РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ КОМПЛЕКСНОГО УПРОЧНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ ВАГОНА (1210803), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Различают виды отжига: рекристаллизационный, абсолютный, неполный; отжиг на зернистый перлит (сфероидизация); изотермический; низкотемпературный; диффузионный (гомогенизация).
Рекристаллизационный отжиг используется для снятия наклепа холоднодеформированного металла. Нагрев при рекристаллизационном отжиге сталей марок У7, У8, У9, У10, У11, У12, У13, X, 9ХС, ХВГ, 7X3, ХВ4, 6ХВ2С осуществляют при 670-700 °С; марок XI2, Х12М, Х12Ф1 730-750 °С, а марок Р18, Р9 до 760-780 °С.
Полный отжиг могут использовать для сокращения твердости, снятия напряжений и корректировки текстуры после ковки в случае ошибочного нагрева либо остывания технологической оснастки, сделанной из доэвтектоидных и эвтектоидных сталей.
В эффекте полного отжига происходит абсолютная перекристаллизация сплава, структура выходит мелкозернистая с равномерным распределением перлита и феррита. При полном отжиге сталь у нагревают выше Ас3 на 20—30 °С, выдерживают до полного прогрева, после этого медлительно остужают до 600 °С, а далее с каждый скоростью.
Неполному отжигу подвергают доэвтектоидную сталь, прошедшую верный режим ковки. При данном сталь нагревают до температуры, окружающей меж Асх и Ас3, и выдерживают до полного прогрева. Режим остывания такой же, как при полном отжиге.
Изотермический отжиг могут использовать для обработки легированных и высокоуглеродистых сталей. Назначение его это же, как и полного отжига. При изотермическом отжиге доэвтектоидную сталь нагревают до температуры выше Асг на 30—50 °С, а заэвтектоидную сталь на 30—50 °С выше Асх. Выдерживают до полного прогрева, потом живо остужают до температуры несколько ниже Ас выдерживают при данной температуре, после этого освежают с каждый скоростью. Для проведения изотермического отжига потребуется меньше времени, чем для полного отжига. Для быстрого замораживания продукт переносят в печь с наименьшей температурой или же остужают при открытой дверце с следующим выравниванием температуры.
Низкотемпературный отжиг используют для понижения твердости и снятия внутренних напряжений в технологической оснастке из заэвтектоидных сталей. Продукт нагревают несколько ниже Act (примерно до 680 °С, т. е. до температуры отпуска), выдерживают до полного прогрева, далее остужают сообща с печью либо на воздухе. Процесс называют отжигом условно.
Составные части из сталей У7, У7А, У8, У8А, У10, У10А, У12, У12А сечением до 8 мм2 (метчики сечением до 12 мм2) освежают в расплаве солей либо щелочей, а сечением более 8 мм2 — в 5—10 %-ном аква растворе поваренной соли либо щелочи до температур. Отжиг инструмента из быстрорежущей стали в карбюризаторе или же в чистом древесном угле не допускается, ибо при всем этом наблюдается поверхностное науглероживание, в следствии чего же в ходе следующей закалки оплавляются режущие кромки. Отжиг такового инструмента проводят в контролируемой атмосфере, в отработанном карбюризаторе или в угле с добавкой 10—15 % кальцинированной соды.
Нормализация – это процесс нагрева стали на 30—50 С выше Ас3, выдержку при данной температуре и следующее замораживание на безмятежном воздухе именуют нормализацией. Нормализацию могут использовать, в главном, для снятия внутренних напряжений и совершенствования обрабатываемости стали. Почти что температуру нормализации углеродистых сталей вполне возможно выдерживать в пределах.
Закалка – это операция, при которой доэвтектоидную сталь нагревают на 20—30 °С выше Ас3, а эвтектоидную и заэвтектоидную стали на 20—30 °С выше Асх и после выдержки при данной температуре живо освежают в воде, масле или же на воздухе в зависимости от состава стали, именуют закалкой.
2.2.2 Упрочнение криогенными методами
Влияние криогенной обработки на структурные превращения сталей и изменение их физико-механических свойств.
В структуре закаленной стали имеется некоторое количество сравнительно мягкого остаточного аустенита, что обусловлено ее химическим составом и режимом термообработки. В результате этого понижаются твердость и прочность, ухудшаются теплопроводность и магнитные свойства, изменяются размеры, ухудшается качество поверхности изделия.
Отпуск закаленной стали с целью ликвидации или уменьшения количества остаточного аустенита в большинстве случаев неэффективен. Для этого наиболее рационально использовать криогенный метод (глубокое охлаждение).
В процессе криогенной обработки обеспечивается улучшение механических свойств инструментов, в том числе инструментов из быстрорежущих сталей (повышение их износостойкости и режущих свойств), повышение твердости и износостойкости контрольно-измерительных инструментов, штампов и пресс-форм, изготовляемых из высокоуглеродистых и легированных конструкционных сталей, увеличение твердости коррозионно-стойких сталей с повышенным содержанием углерода, улучшение качества поверхностей, подвергаемых полированию или доводке, так как наличие мягких аустенитных участков препятствует получению однородной зеркальной поверхности.
При оценке целесообразности назначения криогенной обработки стали необходимо учитывать такие особенности: повторное охлаждение закаленной стали не улучшает ее свойств, если при этом не достигаются температуры более низкие, чем при закалке; продолжительность выдержки при низкой температуре не оказывает влияния на результаты обработки; наибольшие структурные изменения под влиянием криогенных температур происходят в сталях с повышенным содержанием остаточного аустенита (высокоуглеродистые и легированные стали, причем в легированных сталях больше остаточного аустенита, чем в углеродистых); закономерности изменения размеров детали в результате аустенитно-мартенситных превращений следует определять опытным путем для конкретного химического состава стали в зависимости от режимов предыдущей термообработки и конфигурации детали; при обработке детали особо сложной формы с неравномерным распределением массы рекомендуется немедленно после закалки применять отпуск для снятия закалочных напряжений; нельзя непосредственно после закалки производить охлаждение ниже нуля, так как в этих случаях увеличиваются напряжения и опасность образования трещин; криогенная обработка приводит к росту объема структурных составляющих при распаде остаточного аустенита.
2.3 Упрочнение химико-термическими методами
2.3.1 Насыщение соединениями углерода
Цементация в твердом карбюризаторе. Цементации в твердом карбюризаторе подвергают стальные детали для повышения твердости, теплостойкости и износостойкости, достигаемых при последующей закалке. Цементацию деталей малой и средней длины проводят в камерных печах, большой длины в шахтных печах. Детали укладывают в цементационные ящики с карбюризатором. Детали укладывают следующим образом: на дно ящика насыпают слой карбюризатора толщиной 30—40 мм, на него помещают детали, затем снова насыпают слой карбюризатора и так далее до верха ящика. Последним сверху должен быть слой карбюризатора (между деталями и крышкой) толщиной 20—30 мм. Детали должны занимать 10—15 %, а карбюризатор — 85—90 % объема ящика.
Складировать детали нужно так чтобы они не касались друг друга и стенок ящика в процессе хранения. Слой карбюризатора в целях исключения осадки и провисания деталей уплотняют встряхиванием ящика. Необходимо на верхний слой карбюризатора уложить лист асбеста, потом закрыть ящик крышкой и обмазать смесью из огнеупорной глины с песком. После выполнения естественной сушки ящики устанавливают в печь, разогретую до заданной температуры. Минимальное расстояние между ящиками не менее 30 и не более 50 мм.
При ступенчатом режиме цементации процесс ведут в два этапа: после полного прогрева ящиков с деталями в печи устанавливают рабочую температуру 950 °С. После выдержки температуру в печи снижают до 850 С и выдерживают ящики с деталями в течение времени. Разборку ящиков после цементации осуществляют при температуре не выше 100 °С. Остывшие детали должны иметь светло-серую поверхность. При частичной цементации деталей поверхности, не подлежащие обработке, следует защищать с помощью асбеста, труб, колпаков и обмазок. Контроль качества цементованных деталей выполняют по образцам-свидетелям, изготовленным из стали той же марки и прошедшим термическую обработку и цементацию вместе с контролируемой партией деталей. Глубину цементованного слоя измеряют по микрошлифам. Контроль качества деталей, цементованных в пастах, аналогичен контролю деталей, цементованных в твердых карбюризаторах. Контроль после газовой цементации выполняют по образцам-свидетелям аналогично контролю деталей после цементации в твердом карбюризаторе. Контроль состава газовой среды в печи ведется с помощью газоанализатора. Температура нагрева деталей контролируется оптическим фотопирометром.
2.3.2 Насыщение соединениями азота
Процесс азотирования представляет собой насыщение поверхностного слоя стали азотом. Данный метод применяют для восстановления технологической оснастки, изготовленной из легированной стали марок ЗХ2В8Ф, Х12, Х12Ф1, 7X3 по ГОСТ 5950—73 и сталей марок 38Х2МЮА, 20Х и 30Х по ГОСТ 4543-71. Метод позволяет получать высокую поверхностную твердость и износостойкость. Применяют в шахтовой электрической печи сопротивления которая снабжена герметичным муфелем из жаростойкой стали и снабжена вентиляторами и трубкой для отвода газов.
Оснастка, поступающую на азотирование, предварительно подвергают улучшению, механически обрабатывают и очищают от коррозии и грязи. Перед загрузкой в муфель оснастка обезжиривается. При просушке оснастку устанавливают в муфель печи на стальную проволоку диаметром от 0,5до 1,0 мм или на металлическую подставку на основание муфеля печи. При этом следят за положением рабочих поверхностей в части несоприкосновения. При укладке исключают удары и повреждения.
Определение герметичности муфеля проверяют пропусканием аммиака под давлением от 3,5 до 5,0 кПа в следующей последовательности: подключают печь к сети, выполняют нагрев ее до 100 градусов, затем наполняют аммиаком. После прохода аммиака через печь и прохождения его через ёмкость, заполненную водой, проводят измерение давления. Для этого предусматривают подключение водяного манометра в системе, при этом избыточное давление должно быть в пределах от 2 до 4 кПа. Контроль степени диссоциации аммиака выполняют по диссоциометру визуально. Контроль температуры осуществляют автоматически потенциометром. Контроль рабочей температуры в процессе азотирования должен быть от 500 до 570 градусов, с продолжительностью процесса исходя из условий и необходимой глубины создаваемого слоя. Расчёт температуры процесса определяют исходя из условий 15 часов на 0,1 мм создаваемого азотированного слоя.
Детали изготовленные из быстрорежущих сталей направляют на жидкостноой, газовый и твердый виды азотирования. Одним из условий качественного слоя после азотирования является проведение качественной очистки его поверхности и исключения обезуглероживания. Детали из быстрорежущей стали и восстановленные поверхности подвержены выкрашиванию после выполненного азотирования. Выполнение азотирования для быстрорежущей стали увеличивает твердость до HV 1300, а в сталях в сталях с высоким содержанием V до HV 1500.
Для режущего инструмента необходимо создавать условия HV 1100. При выполнении жидкостного азотирования при 570 °С и продолжительности процесса до 15 мин результаты получаются в установленных требованиях. Выдержка сверл, разверток, зенкеров при азотировании выполняется при температуре 570 градусов и определяется из расчета 0,5 минуты на 1 мм сечения, а при температуре 540 градусов 0,7 минут на 1 мм сечения. Метод азотирования инструмента для создания резьбы увеличивает стойкость не менее 50 и не более 70 %. Проведение азотирования инструмента для создания резьбы в пластмассе, армированной стекловолокном, увеличивает его стойкость не менее чем в 3 и не более чем в 4 раза.
Проведение азотирования спиральных сверл диаметром более 2 мм существенно повышает их стойкость и хрупкость. Также, методом азотирования упрочняются дисковые пилы толщиной от 0,4 мм и выше. Методы основанные на жидкостном азотировании замещают газовое азотирование инструмента из быстрорежущей стали в виду реальных преимуществ. При этом, выполнение твердого азотирования инструмента из быстрорежущей стали образовало достаточных положительных результатов.
2.3.3 Насыщение соединениями бора
Борирование. Диффузионное насыщение поверхности металла соединениями бора в виде боридов железа Fe2/B и FeB применяют для повышения износостойкости и красностойкости изделий, в том числе работающих при повышенных либо пониженных температурах, знакопеременных и ударных нагрузках или в агрессивных и абразивных средах. Борированию можно подвергать любые марки стали, его проводят в смеси борсодержащих порошков, паст, газов или в расплаве солей.
Преимущественно используется для упрочнения металлических поверхностей, работающих на истирание: режущих инструментов из быстрорежущих сталей, штампового инструмента, пресс-форм, деталей дробильных машин, желобов грохотов, башмаков коксовыталкивателей и деталей, работающих при 500—850 °С.
Борированные детали из углеродистых сталей подвергают ступенчатой закалке в водных растворах селитр или щелочей. Легированные борированные стали, в том числе быстрорежущие, подвергают изотермической закалке. Нагрев борированного инструмента для термической обработки (нормализация, закалка с отпуском) целесообразно выполнять в соляных ваннах состава (%): NaCl 50; КС1 50 (для сталей ХВГ, 45, 40Х, 9ХС, X, ШХ15, У8А, У10А, 5ХНВ, 6ХВ2С и др.) или NaCl 22; ВаСЦ 78 (для сталей, имеющих температуру закалки 1000 °С и выше). Целесообразен нагрев борированных деталей в вакуумных печах или печах с защитной атмосферой.
В результате борирования возможно изменение размеров детали. Поэтому при изготовлении точных и высокоточных деталей целесообразно их обработку выполнять в такой последовательности: предварительная механическая обработка (обдирка); улучшение (закалка и низкий отпуск по режимам, соответствующим маркам сталей); механическая обработка с припуском на доводку, борирование или хромирование, термическая обработка для обеспечения требуемого комплекса свойств основного металла; окончательная доводка размеров упрочненных деталей методами механической обработки (шлифование, полирование). При последовательном многокомпонентном насыщении операции улучшения выполняют после цементации перед борированием.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
