Pomozte vývoji webu a sdílení článku s přáteli!

Bez tepelného zpracování při práci s kovy nelze dělat. Vzhledem k tomu, jak dobře bylo tepelné zpracování provedeno, závisí na kvalitativních vlastnostech kovového produktu. Jeho pevnost a životnost v provozu. V tomto článku se můžete dozvědět, jak správně provádět tepelné zpracování (kalení) výrobků z oceli.

Kalení oceli

Kalení je tepelné zpracování kovu. Sestává z ohřevu kovu na kritickou teplotu, při které se mění krystalová mřížka materiálu, nebo na teplotu, při které se fáze rozpouští v matrici, která existuje při nízké teplotě.

Je důležité pochopit:

  • Po dosažení kritické teploty se kov podrobí rychlému ochlazení.
  • Po vytvrzení získává ocel strukturu martenzitu (jménem Adolph Martens), a proto se stává tvrdou.
  • V důsledku vytvrzování se zvyšuje pevnost oceli. Kov se stává ještě tvrdším a odolnějším proti opotřebení.
  • Je nutné rozlišovat obvyklé kalení materiálu a kalení, aby se dosáhlo přebytku volných pracovních míst.

Režimy kalení se liší rychlostí procesu a teplotou ohřevu. Existují také rozdíly v délce expozice při dané teplotě a rychlosti chlazení.

Volba teploty pro kalení

Rozhodnutí o teplotě, při které se kalení kovu provádí, je dáno chemickým složením oceli.

Kalení je dvou typů:

  • kompletní;
  • neúplné.

Na základě diagramu kritických bodů je vidět, že během procesu úplného kalení by měla být hypoeektektoidní ocel zahřívána nad Ac3 o 30–50 stupňů Celsia . Výsledkem je, že ocel bude mít jednotnou strukturu austenitu. Následně se pod vlivem procesu chlazení změní na martenzit.

Obrázek 1. Kritické body .

Nedokonalé kalení se častěji používá u nástrojové oceli. Cílem neúplného vytvrzení je dosažení teploty, při které probíhá proces tvorby nadbytečných fází. Ohřev oceli probíhá v teplotním intervalu od Ac1 - Ac2 . Současně zůstane ve struktuře martenzitu určité množství feritu, který zůstane po vytvrzení oceli.

Pro kalení pro-eutektoidní oceli je lepší držet se teploty o 20–30 stupňů vyšší než Ac1 - neúplné kalení. V důsledku toho zůstane během zahřívání a chlazení cementit, což zvyšuje tvrdost martenzitu. Během vytvrzování by se pro-eutektoidní ocel neměla zahřívat nad její normální teplotu. To může ovlivnit tvrdost.

Rychlost chlazení

Struktura martenzitu se získá rychlým ochlazením austenitu v době, kdy teplota oceli přispívá k nejmenší stabilitě austenitu (asi 650-550 stupňů).

Při pohybu do teplotní zóny, ve které dochází k martenzitické transformaci (pod 240 stupňů), se použije pomalé chlazení. Výsledkem je , že výsledná strukturní napětí jsou vyrovnána, zatímco tvrdost výsledného martenzitu se nesnižuje.

Pro úspěšné tepelné zpracování je velmi důležité zvolit kalicí médium. Jako médium pro kalení lze často použít následující:

  • voda;
  • roztok hydroxidu sodného (5-10%) nebo soli;
  • minerální olej.

Pro kalení uhlíkové oceli je lepší použít vodu, jejíž teplota je 18 stupňů. Pro kalení legované oceli vhodným olejem.

Vlastnosti oceli: kalitelnost a kalitelnost

Nemíchejte důležité vlastnosti oceli - kalitelnost a kalitelnost.

Kalitelnost

Tato charakteristika indikuje schopnost oceli získat tvrdost po vytvrzení. Existují typy oceli, které se obtížně kalí a po procesu tepelného zpracování se ocel stává nedostatečně tvrdou. Říká se o takovém materiálu - „Nepřijal jsem kalení“.

Schopnost tvrdosti v martenzitu je spojena se stupněm zkreslení jeho krystalové mřížky. Nižší obsah uhlíku v martenzitu přispívá k menšímu zkreslení krystalové mřížky, a proto bude tvrdost oceli nižší. Pokud ocel obsahuje uhlík menší než 0, 3%, pak je kalitelnost takové slitiny nízká a obvykle tyto slitiny nejsou vystaveny kalení.

Kalitelnost

Tato charakteristika může určit, jak hluboko ocel ztvrdla. Při vytvrzování se povrch ocelového dílu ochladí rychleji než jádro . Je to proto, že povrch je v přímém kontaktu s chladicí kapalinou, která bere teplo. A centrální část ocelového dílu přenáší své teplo přes tloušťku kovu a povrchu, kde je absorbována chladivem.

Kalitelnost je ovlivněna kritickou rychlostí kalení - čím nižší je (rychlost), tím hlouběji je ocel kalcinována. Například hrubozrnná ocel, která má nízkou kritickou rychlost kalení, se kalcinuje hlouběji než jemnozrnná ocel, která má vysokou kritickou rychlost kalení.

Hloubka kalitelnosti závisí na počáteční struktuře vytvrzené slitiny, teplotě ohřevu a kalícím médiu. Kalitelnost oceli je dána lomem, mikrostrukturou a tvrdostí.

Typy kalení oceli

Existuje mnoho způsobů kalení kovu. Jejich volba je dána složením oceli, povahou výrobku, nezbytnou tvrdostí a podmínkami chlazení. Často se používá krok, izotermické a lehké kalení.

Kalení v jednom médiu

S odkazem na graf chladicích křivek pro různé metody kalení, můžete vidět, že křivka 1 odpovídá kalení ve stejném médiu, což je snadné provést. Není však vhodný pro každý ocelový díl. Vzhledem k rychlému poklesu teploty dochází v teplotním rozsahu ke kolísání teploty a velkému vnitřnímu namáhání. Z toho se může ocelový díl deformovat a prasknout.

Obrázek 2. Chladicí křivky .

Vysoký obsah uhlíku v ocelových částech může způsobit objemové změny v konstrukčních napětích, což ohrožuje vznik trhlin.

Zaevtektoidny oceli, s jednoduchou formou, je lepší tvrdnout ve stejném prostředí. Pro kalení složitějších forem se používá kalení ve dvou médiích nebo kalení stupňů.

Kalení ve dvou médiích (na obrázku 2, to je křivka 2) se používá pro nástroje vyrobené z oceli s vysokým obsahem uhlíku. Samotná metoda spočívá v tom, že ocel je nejprve ochlazena ve vodě na 300-400 stupňů, po které je převedena do olejovitého prostředí, kde přichází, dokud není zcela ochlazena.

Krok vytvrzování

Při stupňovitém kalení (křivka 3) se ocelový díl nejprve umístí do solné lázně. Teplota samotné lázně musí být vyšší než teplota, při které dochází k martenzitické transformaci (240–250 stupňů) . Po solné lázni se ocel míchá do oleje nebo do vzduchu. Použitím krokového kalení se nemůžete obávat, že je díl zkroucený nebo že v něm vznikají praskliny.

Nedostatečné kalení znamená, že může být použito pouze pro polotovary z uhlíkové oceli s malým průřezem (8–10 mm). Stupňovité kalení lze použít pro díly z legované oceli s velkým průřezem (do 30 mm).

Izotermické kalení

Křivka 4 odpovídá izotermickému vytvrzení na grafu, vytvrzování se provádí stejným způsobem jako krok vytvrzování. V horké lázni je však ocel stárnuta. To se provádí tak, že způsobí úplné rozpadnutí austenitu . V diagramu je rychlost závěrky zobrazena na lince S ve tvaru písmene a a b. Ocel, která prošla izotermickým kalením, může být chlazena libovolným způsobem. Chladicí médium může sloužit jako roztavené soli.

Výhody izotermického kalení:

  • ocel se téměř neuvolňuje;
  • neobjeví se žádné trhliny;
  • viskozitu

Jasné kalení

K provedení takového kalení je zapotřebí speciálně vybavená pec, vybavená ochranným prostředím. Při výrobě, aby se získal čistý a jasný povrch pro kalenou ocel, by mělo být použito stupňové kalení. Poté je slitina ochlazena v roztavené alkalické alkalické látce. Před procesem kalení se ocelový díl zahřívá v solné lázni chloridu sodného o teplotě 30–50 stupňů nad bodem Ac1 (viz „Schéma kritických bodů“). Chlazení dílu probíhá v lázni na 180 - 200 stupňů. Chladící médium je směs tvořená 75% směsí hydroxidu draselného, 25% hydroxidu sodného, ke kterému se přidá 6–8% vody (podle hmotnosti soli).

Hašení s vlastní dovolenou

Používá se při výrobě nástrojové oceli. Základní myšlenkou kalení je vyjmutí ocelového dílu z chladicího média až do jeho úplného ochlazení. K záchvatu dochází v určitém bodě. V jádru ocelového dílu je uloženo určité množství tepla. Na jeho náklady a následnou dovolenou . Poté, co ocelový výrobek dosáhne požadované teploty pro popouštění v důsledku vnitřního tepla, je ocel umístěna do kalící kapaliny pro konečné chlazení.

R Obr. Č. 3 - T je přílivová plocha .

Dovolená je řízena barvami odstínu (viz obr. Č. 3), který je vytvořen na hladkém kovovém povrchu při 220–330 stupních.

S pomocí samo-kalitelného kalení se vyrábějí kladiva, sekáče, kladiva a další nástroje, které vyžadují vysokou tvrdost na povrchu při zachování vnitřní viskozity.

Metody chlazení při kalení

Při rychlém ochlazování ocelových výrobků při kalení existuje riziko velkých vnitřních napětí, což vede k deformaci materiálu a někdy k prasklinám. Aby se tomu zabránilo, je lepší, je-li to možné, chladit ocelové díly v oleji. Uhlíková ocel, pro kterou je takové chlazení nemožné, se nejlépe ochladí ve vodě.

Kromě chladicího prostředí je vnitřní namáhání ocelových výrobků ovlivňováno tím, jak jsou ponořeny do chladicího média. Konkrétně:

  • výrobky s tlustou a tenkou částí, je lepší ponořit se do kalící kapaliny, nejprve s objemnou částí;
  • pokud má výrobek protáhlý tvar (vrtáky, kohoutky), musíte se přísně vertikálně ponořit, jinak se mohou deformovat.

Někdy je nutné vytvrdit ne celou část, ale pouze její část. Poté se aplikuje lokální vytvrzování. Výrobek se nezahřívá, ale celá část je ponořena do kalící kapaliny.

Vady při kalení oceli

  1. Nedostatečná tvrdost . Vyskytuje se v případě nízké teploty ohřevu, pomalé rychlosti závěrky při provozní teplotě nebo při nedostatečné rychlosti chlazení. Můžete to opravit: aplikovat energetičtější prostředí; provést žíhání a pak ztvrdnout.
  2. Přehřátí . Vyskytuje se, pokud je ocelová část zahřátá na teplotu, která přesahuje povolenou teplotu. Při přehřátí se vytvoří hrubozrnná struktura, která vede k křehkosti dílu. Můžete ji upevnit: žíháním a kalením při správné teplotě.
  3. Vyhoření Když se ocelová část zahřeje na vysokou teplotu v blízkosti bodu tání (1200–1300 stupňů) v oxidační atmosféře. Kyslík proniká do ocelových výrobků, na hranicích zrn se tvoří oxidy. Taková ocel není korigována.
  4. Oxidace a oduhličení . V tomto případě se na povrchu ocelových částí tvoří oxidy (oxidy) a uhlík v povrchových vrstvách oceli vyhoří. Toto manželství nelze stanovit. Aby se zabránilo manželství, používejte pece s ochrannou atmosférou.
  5. Pokřivení a praskliny . Vyskytují se v důsledku vnitřního napětí. Trhliny jsou nezvratnou vadou. Pokřivení lze odstranit narovnáním nebo narovnáním.

Závěr

Nejdůležitější věcí při kalení kovů je jasné dodržování technologie. Jakákoli odchylka na straně vede k nežádoucím následkům. Pokud budete dělat všechno správně, pak i doma můžete provádět proces kalení oceli.

Pomozte vývoji webu a sdílení článku s přáteli!

Kategorie:

Obrábění kovů