ёмкой и наиболее практичной (можно, что-то почерпнуть и взять на собственное «вооружение»). Узнать, какие происходят видоизменения, в процессе термообработки стали, которые необходимы при работе и эксплуатации машин, механизмов, приборов.

Не смотря на наш компьютерный век, современному человеку необходимо знать и применять термообработку сталей и сплавов.

Ознакомится, и изучить термическую обработку, сплавов.

Основные виды термической обработки стали.

После проката, литья, ковки, обработки резаньем и прочих видов обработки происходит неравномерное охлаждение заготовок. В результате чего появляется неоднородность, как структуры, так и свойств, а также появление внутренних напряжений. А также отливки при затвердевании получаются неоднородными по химическому составу. Для устранения таких дефектов и применяют отжиг.

Отжигом – называется вид термической обработки, состоящий в нагреве металла, имеющего неустойчивое состояние в результате предшествующей обработки и приводящей металл в более устойчивое состояние. При этом процессе заготовки и изделия получают устойчивую структуру без остаточных напряжений.

Цели отжига – снятие внутренних напряжений, устранение структурной и химической неоднородности, снижение твердости и улучшение обрабатываемости, подготовка к последующим операциям.

Отжиг делится на полный, неполный, диффузионный, рекристаллизационный, низкий, изотермический и нормализационный. Полный отжиг применяется для снижения твердости, прочности стали, а пластичность при этом повышается. При полном отжиге в металле происходит, перекристаллизация стали и уменьшения размера зерна, за счёт чего и достигаются указанные выше свойства.

Неполный отжиг применяется, для улучшения обрабатываемости резанием и для подготовки стали к закаливанию.

Изотермический отжиг заключается, в нагреве стали до определённой температуры и относительно быстром охлаждении, также до определенных температур и последующем охлаждении на воздухе. При этом получается, более однородная структура стали. Изотермическая выдержка производится в расплаве соли.

Диффузионный отжиг заключается, в нагреве стали до 1000-1100 градусов по Цельсию, выдержке (10-15 часов) при этой температуре и последующем медленном охлаждении. В результате такого отжига происходит, выравнивание неоднородности стали по химическому составу. Такая высокая температура необходима для ускорения диффузионных процессов. При высокой температуре нагрева и продолжительной выдержке получается крупнозернистая структура, которая устраняется последующим полным отжигом.

Рекристаллизационный отжиг необходим для снятия наклёпа и внутренних напряжений после холодных деформаций и подготовки к дальнейшему деформированию. В результате такого отжига образуется однородная мелкозернистая структура с небольшой твердостью и значительной вязкостью.

Низкий отжиг применяют для того, что бы только снять внутреннее напряжение, которое возникает после механической обработки.

Нормализация состоит, из нагрева стали, её выдержке при определенной температуре и после чего оставляют охлаждаться на воздухе. Нормализация – это более дешёвая термическая операция, чем отжиг, так как печи используют только для нагрева и выдержки.

К термической обработке стали также, относят закалку. Суть этого процесса заключается, в нагреве стали до больших температур и после чего сталь быстро охлаждают. Цель закалки – это придание стали повышенной прочности, твердости, но при этом снижается вязкость и пластичность. Закалка характеризуется двумя способностями: закаливаемостью и прокаливаемостью. Закаливаемость характеризуется определённой твёрдостью, которая сталь приобретает после закалки, а также зависит от содержания углерода в данной стали. Стали с очень низким содержанием углерода (до 0,3) закалке не поддаются и она для них не применяется.

Читайте так же:
Что такое ntc на плате

Прокаливаемость – это глубина проникновения закалённой зоны (области).

Прокаливаемость зависит от химического состава стали. С повышением содержания углерода прокаливаемость увеличивается. На прокаливаемость влияет также скорость охлаждения. Чем выше скорость охлаждения, тем больше прокаливаемость. Поэтому при закалке в воде прокаливаемость более высокая, чем при закалке в масле. Большие размеры закаливаемой детали, также приводят к значительному уменьшению прокаливаемости.

Способы охлаждения также относят к одной из операций термообработки.

По способу охлаждения различают виды закалки: в одной среде, в двух средах, ступенчатая и изотермическая. Закалке в одной среде проще и наиболее чаще применяется, но недостаток её состоит в том, что возникают внутренние напряжения. При закалке в двух средах, изделие сначала охлаждают сначала в одной среде, а затем в другой (вода, масло, воздух).

Ступенчатую закалку производят путем быстрого охлаждения в соляной ванне, затем делают выдержку и охлаждают на воздухе. Ступенчатую закалку применяют для деталей из углеродистой стали небольшого сечения (8-10 мм). Для сталей, имеющих небольшую критическую скорость закалки, ступенчатую закалку применяют в основном для изделий большого сечения.

При изотермической закалке, как и при ступенчатой, детали переохлаждают в среде, далее на воздухе. Преимущества этого способа закалки заключается в большей вязкости, отсутствии трещин, минимальном короблении. Изотермическую закалку применяют для изделий сложной формы. Существенную роль играют также способы погружения деталей в охлаждающую жидкость. Например длинные изделия вытянутой формы ( свёрла, метчики) погружают в строго вертикальном положении, чтобы избежать коробления.

Отпуск стали – это вид термической обработки, следующий за закалкой и заключающийся в нагреве стали до определённой температуры, выдержки и охлаждении. Цель отпуска стали — снятие внутренних напряжений, повышение вязкости и пластичности.

Различают низкий, средний и высокий отпуск. Низкий отпуск проводится при температуре 150-200 градусов Цельсия. В результате снимаются внутренние напряжения, происходит увеличение пластичности и вязкости без заметного снижения твердости и износостойкости. Низкому отпуску подвергают режущий и мерительный инструмент, а также детали, которые должны обладать высокой износостойкостью и твёрдостью.

При среднем отпуске нагрев производится до 350-450 градусов Цельсия. При этом происходит некоторое снижение твёрдости при значительном увеличении упругости и сопротивляемости действию ударных нагрузок. Применяется для пружин, рессор, ударного инструмента.

Высокий отпуск производится при 550-650 градусов Цельсия. При этом твёрдость и прочность снижаются значительно, но очень сильно возрастают вязкость и пластичность, однако создаётся оптимальный вариант для конструкционных сталей сочетание механических свойств. Применяется для деталей, которые подвергаются действию высоких нагрузок. Термическая обработка, состоящая из закалки и высокого отпуска, называется улучшением. Она является основным видом обработки конструкционных сталей. Продолжительность выдержки зависит от размеров деталей: чем они больше, тем длиннее выдержка. Низкий отпуск инструментов обычно происходит в течении 0,5-2,5 часа. Для измерительных инструментов проводят более длительный отпуск до 10-15 часов.

Наряду с горячей обработкой стали, применяется также обработка холодом.

Обработка холодом состоит в том, что закаливаемые детали на некоторое время погружают в среду имеющую температуру ниже 0 градусов Цельсия.

Производить обработку холодом нужно сразу после закалки. Такой обработке подвергают измерительный инструмент, части точных механизмов, детали шарикоподшипников. Обработка холодом не уменьшает внутренних напряжений, поэтому после неё необходим отпуск.

Термомеханическая обработка относится к комбинированным способам и представляет собой пластическую деформацию металла с закалкой. Как при закалке, так и при пластической деформации повышение прочности всегда связано с уменьшением пластичности. Преимуществом является то, что при большом увеличении прочности характеристики пластичности снижаются незначительно, а ударная вязкость в 1,5-2 раза выше по сравнению с той же маркой стали после закалки низким отпуском. Термомеханическая обработка делится на два способа: высокотемпературный и низкотемпературный.

При высокотемпературном – сталь нагревают и подвергают деформации. Сразу после деформации сталь подвергается закалке, после закалки производят низкий отпуск.

При низкотемпературном – сталь нагревается и охлаждается, после чего её деформируют. После деформации следует закалка. После закалки следует низкий отпуск.

Низкотемпературная обработка получила незначительное применение. Наиболее часто применяют высокотемпературную обработку. Её удобство в том, что заготовки сразу после окончания горячей обработки давлением: ковки или проката, могут подвергаться закалке без специального нагрева, используя только тепло после горячего деформирования. Преимущество этого процесса состоит в экономии топлива, для нагрева под закалку, сокращение времени изготовления деталей, повышении механических свойств, увеличение прочности, ударной вязкости при незначительном снижении пластичности.

1.А.Н.Пейсхахов, А.М.Кучер «Материаловедение и технология конструкционных материалов». Учебник. Изд-во Михайлова., 2003 год

2.Ю.П.Солнцев «Материаловедение и технология металлов» 1988 год

3.О.В.Травин, Н.Т.Травина «Материаловедение» 1989

Химико-термическая обработка

Химико-термической обработкой называется процесс поверхностного насыщения стали различными элементами, путем их диффузии из внешней среды при высокой температуре. Цель химико-термической обработки-поверхностное упрочнение металлов и сплавов и повышение их стойкости против воздействия внешних агрессивных сред при нормальной и повышенной температурах.
Процессы химико-термической обработки состоят из трех стадий :

диссоциации, которая заключается в распаде молекул и образовании активных атомов

диффундирующего элемента .Например, диссоциации окиси углерода 2СО-СО2+С или аммиака 2НN3-3Н2+2N;

адсорбиции, т.е. кантактирования атомов диффундирующего элемента с поверхностью стального изделия и образования химических связей с атомами металла; диффузии, т.е. проникновения насыщающего элемента в глубь металла.

Скорость диффузии при проникновении диффундирующих атомов в решетку растворителя будет выше, если при взаимодействии образуется твердые растворы внедрения, и значительно ниже, если образуются твердые растворы замещения.

Концентрация диффундирующего элемента на поверхности зависит от притока атомов этого элемента к поверхности и от скорости диффузионных процессов, т.е. отвода этих атомов в глубь металла.

Читайте так же:
Раскрой листа на гильотине

Толщина диффузионного слоя зависит от температуры нагрева, продолжительности выдержки при насыщении и концентрации диффундирующего элемента на поверхности.

Чем выше концентрация диффундирующего элемента на поверхности детали, тем выше толщина слоя. Чем выше температура процесса, тем больше скорость диффузии атомов, а следственно, возрастает толщина диффузионного слоя.

Границы зерен являются участками, где диффузионные процессы облегчают из-за наличия большого числа дефектов кристаллического строения. Если растворимость диффундирующего элемента в металле мала, то часто наблюдается преимущественная диффузия по границам зерен. При значительной растворимости диффундирующего элемента в металле роль пограничных слоев уменьшается. В момент фазовых превращений диффузия протекает быстрее.

Назначение и виды термической обработки

Термическая обработка формирует физико-механические свойства инструмента: теплостойкость, прочность, твердость, износостойкость. Для изготовления инструмента используют такие виды термической обработки, как отжиг, закалка, отпуск, химико-термическая обработка. При неправильно выбранных или при нарушении заданных режимов термической обработки инструмент может оказаться вообще неработоспособным. Поэтому высокая культура термической обработки, особенно закалки и отпуска, предопределяет высокое качество инструмента.

Отжиг.

Отжиг осуществляют для снятия внутренних напряжений и понижения твердости после горячей обработки давлением (прокатка, ковка, штамповка) и сварки заготовок. Перед повторной закалкой инструментов, если первичная выполнена неправильно, инструменты также отжигают. Для этого заготовку или инструмент нагревают до температуры 830—850 °С, выдерживают при этой температуре 3—4 часа, а затем охлаждают с различными скоростями. Приблизительный режим отжига быстрорежущей стали представлен диаграммой рис. 3.18. Более предпочтительный — изотермический отжиг по диаграмме рис. 3.19.

Термическая обработка

Повышение температуры отжига и увеличение выдержки при этой температуре способствуют более полному растворению карбидов в аустените. После закалки и отпуска получается более легированный мартенсит, что повышает красностойкость инструмента. Однако увеличивается опасность окисления и обезуглероживания поверхностных слоев заготовки или инструмента. Поэтому обычно стремятся сокращать время нагрева стали при высоких температурах. Для повышения пластичности быстрорежущей стали перед холодной обработкой давлением (волочение, редуцирование, ротационное обжатие, прокат тонких листов, рубка, штамповка) рекомендуют термическую обработку, занимающую промежуточное место между отжигом и неполной закалкой. Сталь нагревают до 720—780 °С, выдерживают при этой температуре один час, после чего охлаждают в масле или на воздухе. Закалка.

Цель закалки — увеличить твердость инструмента, превратив исходную перлитную структуру быстрорежущей стали в мартенсит. Для этого необходимо исходный перлит превратить в аустенит, нагревая сталь до температуры аустенитных превращений. Затем сталь быстро охлаждают в масле до температуры мартенситных превращений, чтобы аустенит не превратился в промежуточные структуры. После этого охлаждение должно быть медленным, чтобы обеспечить более полный распад аустенита.

Нагрев. Быстрорежущая сталь обладает пониженной теплопроводностью. Поэтому нагрев до закалочной температуры 1200—1300 °С необходимо осуществлять медленно, для того чтобы избежать появления закалочных трещин — следствия высоких внутренних растягивающих напряжений в сердцевине инструмента от разности объемов горячих поверхностных слоев инструмента и относительно холодной сердцевины. Инструмент сначала медленно подпревают до температуры 780—840 °С, а затем быстро нагревают до окончательной температуры. Быстрый нагрев уменьшает рост зерна стали и обезуглероживание поверхностных слоев инструмента. Крупногабаритные и фасонные инструменты подогревают дважды, сначала до 400—500 °С, а затем до 780—840 °С.

Температура окончательного нагрева, продолжительность подогрева и окончательного нагрева зависят от целого ряда факторов:

а) требуемых физико-механических свойств инструмента;

б) химсостава стали;

в) теплоемкости и теплопроводности стали,

г) продолжительности фазовых превращений и процессов растворения карбидов в аустените;

д) физических свойств нагревающей среды;

е) конфигурации и размера нагреваемого инструмента.

Поэтому режим термической обработки назначают и экспериментально проверяют не только для конкретного инструмента из стали данной марки, но и для каждого номера плавки стали этой же марки, и даже для каждого проката стали той же плавки. Установленный таким образом режим нагрева строго контролируется и поддерживается. Например, отклонение температуры нагрева допускается в пределах ± 10°С. Время выдержки при окончательном нагреве быстрорежущей стали в хлорбариевых ваннах 6—7 с на каждый миллиметр сечения инструмента, а в печах с газовой средой 10—12 с. Температура окончательного нагрева, в зависимости от марки стали, колеблется в пределах 1200—1300 °С. Уточненные значения температуры и времени выдержки при нагреве под закалку можно найти в специальной литературе, например, [14; 170]. Инженеру-механику важно знать, что повышение температуры окончательного нагрева и увеличение времени выдержки при этой температуре способствует более полному растворению карбидов. В результате после закалки и отпуска получаем более легированный мартенсит, что повышает твердость и теплостойкость инструмента. Однако при этом увеличивается опасность окисления и обезуглероживания поверхности инструмента, структура металла становится крупнозернистой, появляется ледобу- ритная сетка, что понижает прочность инструмента. Кроме того, уменьшение содержания свободных карбидов в стали вследствие их более полного растворения понижает износостойкость инструмента. Поэтому повышенные температуры нагрева и увеличенные выдержки можно рекомендовать лишь для простых инструментов, работающих с высокими скоростями, например, для резцов общего назначения. Дня сложнорежущих и мелкопрофильных инструментов, протяжек, зуборезных, резьбонарезных и других подобных инструментов такой нагрев неприемлем.

Охлаждение. Выбор метода охлаждения и охлаждающих сред зависит от состава стали, сложности инструмента и требуемых свойств.

Охлаждение до температуры мартенситного превращения следует вести быстро, чтобы аустенит не превратился в промежуточные структуры. Для каждой марки стали существует своя постоянная скорость охлаждения, а стало быть, и своя охлаждающая среда.

Читайте так же:
Фрезер ручной по металлу видео

Охлаждение в интервале температур мартенситного превращения (300—200 °С) следует вести более медленно, так как при быстрых структурных превращениях объем металла изменяется быстро, что может явиться причиной появления трещин. Поэтому для разных марок сталей и форм инструмента чаще всего применяется комбинированное охлаждение: сначала в одной среде, а затем в другой.

Охлаждающими средами могут быть: вода, масло, расплавы и растворы солей, щелочей, воздух.

Инструменты из углеродистой стали сложной конфигурации сначала охлаждают в воде до температуры 300—250 °С, а затем в масле. Простые инструменты охлаждают только в воде.

Быстрорежущие инструменты простой формы охлаждают в масле, а небольшого поперечника (3—5 мм) даже на спокойном воздухе или под вентилятором.

Инструменты сложной формы, фасонные, подвергают ступенчатой закалке, т.е. комбинированному охлаждению, с целью снижения деформаций и возможности появления трещин. Сначала инструмент охлаждают в расплавленной калиевой селитре (хуже — в натриевой, разъедает инструмент) до температуры 500—450 °С с выдержкой при этой температуре 2—5 мин, в зависимости от сечения инструмента. Это область температур наибольшей устойчивости аустенита. Затем инструмент охлаждают на воздухе.

Для инструментов особо сложной формы, а также крупных размеров и большой длины рекомендуется изотермическая закачка, значительно уменьшающая внутренние напряжения и деформацию. При этом инструмент сначала охлаждают в соли с температурой 250—300 °С, выдерживают 40—60 мин., а затем на воздухе. Если температура соли 200—250 °С, то выдержка при этой темперагуре 30—40 мин, дальнейшее охлаждение на воздухе. Охлаждающая среда — смесь едких щелочей NaOH и КОН в различной пропорции в зависимости от требуемой температуры. Можно использовать смесь селитр KN03 (56 %) и NaN03 (44 %).

Светлая закалка. Нагрев инструмента обычный, в соляных ваннах, а охлаждение в растворе щелочей: 80 % КОН + 20 % NaOH + + 6 частей воды на 100 частей щелочей. Чтобы поверхность инструмента не была пятнистой, перед нагревом его обезжиривают в горячем растворе следующего состава: на 1 л воды 250 г NaOH и 15 г Na3PG4. Затем инструмент высушивают при температуре 400—500 °С и только после этого переносят в ванну для нагрева под закалку, так как попадание влаги в соляную ванну может вызвать взрыв и выплескивание солей. После охлаждения инструмент промывают в горячей воде для удаления солей и высушивают или сразу же отпускают. Такая промывка с просушкой предохраняет инструмент от коррозии.

Отпуск.

Нормальный отпуск. После закалки быстрорежущей стали в ее структуре остается около 20 % аустенита. В результате — пониженная твердость инструмента. Кроме того, во время работы инструмента под воздействием температуры резания аустенит как бы самопроизвольно распадается, превращаясь в мартенсит. Казалось бы, это неплохо. Но беда в том, что при таких структурных превращениях изменяется объем стали, причем только в отдельных частях инструмента. Возникают внутренние напряжения, которые, складываясь с напряжениями от действия сил резания, могут привести к поломке инструмента. Таким образом, прочность инструмента понижена. Понижена также и износостойкость, так как аустенит мягкий и быстро размазывается по детали. Поэтому оставшийся после закалки аустенит необходимо перевести в мартенсит. Этой цели служит отпуск. Закаленные инструменты загружают в печь, нагревают до 525—575 °С, выдерживают 1,0—1,5 часа и выгружают для остывания на воздухе. Так повторяют два-три раза, т.е. делают двух-, трехкратный отпуск. В это время происходит превращение остаточного аустенита в мартенсит и выделение мелкодисперсных, устойчивых против коагуляции карбидов, что вызывает дисперсионное твердение, называемое вторичной твердостью. В результате остается 2—3 % аустенита, повышается твердость инструмента на 2—3 единицы HRC3. Во время последнего отпуска окончательно снимаются внутренние напряжения, что является второй задачей отпуска. Первая задача — перевод остаточного аустенита в мартенсит.

Обработка холодом. Сразу после закалки инструмент можно обработать холодом в жидком азоте (-197 °С) или в твердой углекислоте, растворенной в бензине (-80… -100 °С). После такой обработки в стали практически не остается аустенита и можно обойтись только одним отпуском для снятия внутренних напряжений. Кроме того, обработка в жидком азоте даже готового инструмента повышает его стойкость тем значительнее, чем больше нарушен режим термообработки инструмента.

Высокий отпуск. Задние поверхности многих инструментов после закалки и отпуска не шлифуют, как, например, у стандартных фасонных фрез, резьбонарезных гребенчатых фрез, резьбонарезных плашек. Не шлифуют фасонные поверхности инструментов, если в инструментальном цехе конкретного завода по той или иной причине сделать это невозможно. Тем не менее шероховатость таких поверхностей должна быть минимальной, и ее надо обеспечить лезвийной обработкой. Для этой цели делают неполную закалку инструмента с последующим высоким отпуском, нагрев до 920—950 °С, охлаждение на воздухе или в масле и высокий отпуск при температуре 700—720 °С. После отпуска сталь имеет твердость 260—270 НВ, несколько труднее обрабатывается, но обеспечивает меньшую шероховатость обработанной поверхности.

Такой закалке с высоким отпуском подвергают также протяжки перед чистовой лезвийной обработкой, хотя после последующей нормальной закалки и отпуска их шлифуют.

Высокий отпуск делают лапкам конусов инструментов и ушкам ножовочных полотен для понижения их твердости.

Низкий отпуск. Его проводят при температурах 200—250 °С для ответственных режущих инструментов, например, внутренних протяжек, чтобы исключить их поводку во время эксплуатации под действием остаточных внутренних напряжений. Такому отпуску подвергают уже готовые инструменты или инструменты перед чистовым шлифованием.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector