Основы термической обработки - Крупицкий В.А.
Скачать (прямая ссылка):
- 600°, выдержать некоторое время при этой температуре и затем медленно охладить вместе с печью (чтобы не возникли снова внутренние напряжения). Для сокращения времени выдержки практически отжиг ведут при температурах 650 - 680°. Таким образом, отжиг для снятия внутренних напряжений производится при температурах ниже критической Aci (723°), следовательно, структурных превращений при этом отжиге не происходит. Этот вид отжига часто называют низким отжигом, а иногда высоким отпуском. При низком отжиге в связи со снятием внутренних напряжений достигается некоторое понижение твердости изделия. Поэтому таким видом отжига часто пользуются для уменьшения твердости изделий с целью улучшения их обрабатываемости на станках. Следует иметь в виду, что если сталь подвергается отжигу для получения мелкозернистой структуры или зернистого цементита, то для устранения внутренних напряжений не требуется специального отжига. В процессе проведения указанных видов отжига попутно снимутся и внутренние напряжения.
ОТЖИГ ДЛЯ УСТРАНЕНИЯ НАКЛЕПА.
Стальные заготовки и изделия тонкого сечения часто изготовляют путем штамповки, прокатки или волочения в холодном состоянии. При обработке стали давлением в холодном состоянии происходит ее наклеп - в ней образуются значительные внутренние напряжения, сталь становится весьма прочной и твердой и в то же время очень хрупкой. Структура наклепанной стали состоит из вытянутых в одном направлении зерен; кристаллическая решетка такой стали искажена. Чтобы устранить вредное состояние наклепа, нужно изменить структуру стали, устранить искажение кристаллической решетки и вместо вытянутых зерен получить зерна равноосные (примерно одинаковые оси вдоль и поперек зерна).
Рис. 59. Схема изменения микроструктуры стали в результате рекристаллизационного
отжига: а - до отжига; б — после отжига.
52
Этот процесс восстановления структуры стали называется рекристаллизацией, а вид термической обработки, при помощи которой этот процесс осуществляется, -рекристаллизационным отжигом. Такой отжиг производится при температуре 680 - 700°. После непродолжительной выдержки изделия при указанной температуре (для прогрева по всему сечению) производится охлаждение его на воздухе. Изменение структуры стали в результате рекристаллизационного отжига схематично представлено на рис. 59. В результате такой термической обработки уменьшаются твердость и прочность стали, но зато повышаются ее вязкость и пластичность.
ОТЖИГ В БЕЗОКИСЛИТЕЛЬНОЙ СРЕДЕ (светлый отжиг).
При нагревании стальных изделий в обычных пламенных и электрических печах происходит взаимодействие поверхности изделия с кислородом нагревающей среды. В результате этого взаимодействия протекают два вредных процесса: окисление железа, т. е. образование окалины, и обезуглероживание, т. е. выгорание углерода с поверхности изделия. Чем выше температура нагрева и длительнее выдержка изделия при этой температуре, тем большее распространение получают указанные явления.
При образовании окалины теряется от 1 до 3% металла, кроме того, требуются дополнительные затраты на удаление ее путем травления или
обдувки изделия в пескоструйном аппарате.
Обезуглероживание поверхности особенно
нежелательно у инструментальной стали.
Обезуглероженную поверхность, глубина которой достигает 1 — 1,5 мм, приходится удалять.
Чтобы избежать окисления и обезуглероживания поверхностного слоя металла, нагрев стальных изделий должен производиться в так называемой нейтральной среде, в которой содержится
минимальное количество избыточного воздуха. Если атмосфера печи нейтральна, то она не воздействует на поверхность металла и не изменяет ее. При отжиге в такой среде окалина может совершенно не образовываться и даже при высоких температурах поверхность изделия остается чистой. Отжиг в такой среде называют светлым отжигом. Светлый отжиг осуществляется в электрических или муфельных печах с наружным обогревом муфеля и с герметически закрывающимся рабочим пространством, которое во время работы печью заполняется защитным газом. Для создания в печи нейтральной атмосферы надо иметь для данной температуры и данного сорта стали определенное соотношение между газами: СОг : СО; Н20 : Н2; СН4 : Н2. Это достигается при использовании древесноугольного генераторного газа, а также продуктов неполного сжигания природного (саратовского) газа. В качестве нейтральной среды могут быть использованы также газы, полученные путем крекинга (разложения) керосина или мазута в присутствии воздуха или воды. Предохранить изделия от окисления можно путем создания в печи газовой завесы, препятствующей проникновению в рабочее пространство печи воздуха. Схема устройства такой печи приведена на рис. 60. В камеру 1, где происходит горение, подводятся воздух и небольшое количество горючего газа. Продукты горения выходят через щель 3 в камеру 2 и образуют перед рабочим пространством печи дымовую завесу. В качестве нейтральной среды могут использоваться расплавленные соли. Такие соляные ванны необходимо периодически раскислять. Термическая обработка стальных изделий в безокислительных средах получает всё более широкое распространение, так как дает экономию металла и улучшает качество изделий. Этому виду обработки подвергаются стальные ленты, жесть, листовая сталь для автомобилей и другие изделия.
