Г.А. Околович - Учебное пособие - Нагрев и нагревательные устройства (Г.А. Околович - Нагрев и нагревательные устройства), страница 12

Для этой цели используютобычно высокий отпуск 400-6800C. Рекомендуется проводить отпускне позже чем через 2-4 ч после окончания охлаждения. Поковкисечением до 600 мм разрешается помещать в печь, имеющуютемпературу их отпуска, а поковки сечением 600-1000мм - в печь,нагретую не выше 4000C из-за опасности возникновения большогоперепада температур и, как следствие, больших внутреннихнапряжений. При температуре отпуска поковки выдерживают довыравнивания в них температуры ориентировочно по 2-3 ч накаждые 100 мм сечения поковки.Ковочные заготовки из углеродистых сталей сечением до400мм после нормализации в ряде случаев отпуску не подвергают.Поковки из сталей, склонных к отпускной хрупкости при небольшихсечениях (<250мм), рекомендуется с температуры отпуска охлаждать76в масле или воде с последующим отпуском при 450 0C иохлаждением на воздухе.Термическая обработка мелких поковок, применяемых обычнов тракторном, сельскохозяйственном машиностроении и автомобилестроении, преследует две цели: улучшение обрабатываемостизаготовок резанием и создание требуемых, в соответствии счертежом, свойств деталей.

С этой целью используютнормализацию, отжиг, изотермический отжиг, улучшение.Нормализации подвергаются поковки из углеродистых ималолегированных сталей (20, 30, 35, 40, 45, 20Х, 40Х), из которыхизготавливают вилки, крюки, фланцы, кронштейны, втулки, рычаги,крестовины, оси, цапфы поворотных кулаков и др..Нормализация поковок из более легированных сталей(12ХНЗА, 20ХНТР, 25НГНМ, 40ХГТР, 38Х2МЮА) приводит кобразованию бейнитной структуры в поверхностных слоях, котораязатрудняет обработку заготовок резанием.

Для устранения этогонедостатка поковки из легированных сталей после нормализацииподвергают высокому отпуску (600-7000C).Изотермическому отжигу подвергаются поковки, для которыхособо важна хорошая обрабатываемость резанием. К ним относятсякованные заготовки зубчатых колес коробки передач, редукторовведущих мостов, сателлитов, валов ответственного назначения, муфтзубчатых колес коробки передач, изготовляемые из сталей 15ХФ,15ХГН2ТА, 18ХГТ, 20Х2НЧАН4В, 25ХГМ, 25ХГНМ, 25ХГНМТ.Температураизотермическойвыдержкиопределяетсятемпературной областью распада переохлажденного аустенита наферритокарбидную структуру (620-6700С).В тех случаях, когда требуется повышенная твердость и прочность, поковки подвергают улучшению, закалке и отпуску назаданный уровень свойств.

Обычно такой вид термическойобработки применяется для кованных заготовок шатунов, вилок,ступиц,рычагов,втулок,чашек,изготавливаемыхизсреднеуглеродистых и малолегированных сталей - 45, 40Х, 40ХН,40ХТР.Цель нормализации - уменьшение остаточных напряжений,возникающих при ковке, измельчение зерна и, как следствие, повышение механических свойств поковок.Для получения поковок хорошего качества необходимо полноепревращение аустенита в ферритокарбидную структуру, что обеспечивает удаление водорода из поверхностных зон заготовок, выравнивание его содержания во внутренних зонах и хорошую77обрабатываемость резанием. Поковки из сталей, обладающих повышенной устойчивостью переохлажденного аустенита, подвергаютпереохлаждению до 250-350 0C и выдержке при этих температурахдля превращения переохлажденного аустенита в бейнит иинтенсификации процесса удаления водорода из поковки.

Выдержкапри 550-650`C и последующее медленное охлаждение с печьюспособствует предупреждению образования флокенов.Кованые заготовки из инструментальных сталей обычно подвергают отжигу, цель которого - измельчение зерна и получениеструктуры зернистого перлита. Такой отжиг устраняет опасность образования нафталинистого излома у быстрорежущих сталей. Унекоторых заэвтектоидных сталей отжиг при определенныхусловиях устраняет карбидную сетку.Термическая обработка поковок штамповых сталей состоит изнормализации, отжига или высокого отпуска в зависимости от маркистали, размера и конфигурации заготовок.Поковки малых размеров, предназначенные для изготовленияштампов несложной формы, подвергаются вместо отжига высокомуотпуску, что сокращает время термической обработки, уменьшаетобезуглероживание и предупреждает образование карбида WC ввольфрамовых сталях, который плохо растворяется при нагреве подзакалку.

Для поковок сложного инструмента, где требуетсяуменьшитьдеформациюпритермическойобработке,рекомендуется применять изотермический отжиг.5.4. Термомеханическая обработка сталиЗаключается в сочетании пластической деформации стали ваустенитном состоянии с ее закалкой. Различают два основныхспособа термомеханической обработки.По первому способу, называемому высокотемпературнойтермомеханической обработкой (ВТМО), сталь деформируют притемпературе выше точки Ас3 (рисунок 41,а).Когда сталь имеет аустенитную структуру, степень деформациисоставляет 30-50% . После деформации сразу же проводят закалку воизбежание развития рекристаллизации.По второму способу, называемому низкотемпературной термомеханической обработкой (НТМО), сталь деформируют в температурной зоне существования переохлажденного аустенита вобласти его относительной устойчивости (400-6000С), температура78деформации должна быть выше точки Мн, но не ниже температурырекристаллизации (рисунок 41,б).Рисунок 41 - Схема термомеханической обработки: а - ВТМО; бНТМО79Степень деформации обычно составляет 75-95%.

Закалкуосуществляют сразу после деформации. После закалки в обоихслучаях следует низкотемпературный отпуск (200-300оС). Такаякомбинированная температура ТМО позволяет получить очень высокую прочность (бв=2200 - 3000 МПа) при хорошей пластичности ивязкости в δ=6-δ% и ϕ=50-60%).После обычной закалки и низкого отпуска sв не превышает2000- 2200 МПа, а δ =3-4%.Очень важно, что одновременно с повышением прочностипосле ТМО возрастает пластичность.Наибольшая прочность (δ в= 2600 - 3000) достигается при деформации переохлажденного аустенита, т.е. при обработке НТМО.Деформация в области высоких температур (ВТМО) не создает стольвысокого упрочнения (бв=2200-2400), т.к.

при высоких температурахневозможно избежать частичной рекристаллизации. Однако ВТМОповышает ударную вязкость, трещиностойкость, понижает порогхладноломкости и чувствительность к отпускной хрупкости, чтосвязано с более легкой релаксацией пиковых напряжений благодаряповышенной плотности подвижных дислокаций.Установлено, что в результате ВТМО увеличиваетсяколичество малоуглеродистого мартенсита и повышается степеньтетрагональности высокоуглеродистого на стадии его двухфазногораспада. По сравнению с обычной закалкой ВТМО приводит кбольшей степени двухфазного распада мартенсита и тем самым кбольшей релаксационной способности мартенситной структуры.Получаемое при этом повышенное количество объемовмалоуглеродистого мартенсита в стали более равномерно и болеедисперсно распределено в структуре, что является следствиемвлияния полигонизованной дислокационной структурой со взаимнойразориентировкой до 10-15о..

Эти субструктурные особенностиопределяют, в свою очередь, уникальное сочетание свойств послеВТМО, когда одновременно с повышением сопротивленияпластической деформации растет и сопротивление хрупкому ивязкому разрушению. Высокая термическая устойчивость созданнойсубструктуры с малоугловыми, закрепленными сегрегациямисубграниц определяет возможность регулирования механическихсвойств при последующих операциях термической обработки.80КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ.123456789101112131415Какие газы окисляют железо?Что такое обезуглероживание стали?Чем характеризуется перегрев стали?Что такое пережог стали?Способы защиты стали от окисления и обезуглероживания?Какие напряжения возникают в заготовках при их быстромнагреве?Как устанавливаются границы между тонкими и массивными телами при расчете нагрева?Какие режимы устанавливаются в печах для нагрева тонких имассивных изделий?Как определить продолжительность нагрева заготовки?Назначение предварительной и окончательной термическойобработки.Охлаждение поковок.Противофлокенная обработка - назначение и режимы.Режимы предварительной и окончательной термическойобработки поковок.Физические основы термомеханической обработки.Режимы ВТМО и НТМО.ГЛАВА 6 НАГРЕВАТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВАВ кузнечно-штамповочных цехах для нагрева металла под ковкуи штамповку применяют кузнечные горны и нагревательные печиразличных конструкций.

Выбор типа печей зависит от вида топлива,характера производства, состава материала, размера и форм нагреваемых заготовок.При выборе нагревательных печей надо учитывать массуслитков и заготовок, а также темп и серийность производствапоковок в кузнечных цехах.Длянагревазаготовокпередковкойприменяютпреимущественно печи: для мелких и средних заготовок изуглеродистой стали - камерные щелевые печи, для легированныхстальных заготовок - камерные и двухкамерные печи спериодической поперечной загрузкой каждой камеры или споследовательной их загрузкой. Большое распространение получилимеханизированные печи (конвейерные и с толкателями), а такжеполуметодические (с укороченной камерой подогрева металла).81Индукционный электронагрев токами высокой частотыиспользуют для заготовок диаметром до 200 мм.По режиму нагрева различают камерные и методические печи.

Врабочем пространстве камерной печи температура одинакова. Вметодической печи температура специально изменяется по длинепечи.По способу загрузки и выгрузки различают печи периодическогодействия, например камерную, металл загружается и выдается черезодно рабочее окно. Металл во время нагрева остается неподвижным.В непрерывных печах металл в процессе нагрева передвигается отместа загрузки к месту выдачи различными способами:проталкивается вдоль печи толкателем, перекатывается понаклонному поду, передвигается роликами, протягивается тянущимиустройствами и т.д.6.1 Подразделение пламенных печейПламенные печи подразделяются:а) по виду применяемого топлива - на печи, отапливаемые газообразным, жидким или твердым топливом;б) по способу использования теплоты отходящих газов - на рекуперативные и регенеративные печи.В качестве газообразного топлива применяют природный и искусственные газы.

Искусственный газ получается из твердоготоплива (генераторный, светильный) и является продуктомметаллургического производства (коксовальный, доменный газ). Длясжигания газообразного топлива применяют горелки. В качествежидкого топлива используют мазут.

Для сжигания мазутаприменяют форсунки высокого (10-60 Па) и низкого (0,1-0,3 Па)давления. Твердое топливо (каменный уголь, антрацит и кокс)сжигают на колосниковых решетках в топке печи или в горелкахпосле предварительного размола.Основными элементами камерных пламенных печей являютсякаркас, футеровка, дымоходы, теплообменные аппараты. Каркассостоит из кожуха, изготовленного из листовой стали (рисунок 42а),облицовочных рам 1, вертикальных и горизонтальных стоек 5,6. Ккаркасу крепят заслонку 3 для рабочих окон, подъемные механизмы4 с грузом 8, плиты для горелок (форсунок) и рабочий стол 2.