Внутренние напряжения при закалке

Закалка — самый распространенный и в то же время наиболее сложный вид термической обработки, так как она протекает при очень больших скоростях охлаждения, что приводит к образованию значительных внутренних напряжений. При закалке стали нагревают до температуры получения структуры аустенита (выше критических точек или ), выдерживают некоторое время при этой температуре, а затем быстро охлаждают в воде, масле, растворах солей, кислот, щелочей, на воздухе и в других средах, а также с помощью металлических плит. Охлаждение чаще всего применяют в целях повышения твердости и прочности стальных изделий. Максимальная твердость при этом достигается за счет получения структуры мартенсита. Закаливанию подвергают валы, шестерни, пружины, штампы, зубила, резцы, фрезы и др. Закалка с последующим отпуском позволяет изменять свойства стали в широком диапазоне. [c.193]

Существует много способов, с помощью которых можно ослабить внутренние напряжения при закалке и свести к минимуму образование закалочных трещин и коробление деталей. Один из них — подготовка изделия к закалке путем отжига, нормализации или высокого отпуска. Это позволяет освободить изделие от вредных внутренних напряжений, образовавшихся при всех предыдущих видах обработки. Если эти напряжения своевременно не снять, они усилятся напряжениями, возникающими при закалке, и приведут к короблению изделий или к трещинам. Весьма эффективный способ уменьшения внутренних напряжений — медленное охлаждение изделий при температурах превращения аустенита в мартенсит (для углеродистой стали — это 300 °С и ниже). Как известно, непосредственный переход аустенита в мартенсит не требует больших скоростей охлаждения. Если превращение аустенита в мартенсит происходит при медленном охлаждении, то изменение объема изделия по сечению протекает более равномерно. Таким образом достигается уменьшение внутренних напряжений. [c.214]

Причиной образования трещин может послужить неравномерное распределение массы металла в изделии. На фиг. 149,а приведен калибр-пробка с продольной трещиной, а на фиг. 149,6 — матрица с трещинами от углов отверстия к наружным кромкам, образовавшимися в результате больших внутренних напряжений при закалке. Образование трещин можно предотвратить, изменив конструкцию этих деталей. С этой целью можно пробку сделать пустотелой со вставной ручкой, а в матрице для более равномерного распределения массы металла просверлить дополнительные (на фиг. 149,6 заштрихованные) отверстия. [c.223]

Внутренние напряжения в закаленной стали. Внутренние напряжения при закалке стали возникают вследствие неравномерного охлаждения поверхпости и сердцевины изделия (эти напряжения называются тепловыми) и увеличения объема и неоднородности протекания мартенситного превращения по объему изделия. Напряжения, вызываемые этим превращением, называют структурными (или фазовыми). [c.224]

Можно очень простым приемом показать возникновение внутренних напряжений при закалке стекла. Нагреем кусок стеклянного листа до состояния размягчения и опустим в ванну с горячим маслом (около 300°). Тем самым мы осуществим операцию закалки. При этом наружные слои стекла остынут [c.33]

Внутренние напряжения при закалке [c.135]

ВНУТРЕННИЕ НАПРЯЖЕНИЯ ПРИ ЗАКАЛКЕ [c.135]

Д. М. Нахимов, Внутренние напряжения при закалке стали,— статья в сборнике [15]. [c.153]

Трещины в изделиях вызываются не только внутренними напряжениями при закалке стали, но и происходящими в ней структурными превращениями. Образование трещин можно предупредить, если правильно изготовить деталь, устранив в ней неравномерные переходы от толстых сечений к тонким, и подвергнуть ее отжигу перед механической обработкой для снятия внутренних напряжений. Прерывистая и ступенчатая закалка также -способствует предотвращению закалочных трещин в стали. [c.135]

На количество остаточного аустенита влияет скорость охлаждения при закалке около интервала мартенситного Превращения при температуре ниже 250°С. При больших скоростях охлаждения количество остаточного аустенита на некоторых плавках может резко уменьшиться, что приведет к снижению ударной вязкости после старения. В этой связи детали, закаливаемые в воду, рекомендуется охлаждать в ней только до потемнения поверхности (потеря свечения) с последующим охлаждением на воздухе. При этом достигается быстрое охлаждение в интервале температур, опасном для выделения карбидов по границам зерен, и сравнительно медленное охлаждение при низких температурах, способствующее некоторой стабилизации аустенита и уменьшению внутренних напряжений. При закалке в воду до полного охлаждения в отдельных случаях могут образовываться закалочные трещины. [c.146]

Фиг.. 19, Возникновение внутренних напряжений при закалке.

Таким образом, мы видим, что цель любой закалки по существу всегда одна и та же — повысить прочность и твердость деталей, а различные способы осуществления этой операции применяются для того, чтобы уменьшить неприятные последствия закалки — внутренние напряжения, коробление и трещины. И все же полностью устранить внутренние напряжения при закалке не удается, и детали непосредственно после закалки получаются хрупкими. Поэтому в подавляющем большинстве случаев после закалки производится отпуск. [c.45]

Внутренние напряжения при закалке образуются из-за разницы температур по сечению деталей при их охлаждении и различного по времени протекания фазовых превращений в разных участках детали. Возникновение фазовых напряжений обусловлено большим удельным объемом мартенсита по сравнению с аустенитом. [c.160]

При охлаждении стали изменения объема происходят, во-первых, вследствие теплового сокращения металла и, во-вторых, из-за структурных превращений. Поэтому при рассмотрении процесса возникновения внутренних напряжений при закалке стали целесообразно различать тепловые н структурные напряжения. [c.396]

Выполнение термической обработки после предварительной механической обработки поршня имеет особое значение для тех случаев, когда разность толщин стенок заготовки весьма значительна. В этих случаях внутренние напряжения при закалке могут быть весьма значительны. f [c.395]

Лучшим способом уменьшения напряжений является медленное охлаждение около температуры мартенситного превращения (точки Мн)- При конструировании деталей необходимо учитывать, что наличие острых углов и резких изменений сечения увеличивает внутренние напряжения при закалке. [c.98]

Закалка в одном охладителе (рис. 9.5, кривая /) — это погружение деталей в охладитель до их полного охлаждения. В качестве охладителя применяют воду (для углеродистых сталей) и минеральные масла (для легированных сталей). Закалка в одном охладителе является наиболее простым и распространенным способом, однако может приводить к возникновению значительных внутренних напряжений. Для уменьшения внутренних напряжений применяют закалку с подстуживанием детали перед погружением в охладитель некоторое время выдерживаются на воздухе. При этом температура деталей не должна быть ниже линии 08К- [c.119]

Интенсификация режима обработки не должна сопровождаться ухудшением качества поверхности. Особенно опасен перегрев, появление при шлифовании прижогов, т. е. участков с пониженной твердостью, и трещин. При шлифовании непосредственно на поверхности может образоваться зона вторичной закалки, под которой располагается слой отпущенного металла с постепенным переходом к исходной твердости. Температурное воздействие в процессе шлифования связано со структурными преобразованиями в слое, появлением внутренних напряжений. При большой глубине распространения тепла величина вторично-закаленной зоны невелика, тепло нижележащих слоев способствует отпуску поверхностного слоя с образованием в нем напряжений растяжения. Их формированию благоприятствует наличие в структуре аустенита. Прижоги и трещины возникают чаще всего при чрезмерно большой поперечной подаче (глубине шлифования), а также при большом биении круга или детали. Прижогов можно избежать, если увеличить, окружную скорость вращения детали или продольную подачу. При скоростном шлифовании выделяется больше тепла число оборотов детали берется более высоким, охлаждение круга необходимо усилить. Больше [c.27]

Г а м а 3 к о в С. М. Остаточные напряжения при закалке внутренних поверхностей и их влияние на циклическую прочность деталей. Вестник мащиностроения , 1951, № 1. [c.275]

При закалке режущего инструмента из высокоуглеродистой стали с целью уменьшения внутренних напряжений применяют охлаждение в двух средах. При этом кратковременным в течение нескольких секунд охлаждением в воде обеспечивается переохлаждение аустенита до температуры несколько выше точки М,. Дальнейшее охлаждение производится в мягкой среде — минеральном масле, вследствие чего мартенситное превращение происходит с меньшим уровнем возникающих внутренних напряжений. Такую закалку принято называть прерывистой или закалкой в двух средах. [c.114]

Для уменьшения внутренних напряжений применяется закалка в двух средах (рис. 8.21, 2) при которой деталь сначала охлаждают в воде до 300-400 °С, а затем для окончательного охлаждения переносят в масло. Недостатком этого способа является трудность регулирования вьщержки деталей в первой охлаждающей жидкости. [c.448]

Для борьбы с внутренними напряжениями при сварке применяется главным образом термическая обработка для углеродистой стали — нормализация, а для легированной стали — закалка с последующим отпуском. Сварное изделие после правильно проведенной термической обработки приобретает [c.353]

Отпуск чугуна — процесс, применяемый после закалки для снятия термических напряжений и повышения предела прочности. Применяют низкий отпуск при 180—250° С и высокий при 300— 500° С. При низком отпуске протекает первое основное превращение, благодаря чему снимаются внутренние напряжения при сохранении высокой твердости и износостойкости чугуна. Структура после низкого отпуска — отпущенный мартенсит. [c.180]

Структурные напряжения вызываются различным удельным объемом структур, которые образуются при термической обработке. Аустенит с его плотно расположенными атомами имеет наименьший удельный объем, тогда как продукты его превращения— мартенсит, бейнит и перлит, у которых расположение атомов в решетке менее плотное, — обладают большими и притом отличающимися друг от друга удельными объемами. Нужно иметь в виду, что структурные изменения, вызывающие изменение объема, особенно в процессе охлаждения, при закалке происходят разновременно— сначала на поверхности, а потом уже в центре детали. Это особенно опасно во время мартенситного превращения, так как оно протекает при низких температурах с высокими скоростями и напряжения не успевают выровняться. Наибольшей величины достигают внутренние напряжения при закалке в воде, а также в растворах поваренной соли и едкого натра из-за слишком большой скорости и неразномерности охлаждения. [c.253]

Несквозная прокаливаемость возникает вследствие того, что внутренние слои охлаждаются с недостаточной скоростью, поэтому в сердцевине аустенит распадается на ферритоцементитную смесь. Для получения оптимального сочетания механических свойств в больших сечениях деталей необходимо подбирать стали, которые обеспечивали Сы сквозную прокаливаемость. Кроме того, стали с высокой прокаливаемостью можно закаливать в масле, что способствует уменьшению внутренних напряжений при закалке. [c.124]

Магнитная твердость высокоуглеродистых легированных сталей обусловлена возникнове1П1ем больших внутренних напряжений при закалке магнита на мартенсит. Легирующие элементы повышают прокаливаемость стали, коэрцитивную силу, остаточную индукцию и улучшают температурную стабильность и стойкость постоянного магнита к механическим ударам. [c.320]

Избежать полностью внутренних напряжений при закалке не-возд ожно. Речь может идти об их ослаблении. Для этого сущест- [c.138]

Лемехи, ножи, полевые доски с пятками и отвалы принадлежат к быстро изнашивающимся и часто сменяемым деталям плуга, поэтому стандартизация плужных корпусов имеет особо большое значение для упрощения массового производства этих предметов широкого потребления, на к-рые существует постоянный большой спрос. Чугунные лемехи, отвалы, ножи, пяты и полевые доски отбеливаются на рабочей поверхности при отливке в металлич. кокили, а затем обдираются и шлифуются на наждачных кругах. Искусство отлить напр, такую ответственную деталь, как отвал, и отбелить только на 0,3 его толщины—задача, требующая особенного уменья и высокой техники литейного дела. Стальные лемехи получаются обычно прокаткой в виде полос соответственного поперечного сечения (с запасом металла у режущего края) из полос потом нарезают лемехи по определенному размеру. Австрийский з-д Фогель и Ноот (г. Варт-берг) катает лемешную сталь не только с утолщением на одной стороне, но и с наплывом у переднего конца лемеха. Стальные отвалы вырезаются или выдавливаются из листов, прокатанных из простых или же специальных трехслойных болванок. Трехслойную паицырную сталь государственный Брянский з-д изготовлял сифонным способом инж. Рожкова. При этом способе очищенный и протравленный кислотою лист из мягкого железа соответствующей толщины подвешивается посредине формы, которая затем наполняется через отверстие снизу расплавленной сталью при возможно более высокой Г. Полученная т. о. болванка, имеющая два стальных слоя по бокам и один из мягкого железа посредине, предварительно проковывается под паровым молотом для уплотнения, а затем прокатывается в листы 6-жж толщины. Удовлетворительные результаты дают также и отвалы с цементованной рабочей поверхностью. Те и другие требуют при закалке известных предосторожностей, т. к. их нередко ведет , что между прочим заставляет применять не двухслойную, а трехслойную сталь, в к-рой задний слой является нерабочим и вводится только для получения симметрично расположенных внутренних напряжений при закалке относительно среднего слоя. Рекомендуется также производить закалку отвалов в специальных корсетах . Заслуживает внимания при массовом производстве способ одновременного штампования и закалки лемехов и отвалов в специальном гидравлич. прессе (сист. Липгарт) с сетчатыми штампами, через к-рые пропускается холодная вода, когда деталь еще зажата прессом. Вообще же закалка ответственных деталей П. является операцией, требующей особых предосторожностей, [c.398]

По способу охлаждения различают виды закалки в одной среде, в двух средах (прерывистая), ступенчатая и изотермическая. Закалка в одной среде проще и применяется чаще для изделий несложной формы. Недостаток закалки в одной среде — возникновение значительных внутренних напряжений. При прерывистой закалке изделие охлаждают, сначала в одной среде (например в воде до 300-400 °С), а затем в масле или на воздухе. При этом внутренние напряжения меньше, но возникают затруднения при определении времени выдержки в первом охладителе. Ступенчатую закалку производят путем быстрого охлаждения в солянной ванне, температура которой немного выше 240-250 °С (соответствующей началу мартенситного превращения), затем дают выдержку при данной температуре и окончательно охлаждают на воздухе. Короткая остановка при охлаждении способствует выравниванию температуры по всему сечению детали, что уменьшает напряжения, возникающие в процессе закалки. Ступенчатую закалку применяют для деталей из уг- [c.124]

Температура отпуска и время выдержки зависят от марки стали, требований, предъявляемых к свойствам изделий из этой стали, и их массы. Отпуск закаленных изделий, особенно инструмента, рекомендуется проводить непосредственно после закалки в целях предотвра-щ ения образования трещин из-за возникших внутренних напряжений. При заниженных температурах отпуска или сокращении времени выдержки в стали сохраняется повышенная хрупкость, для устранения которой производят повторный отпуск. Повышенная температура отпуска приводит к снижению твердости и прочности. [c.201]

Увеличение объема при закалке ведет к короблению детали и возникновению термических напряжений. При закалке в первую очередь остывают поверхностные слои детали, а затем уже внутренние. Эти слои металла, остывая, фиксируют структуру мартенсита, удельный объем которого больше, чем удельный объем аусте-нита и перлита, но увеличению объема препятствуют поверхностные слои, которые уже затвердели. В результате этого создаются большие внутренние напряжения в металле, которые вызывают коробление детали, треш,ины или разрывают деталь. Эти явления наблюдаются особенно тогда, когда структура до закалки — грубопластинчатый перлит, а свободный цементит (в стали, содержащей углерода более 0,8%) был в в1зде сетки и перед закалкой эти структуры не исправлялись. [c.42]

После закалки твердость малоуглеродистого чугуна резко возрастает, достигая НВ 550. Одновременно повышается предел прочности при сжатии (до 2156 МПа). Временное сопротивление и предел прочности при изгибе уменьшаются вследствие увеличения хрупкости металлической основы и наличия в образцах больших внутренних напряжений, вызванных закалкой. В таком состоянии малоуглеродистый чугун, как и другие чугуны с пластинчатой формой графита, после закалки имеет невысокую эрозионную стойкость. Это объясняется перенапряженностью отдельных микроучастков, особенно в местах скопления графитовых включений, где концентрируются большие напряжения. В этом случае металлическая основа чугуна разрушается быстро без инкубационного периода. [c.146]

Предел микропластической деформации Ог экспериментально определить трудно. Однако установлена его прямо пропорциональная зависимость от макроскопического предела текучести (аг<СОт). Поэтому о величине можно судить по величине От или ао,2. Необходимо добиваться увеличения От или рол- Однако это при существующих способах ТО (закалке и отпуске) всегда сопровождается увеличением Oder, что отрицательно сказывается на конечном результате. Использование обычных способов то имеет некоторое естественное ограничение в части получения высоких значений сгт, Ог и при устранении сТост. Известно, что предел текучести связан с размером зерен. Чем мельче зерна в стали, тем выше предельное напряжение начала текучести. С другой стороны, чем мельче зерна, тем меньше внутренние напряжения при повышенных температурах и выше впоследствии размерная стабильность. Поэтому добиться существенного увеличения стабильности стальных изделий можно только при получении в стали мелких зерен. Именно в этом направлении ведутся основные работы металловедов-термистоа. Так, добиться некоторого измельчения зерен, например в литой стали 40, можно при [c.123]

Окончательный нагрев лучше производить в соляных ваннах во избежание обезуглероживания стали. Выдержка при температуре закалки составляет доли минуты, иногда производят охлаждение на воздухе. В структуре стали после закалки содержатся первичный мартенсит, 30—40% остаточного аустенита, не перешедшего в мартенсит, и сложные карбиды. Ввиду невысокой твердостп и наличия внутренних напряжений после закалки быстрорежущей стали обязательно производят отпуск. - Его особенности в том, что изделия подвергают двух-, трех- [c.86]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...