ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Нагрев, выдержка при нагреве, охлаждение из "Инструментальные стали и их термическая обработка Справочник " Тепловые напряжения при нагреве. В зависимости от эффективности нагрева между поверхностью и внутренними частями изделия возникает разность температур. На рис. 124 показана разность температур поверхности и сердцевины пуансона, нагретого сначала в камерной печи, а затем в соляной ванне в различные моменты процесса нагрева. Иногда разность температур может достигать нескольких сотен градусов Цельсия. Размеры и объем более нагретых внешних частей изделия увеличиваются вследствие теплового расширения. Ранее нагревшиеся и, следовательно, расширившиеся внешние слои металла стремятся отделиться от более холодных, меньше расширившихся внутренних слоев. Однако внутренние более холодные слои металла препятствуют тепловому расширению внешних слоев, поэтому во внешних слоях изделия возникают сжимающие, а в сердцевине, наоборот, растягивающие напряжения. Расширяющийся внешний слой оказывает растягивающее воздействие на более холодную часть — сердцевину, что может вызвать возникновение в центре детали внутренних трещин. [c.145] Возникающие в данной стали тепловые напряжения тем больше, чем больше разность температур между поверхностью и сердцевиной изделия, т. е. чем больше теплоотдача с поверхности и чем меньше теплопроводность. [c.145] Е — модуль упругости, Н/м v — коэффициент Пуассона (для сталей 0,3) Гн — начальная температура детали. К Гп —температура печи, К Ф — переменная, зависящая от размеров, времени и характеристик материала а — коэффициент температуропроводности, муч t — время, ч а — коэффициент теплоотдачи, ДжДм -чХ ХК) Л — коэффициент теплопроводности, Дж/(м-ч-К) г —радиус закругления детали в данном месте, м —радиус детали, м. [c.146] Изменение напряжений во времени сходно с изменением во времени разности температур. [c.146] Если в ходе термической обработки необходимо достигнуть наименьшего коробления, например при закалке вырубных штампов, измерительного инструмента и т. д., то скорость охлаждения должна быть только такой, которая не вызывает большой разности температур, так, что в детали не возникнут достигающие предела текучести или еще большие напряжения, т. е. остаточные объемные деформации и коробление. В ходе отжига и термической обработки, предшествующей операции окончательной обработки путем снятия стружки, когда деформация имеет наименьшее значение и не вызывает особенных забот, слишком медленный нагрев экономически нецелесообразен. [c.146] Скорость нагрева во всех случаях необходимо подбирать в соответствии с назначенными режимами термической обработки. Мощность отдельных нагревательных устройств и возникающая в детали разность температур обычно больше, чем может быть допустима для предельных тепловых напряжений и коробления. Поэтому для нагрева инструментальных сталей пригоден ступенчатый метод закалки. Это означает, что детали для выравнивания температуры помещают поочередно в пёчи, нагретые до различных температур (ступеней). Чем больше температурных ступеней, тем меньше разность температур в изделии. Изделия больших размеров целесообразно нагревать вместе с печью, постепенно повышая ее температуру. [c.146] Скорость нагрева при термической обработке, снижающей напряжения, была приведена ранее в табл. 47. [c.148] Продолжительность нагрева изделий, отличающихся по форме от цилиндрических, в 1,5 раза больше, чем время нагрева, относящееся к наименьшему диаметру соответствующего изделия (табл. 49). [c.148] Продолжительность нагрева в соляной ванне низколегированных и содержащих 12% Сг ледебуритных сталей в зависимости от толщины изделия можно видеть на рис. 125. [c.148] Продолжительность предварительного нагрева до 750—900° С можно рассчитать из данных табл. 50. [c.148] Обычная продолжительность нагрева (погружения) высоколегированных инструментальных сталей в соляных ваннах с различной температурой для одно-, двух- и трехступенчатого нагрева можно видеть из рис. 126—128. [c.148] При отпуске следует быть еще более осторожным, так как инструментальные стали, содержащие очень твердые составляющие структуры стали—мартенсит и карбиды, необходимо нагревать до различных температур. Продолжительность нагрева до 600° С изделий с разными размерами и чувствительностью к образованию трещин дана в табл. 50. [c.148] При более низких температурах отпуска приведенное в табл. 53 время необходимо уменьшить пропорционально фактйческой температуре (например, для отпуска при 200°С снизить в три раза). Для точного, сложной формы инструмента в процессе отпуска в соляной ванне целесообразно ввести ступень, выравнивающую температуру. Изделия больших размеров обычно нагревают вместе с печью в камерных печах и в печах с воздушной вентиляцией. Допустимая скорость нагрева и охлаждения при отпуске инструмента высокой твердости (HR 60) изменяется в зависимости от размеров изделия. [c.149] Для инструмента средней твердости (HR 50) допустимая скорость нагрева и охлаждения при отпуске может быть больше предыдущей (табл. 51). Так, для различных размеров плит штампов для горячей деформации продолжительность нагрева до 550° С и температуры, аустенитизации можно видеть из рис. 129. [c.149] При отжиге, нормализации, а также в ходе термической обработки,, предшествующей обработке металла резанием, при которых незначительное коробление ещё не вызывает особенных тревог, слишком медленный нагрев экономически нецелесообразен. Однако при нагреве изделий сложной формы обычно вводят выдержки при 400 и 700° С. [c.149] При полном отжиге для достижения однородной аустенитной структуры продолжительность выдержки при нагреве составляет 1 ч. При нормализации нелегированные стали необходимо выдерживать при нагреве 15—20 мин. [c.150] Продолжительность выдержки при отпуске зависит от заданных требований. Как и каждый диффузионный процесс, отпуск требует тем меньше времени, чем выше температура. Обычно применяемая и экономически обоснованная продолжительность отпуска в печи составляет 1—2 ч, но при более низких температурах может быть от 4 до 36 ч. При использовании масла отпуск длится от 0,5 до 1 ч. [c.150] Нагревательные среды. Поверхность нагретого изделия может изменяться в зависимости от газовой среды нагревательного устройства. Так, могут возникать обезуглероживание (декарбонизация), появляться окалина, поверхностный слой может науглероживаться и т. д. Все это может ухудшить свойства поверхности и соответственно инструмента. [c.150] Для долговечности и качества инструментальных сталей обезуглероживание более опасно, чем окисление, так как содержание углерода в поверхностном слое становится значительно ниже. [c.150] Равновесные постоянные некоторых реакций для случаев, встре-чаюш,ихся на практике, известны, поэтому течение некоторых реакций можно изменять и направлять регулированием состава газовой смеси (рис. 130). [c.150] Вернуться к основной статье