Современные технологии и особенности закалки металла

 

Металл закаляют посредством сильного нагрева и резкого охлаждения. При этом температура нагрева металлического изделия должна быть критической и быть на уровне температуры, необходимой для изменения структуры кристаллической решетки. Охлаждают раскаленный металл, опустив его в воду, специальный раствор или масло.

Типы термической обработки

Термическая обработка, а именно так еще называют этот процесс, бывает нескольких типов: обработка с полиморфным обращением и без него. Первый тип термообработки используется преимущественно для некоторых сплавов и цветных металлов, а второй –для стальных изделий.

В процессе термообработки металлическое изделие приобретает улучшенные показатели твердости, а его начальная пластичность существенно снижается. Также снижается и вязкость материала. Уменьшение будет еще большим, если воспроизводить цикл неоднократно. Уменьшить показатели хрупкости, и немного улучшить вязкость позволяет процесс так называемого «отпуска». Он влияет на уменьшение приобретенной прочности, но показатели уменьшения будут незначительны. При отпуске металлов без полиморфного обращения (сплавы и цветные металлы) применяют процесс, который называется «старение».

Виды закалки

Закалка бывает как полной, так и неполной. При полной закалке происходят значительные изменения структуры материала и кристаллической решетки. Неполная закалка зачастую применяется к различным видам изделий из инструментальной стали.

Также бывают изделия, которые потребуют лишь частичной закалки. То есть, когда необходимо закалить не весь металл, а незначительную часть, например, режущую кромку (так закаливают мечи, различные резцы для станков, сверла и многое другое). На таком металле отчетливо наблюдается граница.

Технология закалки

Технология термозакалки предполагает собой резкое охлаждение, способное снизить температуру изделия до 600 – 410°С. Время, необходимое для достаточного разогрева металлического изделия, напрямую зависит от применяемого нагревательного устройства. При разогреве материала в мощной электропечи необходимо 1 – 2 минуты на термообработку 1 мм. При таком же процессе в печи с открытым пламенем достаточно и одной минуты, а при нагреве в ванне с раствором соли – около полуминуты. Самые минимальные затраты времени при закаливании с использованием ванны со свинцовым раствором, в которой достаточно и 6 секунд.

Когда раскаленный металл погружается в жидкость для закалки, происходит образование пленочного пара, который приводит к существенному снижению темпов остывания. Температура в пленочном паре существенно возрастает, а когда он разрывается, то жидкость начинает кипеть на поверхности раскаленного металла и резко охлаждать его. Такой процесс называют кипением пузырьков.

При остывании металла жидкость перестает кипеть, а потому и сам процесс остывания существенно замедляется. В это время в металлическом изделии происходит процесс конвективного обмена теплом.

Таблица режимов закалки и отпуска стали

Марка стали

Температура нагрева, C°

Среда охлаждения

Температура среды охлаждения, C°

Температура нагрева при отпуске, C°

У9, У9А

780-810

Вода, масло

20-30

160-200

У10, У10А

770-800

Вода, масло

20-30

160-200

85ХВ

800-840

Масло

50-60

320-350

9ХС

860-870

Масло

50-60

260-285

Х12

800-840

Масло

50-60

150-200

ХВТ

820-830

Масло

50-60

200-240

9Х5ВФ

1000-1050

Масло

50-60

300-350

ХВ5

900-1000

Масло

50-60

280-330

Р9

1230-1250

Селитра

400-450

500-550

Р18

1250-1300

Селитра

400-450

500-550


Различия в закалке

Термозакалка изделий разниться от того, какие охладители используются для этого процесса. Она может подразделяться на:

  • Струйчатую, для которой предусмотрено использование проточной воды для того, чтобы закалить изделие. При этом процессе отсутствует образование паровой пленки, а сама технология зачастую применяется при закалке отдельных частей металла. Такой метод позволяет достичь огромной степени прокаливаемости материала;
  • Прерывистую, проводящуюся в нескольких разных средах для закалки. Металл резко опускают в одну среду, а затем переносят остывать в другую среду. Подобный способ идеально подходит для закаливания изделий из высокоуглеродистой стали;
  • Ступенчатую. Проводится в охладителе с определенным температурным режимом. При этом металл сначала остывает до температуры среды, а потом изымается из нее и остывает в естественной среде;
  • Изотермическая закалка предполагает собой охлаждение с выдержкой в охладительной среде. Изделие находиться в среде до такой степени, пока в нем не происходит формирование кристаллической решетки и не образовывается аустенит;
  • Простая закалка с использованием охладителя предполагает охлаждение изделия в одной охладительной среде до полного остывания металла.

Скорость остывания металлического изделия напрямую зависит от его размеров, а также формы. При этом существенную роль играет теплотворность стального изделия и сам вид используемой охлаждающей жидкости. При подборе жидкости надо учитывать легирующий состав и степень содержание углерода, ведь при наличии углерода менее чем в 20% стальное изделие подвергать закалке противопоказано.

В качестве жидкости, идеально подходящей для охлаждения, может использоваться вода, соляные и щелочные растворы. Также это может быть свинец и различные технические масла. Обычная вода охлаждает металл слишком быстро, что может подвергнуть его деформации и повредить структуру изделия.

  vipmetstroi@mail.ru

 

  +375 (44) 7842293

 

  г. Минск, Корженевского, 26.

Мы в социальных сетях