Wabashpress.ru

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

Процедура отпуска стали

Процедура отпуска стали

Отпуск стали – вид термической обработки, применяемый для изделий, прошедших закалку с полиморфным превращением. Что значит «отпущенная сталь»? Это сталь, нагретая ниже температур, при которых происходит изменение типа кристаллической решетки. Далее металл выдерживается в нагретом виде определенное время, затем следует медленное охлаждение, как правило, на воздухе. Назначение отпуска – ослабление или ликвидация внутренних напряжений, увеличение пластичности и вязкости, некоторое уменьшение твердости, полученной при закалке, снижение хрупкости. От правильного выполнения термообработки во многом зависит качество закаленной детали. В зависимости от целевого назначения, выбирают оптимальный режим процесса.

Виды отпуска

Для этого вида термообработки характерны: невысокий нагрев детали до 150-250°C, выдержка при этих температурах и охлаждение на воздухе. При низком отпуске происходят следующие процессы:

  • образуется структура «мартенсит отпуска» (продукт распада мартенсита, образующегося при температуре ниже аустенитно-ферритного превращения);
  • частично устраняются внутренние напряжения;
  • повышается вязкость без заметного снижения твердости.

Этот отпуск чаще всего проводится для инструментальных сталей.

Отпуск при невысоких температурах называют «старением». Виды «старения»:

  • Искусственное. Детали нагревают до 120-150°C и выдерживают при этих температурах в течение 18-35 часов. Процесс проходит в ваннах с автоматическим регулированием температуры.
  • Естественное. Осуществляется при комнатной температуре, инструмент и изделия выдерживают в таких условиях в течение трех месяцев и более.

«Старение» закаленных деталей и инструмента служит для стабилизации размеров при сохранении достаточно высокой твердости.

Температуры среднего отпуска лежат в интервале 300-500°C. При этом происходит достаточно существенное снижение твердости и повышение вязкости. Такая термообработка применяется для инструмента, который должен иметь значительную вязкость, прочность и упругость, а также для пружин и рессор.

Выполняется при температурах 500-650°C, приводит к образованию структуры, обеспечивающей изделию оптимальное сочетание прочности и пластичности. Применяется для деталей, изготавливаемых из конструкционных сталей 35,45, 40Х и предназначенных для эксплуатации при ударных нагрузках.

Определение! Операция закалки с последующим высоким отпуском называется «улучшением».

Как правильно отпустить закаленную сталь?

Эту операцию необходимо производить сразу после закалки, поскольку деталь может покрыться трещинами из-за присутствия высоких остаточных напряжений. При нарушении режима отпуска – недостаточном нагреве или малой выдержке – происходит «недоотпуск», при котором деталь сохраняет хрупкость. Для устранения этого недостатка применяют повторный отпуск.

Ориентировочная твердость стали (по Роквеллу) после термообработки в различных режимах, включающих закалку и отпуск

Изготовление ножа из напильника своими руками в домашних условиях

Ножи из напильника своими руками

Для получения нужных характеристик будущего ножа из напильника в качестве заготовки на бумаге прорисовывается его эскиз. Лучше выбирать старый инструмент со стертой насечкой. Высокоуглеродистая сталь обеспечивает будущему ножу высокие режущие характеристики. Изготовление такого инструмента обойдется недорого, а по качеству он превзойдет многие заводские образцы.

Общие характеристики самодельного ножа

Ножи из напильника

Зная, из какой стали делают напильники, становится понятным, почему их применяют для изготовления ножей. В качестве материала используются высокоуглеродистые стали таких марок, как У10А, Х12М, ШХ15.

Благодаря высокому содержанию углерода этот материал поддается закалке до 64−66 единиц по Роквеллу. Это обеспечивает ему достаточную твердость. Именно поэтому в домашних условиях делают нож из напильника.

Качественный самодельный нож можно сделать из:

  • Толстого сверла по металлу. Следует учитывать, что закаленная часть только рабочая. Хвостовик сырой.
  • Поршневой шатун двигателя.
  • Торцевого ключа.
  • Рессоры.
  • Напильника.

При изготовлении финки на профессиональной основе все эти вещи предварительно куются. Особенно удобно ковать напильник, который имеет для этого подходящую форму. В процессе ковки металл приобретает нужные свойства, становится эластичнее.

Толщина напильника имеет такую величину, что требует снятия слоя металла, чтобы правильно сформировать спуск. Во время ковочных работ металл не убирается, он приобретает другую форму. Для того, чтобы выковать заготовку потребуется значительно меньше времени, чем при изготовлении ее на станке.

Технология и этапы изготовления

На первой стадии ведется подбор материала. Чем он будет лучше, тем качественнее получится клинок. Лезвие должно отвечать требованиям:

  • быть приспособленным к конкретной работе;
  • выдерживать ударные нагрузки;
  • острота лезвия должна сохраняться длительное время;
  • не подвергаться коррозии.

Чтобы получился хороший самодельный кинжал, сначала нужно сделать его проект. Форму лучше выбирать простую. Обратить внимание на место стыка лезвия с рукояткой. Здесь не нужно сложностей. Переход лучше вести по плавному радиусу.

Процесс изготовления своими руками в домашних условиях состоит из нескольких стадий. Порядок их следующий:

  • отжиг заготовки;
  • формирование лезвия;
  • закалка;
  • отпуск;
  • изготовление рукоятки.
Читайте так же:
Подключение звездой и треугольником на 380 вольт

Отжиг исходной заготовки

Нож из напильника

Основной проблемой является высокая твердость напильника. Если обрабатывать железо на наждачном станке, потребуется много времени. Для снижения твердости заготовка подвергается термообработке в виде отжига.

Суть его заключается в нагреве стали до температуры 650−700 градусов, выдержки в течение нескольких часов с последующим медленным охлаждением.

Чтобы провести отжиг в домашних условиях, можно воспользоваться печью, костром или камином. Заготовка закладывается вместе с топливом и нагревается в процессе его горения. Затем все вместе остывает. После такой процедуры материал готов для дальнейшей обработки. Без отжига заготовка не поддается работе слесарным инструментом.

Процесс изготовления лезвия

В зависимости от сферы применения выбирается форма поперечного сечения лезвия. Она может быть нескольких разновидностей:

  • Прямой клин в виде равнобедренного треугольника. Хорошо выдерживает равномерные удары, и обладает устойчивым сопротивлением к резу.
  • Вогнутые спуски. Острая режущая кромка не выдерживает больших усилий и бокового удара. С увеличением глубины реза сопротивление возрастает.
  • Выпуклая линза — предназначена для выполнения тяжелых работ.

После охлаждения заготовки приступают к ее обработке. Она состоит из этапов:

    Ножовкой вырезается требуемый контур. Важно как можно лучше сформировать лекало, чтобы меньше обтачивать на наждачном станке. Сзади вырезается хвостовик. Его размер соответствует длине пальцев на руке.
  • Зажимается заготовка и напильником обрабатываются спуски. Чтобы не нарушить симметрию, изготавливается из металлической трубы приспособление, на которое крепится напильник.
  • Окончательная доработка ведется с помощью наждачной бумаги. Для удобства она оборачивается вокруг деревянного бруска.

Закалка готового лезвия

Размеры готового лезвия проверяются штангенциркулем. Чтобы клинок обрел былую твердость, нужно знать, как правильно закалить нож. Для этого он нагревается до температуры 900 градусов и быстро охлаждается в жидкости.

Нож из напильника своими руками

В домашних условиях закалка ножа из напильника проводится с помощью паяльной лампы. Для этого струя пламени направляется вдоль лезвия. Важно обеспечить равномерность прогрева.

Другим вариантом является использование древесного угля, в который закапывается клинок. Прогрев его ведется с помощью паяльной лампы. В процессе нагрева нужно точно достичь нужной температуры. Это определяется по цвету металла, который меняется в зависимости от нагрева. Как только температура достигает 850−900 градусов, железо приобретает малиновый или светло-вишневый цвет.

Охлаждение ведется в отработанном масле или воде:

  • Отработка заливается в ведро. Нож держится за хвостовик и опускается в жидкость. Благодаря вязкости идет оптимальный процесс теплообмена. Время выдержки — несколько минут. Следует соблюдать осторожность, потому что масло может воспламениться.
  • При использовании воды в нее добавляется соль или рассол. Чистую жидкость применять не рекомендуется. Чтобы избежать ведения металла, лезвие следует опускать вертикально вниз.
Читайте так же:
Цвет проводов в электропроводке 220 по фазам

Секреты отпуска ножа

Как делать ножи своими руками

Благодаря закалке идет увеличение твердости изделия. Однако, вместе с этим возрастает и его хрупкость. В случае удара стали об твердую поверхность она может расколоться. Чтобы этого не происходило, нужно сталь отпустить. Этот вид термообработки называется отпуском.

Для этого клинок нагревается в течение часа до температуры 180−200 градусов, а потом охлаждается на воздухе. В качестве прибора нагрева используется газовая и электрическая духовка. Допускается вести нагрев в расплавленном свинце. Однако его температура плавления составляет 327 градусов, что приводит к уменьшению твердости финки.

Этап изготовления ручки

Из дерева выполняются 2 накладки на хвостовик ножа. Точно по их форме вырезается 2 вставки из кожи в качестве прокладок. В лезвии, накладках и вставках сверлятся 3 отверстия. По толщине пакета отрезаются 3 латунные трубки.

Все детали смазываются клеем, трубки вставляются и весь пакет зажимается струбцинами. Через несколько часов клей высохнет и прижим можно снять.

На последнем этапе идет устранение наждачной бумагой всех неровностей как с лезвия, так и ручки. Чтобы изделие было защищено от коррозии, его нужно отполировать.

Изготовление самодельного ножа из напильника в домашних условиях — процесс кропотливый. Однако получаемый клинок будет полностью удовлетворять необходимые требования для выполнения конкретной работы. Сталь, из которой изготавливается напильник, обладает высокими характеристиками, что является залогом высокого качества самодельного ножа.

Закалка

Зака́лка, или закаливание, — вид термической обработки материалов (металлы, сплавы металлов, стекло), заключающийся в их нагреве выше критической точки (температуры изменения типа кристаллической решетки, то есть полиморфного превращения, либо температуры, при которой в матрице растворяются фазы, существующие при низкой температуре), с последующим быстрым охлаждением. Закалку металла для получения избытка вакансий не следует смешивать с обычной закалкой, для проведения которой необходимо, чтобы были возможные фазовые превращения в сплаве. Чаще всего охлаждение осуществляется в воде или масле, но существуют и другие способы охлаждения: в псевдокипящем слое твёрдого теплоносителя, струёй сжатого воздуха, водяным туманом, в жидкую полимерную закалочную среду и т. д.

Материал, подвергшийся закалке, приобретает бо́льшую твёрдость, но становится хрупким, менее пластичным и менее вязким, если сделать большее количество повторов нагревание-охлаждение. Для снижения хрупкости и увеличения пластичности и вязкости после закалки с полиморфным превращением применяют отпуск. После закалки без полиморфного превращения применяют старение. При отпуске имеет место некоторое снижение твёрдости и прочности материала [1] .

Внутренние напряжения снимаются отпуском материала. В некоторых изделиях закалка выполняется частично, например при изготовлении японских катан, закалке подвергается только режущая кромка меча.

Существенный вклад в развитие способов закалки внёс Чернов Дмитрий Константинович. Он обосновал и экспериментально доказал, что для получения стали высокого качества решающим фактором является не ковка, как это предполагалось ранее, а термическая обработка. Он определил влияние термической обработки стали на её структуру и свойства. В 1868 году Чернов открыл критические точки фазовых превращений стали, названные точками Чернова. В 1885 году он открыл, что закалку можно производить не только в воде и масле, но и в горячих средах. Это открытие послужило началом применения ступенчатой закалки, а затем исследованию изотермического превращения аустенита [2] .

Содержание

Типы закалок [ править | править код ]

  • Закалка с полиморфным превращением, для сталей
  • Закалка без полиморфного превращения, для большинства цветных металлов.
Читайте так же:
Многопильный дисковый станок по дереву

Полная — материал нагревают на 30 — 50°С выше линии GS для доэвтектоидной стали и эвтектоидной, заэвтектоидная линия PSK , в этом случае сталь приобретает структуру аустенит и аустенит + цементит. Неполная — производят нагрев выше линии PSK диаграммы, что приводит к образованию избыточных фаз по окончании закалки. Неполная закалка, как правило, применяется для инструментальных сталей.

Закалочные среды [ править | править код ]

При закалке для переохлаждения аустенита до температуры мартенситного превращения требуется быстрое охлаждение, но не во всём интервале температур, а только в пределах 650—400 °C, то есть в том интервале температур, в котором аустенит менее всего устойчив и быстрее всего превращается в ферритно-цементитную смесь. Выше 650 °C скорость превращения аустенита мала, и поэтому смесь при закалке можно охлаждать в этом интервале температур медленно, но, конечно, не настолько, чтобы началось выпадение феррита или превращение аустенита в перлит.

Механизм действия закалочных сред (вода, масло, водополимерная закалочная среда, а также охлаждение деталей в растворах солей) следующий. В момент погружения изделия в закалочную среду вокруг него образуется плёнка перегретого пара, охлаждение происходит через слой этой паровой рубашки, то есть относительно медленно. Когда температура поверхности достигает некоторого значения (определяемого составом закаливающей жидкости), при котором паровая рубашка разрывается, то жидкость начинает кипеть на поверхности детали, и охлаждение происходит быстро.

Первый этап относительно медленного кипения называется стадией плёночного кипения, второй этап быстрого охлаждения — стадией пузырькового кипения. Когда температура поверхности металла ниже температуры кипения жидкости, жидкость кипеть уже не может, и охлаждение замедлится. Этот этап носит название конвективного теплообмена.

Технология закалки и отпуска стали

Термическая обработка сталей — одна из самых важных операций в машиностроении, от правильного проведения которой зависит качество выпускаемой продукции. Закалка и отпуск сталей являются одними из разнообразных видов термообработки металлов.

Тепловое воздействие на металл меняет его свойства и структуру. Это позволяет повысить механические свойства материала, долговечность и надежность изделий, а также уменьшить размеры и массу механизмов и машин. Кроме того, благодаря термообработке, для изготовления различных деталей можно применять более дешевые сплавы.

Улучшение свойства материала

Как закалялась сталь

Термообработка стали заключается в тепловом воздействии на металл по определенным режимам ля изменения его структуры и свойств.

К операциям термообработки относятся:

  • отжиг;
  • нормализация;
  • старение;
  • закалка стали и отпуск стали (и пр.).

Термообработка стали: закалка отпуск — зависит от следующих факторов:

  • температуры нагрева;
  • времени (скорости) нагрева;
  • продолжительности выдержки при заданной температуре;
  • скорости охлаждения.

Закалка

Закалка стали — это процесс термообработки, суть которого заключается в нагреве стали до температуры выше критической с последующим быстрым охлаждением. В результате этой операции повышаются твердость и прочность стали, а пластичность снижается.

При нагреве и охлаждении сталей происходит перестройка атомной решетки. Критические значения температур у разных марок сталей неодинаковы: они зависят от содержания углерода и легирующих примесей, а также от скорости нагрева и охлаждения.

После закалки сталь становится хрупкой и твердой. Поверхностный слой изделий при нагреве в термических печах покрывается окалиной и обезуглероживается тем более, чем выше температура нагрева и время выдержки в печи. Если детали имеют малый припуск для дальнейшей обработки, то брак этот является неисправимым. Режимы закалки закалки стали зависят от ее состава и технических требований к изделию.

Охлаждать детали при закалке следует быстро, чтобы аустенит не успел превратиться в структуры промежуточные (сорбит или троостит). Необходимая скорость охлаждения обеспечивается посредством выбора охлаждающей среды. При этом чрезмерно быстрое охлаждение приводит к появлению трещин или короблению изделия. Чтобы этого избежать, в интервале температур от 300 до 200 градусов скорость охлаждения надо замедлять, применяя для этого комбинированные методы закалки. Большое значение для уменьшения коробления изделия имеет способ погружения детали в охлаждающую среду.

Читайте так же:
На сколько ампер бывают автоматы

Нагрев металла

Все способы закалки стали состоят из:

  • нагрева стали;
  • последующей выдержки для достижения сквозного прогрева изделия и завершения структурных превращений;
  • охлаждения с определенной скоростью.

Изделия из углеродистой стали нагревают в камерных печах. Предварительный подогрев в этом случае не требуется, так как эти марки сталей не подвергаются растрескиванию или короблению.

Сложные изделия (например, инструмент, имеющий выступающие тонкие грани или резкие переходы) предварительно подогревают:

  • в соляных ваннах путем двух-или трехкратного погружения на 2 – 4 секунды;
  • в отдельных печах до температуры 400 – 500 градусов по Цельсию.

Нагрев всех частей изделия должен протекать равномерно. Если это невозможно обеспечить за один прием (крупные поковки), то делаются две выдержки для сквозного прогрева.

Если в печь помещается только одна деталь, то время нагрева сокращается. Так, например, одна дисковая фреза толщиной 24 мм нагревается в течение 13 минут, а десять таких изделий – в течение 18 минут.

Защита изделия от окалины и обезуглероживания

Для изделий, поверхности которых после термообработки не шлифуются, выгорание углерода и образование окалины недопустимо. Защищают поверхности от подобного брака применением защитных газов, подаваемых в полость электропечи. Разумеется, такой прием возможен только в специальных герметизированных печах. Источником подаваемого в зону нагрева газа служат генераторы защитного газа. Они могут работать на метане, аммиаке и других углеводородных газах.

Если защитная атмосфера отсутствует, то изделия перед нагревом упаковывают в тару и засыпают отработанным карбюризатором, чугунной стружкой (термисту следует знать, что древесный уголь не защищает инструментальные стали от обезуглероживания). Чтобы в тару не попадал воздух, ее обмазывают глиной.

Соляные ванны при нагреве не дают металлу окисляться, но от обезуглероживания не защищают. Поэтому на производстве их раскисляют не менее двух раз в смену бурой, кровяной солью или борной кислотой. Соляные ванны, работающие на температурах 760 – 1000 градусов Цельсия, весьма эффективно раскисляются древесным углем. Для этого стакан, имеющий множество отверстий по всей поверхности, наполняют просушенным углем древесным, закрывают крышкой (чтобы уголь не всплыл) и после подогрева опускают на дно соляной ванны. Сначала появляется значительное количество языков пламени, затем оно уменьшается. Если в течение смены таким способом трижды раскислять ванну, то нагреваемые изделия будут полностью защищены от обезуглероживания.

Степень раскисления соляных ванн проверяется очень просто: обычное лезвие, нагретое в ванне в течение 5 – 7 минут в качественно раскисленной ванне и закаленное в воде, будет ломаться, а не гнуться.

Охлаждающие жидкости

Основной охлаждающей жидкостью для стали является вода. Если в воду добавить небольшое количество солей или мыла, то скорость охлаждения изменится. Поэтому ни в коем случае нельзя использовать закалочный бак для посторонних целей (например, для мытья рук). Для достижения одинаковой твердости на закаленной поверхности необходимо поддерживать температуру охлаждающей жидкости 20 – 30 градусов. Не следует часто менять воду в баке. Совершенно недопустимо охлаждать изделие в проточной воде.

Недостатком водяной закалки является образование трещин и коробления. Поэтому таким методом закаливают изделия только несложной формы или цементированные.

  • При закалке изделий сложной конфигурации из конструкционной стали применяется пятидесятипроцентный раствор соды каустической (холодный или подогретый до 50 – 60 градусов). Детали, нагретые в соляной ванне и закаленные в этом растворе, получаются светлыми. Нельзя допускать, чтобы температура раствора превышала 60 градусов.
Читайте так же:
Что тяжелее золото или медь

Пары, образующиеся при закалке в растворе каустика, вредны для человека, поэтому закалочную ванну обязательно оборудуют вытяжной вентиляцией.

  • Закалку легированной стали производят в минеральных маслах. Кстати, тонкие изделия из углеродистой стали также проводят в масле. Главное преимущество масляных ванн заключается в том, что скорость охлаждения не зависит от температуры масла: при температуре 20 градусов и 150 градусов изделие будет охлаждаться с одинаковой скоростью.

Следует остерегаться попадания воды в масляную ванну, так как это может привести к растрескиванию изделия. Что интересно: в масле, разогретом до температуры выше 100 градусов, попадание воды не приводит к появлению трещин в металле.

Недостатком масляной ванны является:

  1. выделение вредных газов при закалке;
  2. образование налета на изделии;
  3. склонность масла к воспламеняемости;
  4. постепенное ухудшение закаливающей способности.
  • Стали с устойчивым аустенитом (например, Х12М) можно охлаждать воздухом, который подают компрессором или вентилятором. При этом важно не допускать попадания в воздухопровод воды: это может привести к образованию трещин на изделии.
  • Ступенчатая закалка выполняется в горячем масле, расплавленных щелочах, солях легкоплавких.
  • Прерывистая закалка сталей в двух охлаждающих средах применяется для обработки сложных деталей, изготовленных из углеродистых сталей. Сначала их охлаждают в воде до температуры 250 – 200 градусов, а затем в масле. Изделие выдерживается в воде не более 1 – 2 секунд на каждые 5 – 6 мм толщины. Если время выдержки в воде увеличить, то на изделии неизбежно появятся трещины. Перенос детали из воды в масло следует выполнять очень быстро.

плазменная резка металла своими рукамиСварка автомобиля своими руками — нелегкая задача, но выполнимая.

Вам нужно быстро и качественно нарезать металл? Воспользуйтесь плазменной резкой! Как правильно ее выполнять, читайте в этой статье.

Если вас интересует, как сделать токарную обработку металлических изделий, читайте статью по https://elsvarkin.ru/obrabotka-metalla/tokarnaya-obrabotka-metalla-obshhie-svedeniya/ ссылке.

Процесс отпуска

Отпуску подвергаются все закаленные детали. Это делается для снятия внутренних напряжений. В результате отпуска несколько снижается твердость и повышается пластичность стали.

В зависимости от требуемой температуры отпуск производится :

  • в масляных ваннах;
  • в селитровых ваннах;
  • в печах с принудительной воздушной циркуляцией;
  • в ваннах с расплавленной щелочью.

Температура отпуска зависит от марки стали и требуемой твердости изделия, например, инструмент, для которого необходима твердость HRC 59 – 60, следует отпускать при температуре 150 – 200 градусов. В этом случае внутренние напряжения уменьшаются, а твердость снижается незначительно.

Быстрорежущая сталь отпускается при температуре 540 – 580 градусов. Такой отпуск называют вторичным отвердением, так как в результате твердость изделия повышается.

Изделия можно отпускать на цвет побежалости, нагревая их на электроплитах, в печах, даже в горячем песке. Окисная пленка, которая появляется в результате нагрева, приобретает различные цвета побежалости, зависящие от температуры. Прежде чем приступать к отпуску на один из цветов побежалости, надо очистить поверхность изделия от окалины, нагара масла и т. д.

Обычно после отпуска металл охлаждают на воздухе. Но хромоникелевые стали следует охлаждать в воде или масле, так как медленное охлаждение этих марок приводит к отпускной хрупкости.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector