ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Термическое оборудование и контрольно-измерительные приборы из "Металловедение " Скорость истечения смеси из горелок больше скорости распространения пламени, поэтому сгорание смеси происходит в объеме печи. [c.130] Образование окалины на поверхности детали приводит к угару металла. Требуется последующая чистовая механическая обработка, пескоструйная очистка или травление. Вследствие обезуглероживания снижается твердость и износостойкость поверхностного слоя стальных деталей. В обезуглероженном слое легко зарождаются усталостные трещины. Это опасно для таких изделий, как пружины, зубчатые колеса и др. [c.131] В электрических печах с нагревателями сопротивления окисление и обезуглероживание происходят в меньшей степени, чем в пламенных. [c.131] Можно подобрать такое соотношение окисляющих, обезуглероживающих и науглероживающих газов, при котором атмосфера печи практически не будет взаимодействовать с нагреваемой сталью. Такая атмосфера называется защитной контролируемой. После нагрева в защитной контролируемой атмосфере детали сохраняют светлую неокислившуюся поверхность. Печи с такой атмосферой имеют специальные установки для приготовления нейтрального газа. При этом нагрев осуществляют электрическими нагревателями сопротивления или газами через стенки муфеля. В последнем случае продукты сгорания топлива омывают муфель снаружи, а нейтральные газы подают в середину муфеля. [c.131] Мелкие детали, такие как сверла, метчики, фрезы, шпильки и т. д., удобно нагревать в расплавах солей. При таком способе нагрева поверхность не окисляется. Нагрев происходит очень быстро, так как теплопередача от жидкого расплава во много раз выше, чем от газов. Температура плавления смеси солей должна быть значительно ниже температуры нагрева металла при термической обработке. Когда требуются высокие температуры нагрева (порядка 750—1300° С), в состав соляных расплавов добавляют ВаС] 2, Na l, K l. Для низких температур нагрева (от 160 до 550° С) применяют расплавы селитр и щелочей. [c.131] Чтобы металл не окислялся, соляный и щелочной расплавы обычно раскисляют ферросилицием. [c.131] Большое значение имеет скорость нагрева. При увеличении скорости нагрева сокращается длительность термической обработки, увеличивается пропускная способность оборудования, уменьшается угар металла и т. д. Но при быстром нагреве в деталях возникают большие внутренние напряжения. Нагрев деталей происходит в результате смывания их горячими газами в печи или излучения тепла от стенок муфеля либо нагревательных элементов печей сопротивления, а также за счет теплопередачи от жидкого расплава. В любом из перечисленных случаев наружные слои нагреваются быстрее внутренних. Наружные слои стремятся расшириться, а внутренние, относительно более холодные, препятствуют этому. В наружных слоях возникают напряжения сжатия, во внутренних — растяжения. В нагреваемых слитках и сварных соединениях могут возникать еще и остаточные напряжения, которые суммируются с температурными внутренними напряжениями. Внутренние и остаточные напряжения могут привести к образованию трещин. [c.132] Передача тепла от наружных слоев к внутренним осуществляется теплопроводностью. Легированные стали обладают меньшей теплопроводностью, чем углеродистые. Разница в температурах по сечению в одинаковых условиях нагрева получается больше у легированной стали. В то же время коэффициент теплового расширения легированных сталей выше. Обе эти причины обусловливают более высокие тепловые напряжения в легированной стали. Положение усугубляется низкой пластичностью многих легированных сталей при высоких температурах. Большие местные напряжения в пластичном металле могут быть сняты в результате малых местных пластических деформаций. В хрупком материале большие местные напряжения могут привести к образованию трещин. [c.132] В массивных деталях разница температур и величина температурных напряжений получаются значительнее, чем в мелких. [c.132] При аллотропических превращениях происходит изменение объема структурных составляющих. Например, аустенит имеет меньший удельный объем, чем феррит или перлит. Поэтому в процессе аллотропических превращений возникают дополнительные внутренние напряжения, которые суммируются с тепловыми и остаточными и также способствуют образованию трещин. [c.132] Таким образом, мелкие детали с тонкими стенками выгоднее нагревать быстро. Большие детали, такие как роторы турбин или турбогенераторов, корпуса турбин, барабаны паровых котлов, следует нагревать осторожно, чтобы не вызвать образования трещин. Скорость нагрева определяется размерами и формой изделий и химическим составом стали. [c.132] Мелкие детали типа пружин, шпилек, гаек для ускоренного нагрева помещают в печь, нагретую до требуемой конечной температуры или даже несколько более высокой. [c.133] После нагрева детали до заданной температуры необходима выдержка в течение определенного промежутка времени для выравнивания температуры по сечению детали и завершения превращений. [c.133] Для поверхностной закалки деталей, когда на поверхности получается твердый закаленный слой при вязкой сердцевине, а также для термической обработки сварных соединений паропроводов применяют нагрев токами промышленной, повышенной и высокой частоты. [c.133] В СССР разработкой этого метода занимались В. П. Вологдин и М. Г Лозинский, а исследованием превращений в стали при быстром нагреве — Н. В. Гевелинг. [c.133] Принципиальная схема установки с машинным генератором для индукционного нагрева токами высокой частоты показана на рис. 78. От сети с частотой 50 гц через контакторы подается напряжение на электродвигатель 1, приводящий во вращение машинный генератор тока повышенной частоты 2, и на электродвигатель 3, приводящий во вращение возбудитель тока 4. Понижение напряжения и увеличение силы тока высокой частоты осуществляются в трансформаторе, обозначенном на схеме цифрами 6 и 7. Деталь 9 помещают в медный водоохлаждаемый индуктор 8. В поверхностных слоях детали под воздействием магнитного поля тока высокой частоты, протекающего по индуктору, наводятся вихревые токи. Они нагревают поверхностные слои детали до температуры, необходимой для закалки. Чем выше частота тока, проходящего по индуктору, тем тоньше получается нагретый слой. Машинные генераторы позволяют получить частоту от500 до 10 ООО гц, а ламповые — до 10 ООО кгц. Машинные генераторы применяют для нагрева крупных деталей, если необходимо получить закаленный слой глубиной 2—3 мм. [c.133] Поверхностной закалке подвергают среднеуглеродистые стали, содержание 0,4% С и более. [c.133] Нагрев под закалку токами высокой частоты протекает очень быстро. Диаграмма состояния железо — углерод для выбора температуры нагрева под закалку в этом случае уже непригодна. Происходит сильное запаздывание превращения структуры в аустенит. Интервал оптимальных температур нагрева под закалку с увеличением скорости нагрева становится шире и перемещается в область более высоких температур. При быстром нагреве значительный перегрев аустенита не успевает вызвать рост зерна. Поверхность не успевает окислиться или обезуглеродиться вследствие большой скорости нагрева. [c.133] Термическую обработку сварных стыков паропроводов проводят для снятия остаточных напряжений от сварки. Нагрев часто осуществляют при помощи индукторов, питаемых либо от машинных генераторов повышенной частоты (2400 гц), либо от сварочных трансформаторов ТСД-ЮОО или ТСД-2000 током промышленной частоты (50 гц). [c.134] Для измерения температуры чаще всего используют хромель-алюмелевые термопары, у которых одна из термоэлектродных проволочек состоит из сплава хромель (10% Сг и 90% N1) и сплава алюмель (95% N1, 2% Мп, 2% А1 и 1% 51). Эти термопары пригодны для замера температур до 1000—1100° С. Обычно на термоэлектродную проволоку надевают фарфоровые бусы, чтобы исключить замыкание проволочек. Термопары, которыми измеряют температуру в печи, помещают в фарфоровые чехлы и стальную защитную трубку. [c.135] Вернуться к основной статье