Text
СА.ФИЛИНОВ
И.В.ФИРГЕР
ИМИ
chipmaker.ru
С. А. ФИЛИНОВ, И. В. ФИРГЕР
СПРАВОЧНИК ТЕРМИСТА
Издание второе, переработанное и дополненное
Chipmaker.ru
ИЗДАТЕЛЬСТВО «МАШИНОСТРОЕНИЕ»
МОСКВА 1 96 4 ЛЕНИНГРАД
chipmaker.ru
УДК 621.78(083)
ФИЛИНОВ С. А., ФИРГЕР И. В.
Справочник термиста
М. — Л., Изд. «Машиностроение>, 1964 . 244 стр. с илл.
В справочнике представлен материал по термической обработке стали, чугуна и цветных сплавов. Приведены сведения по контролю качества термической обработки, классификации, маркировке и определению марки обрабатываем!-'* материалов, а также даны описание и характеристика приспособлений и оборудования термических цехов.
Справочник рассчитан на квалифицированных рабочих, бригадиров и мастеров термических цехов.
Рецензент д-р техн, наук Г. Ф. ГолОвин
ПРЕДИСЛОВИЕ
Развитие отечественного машиностроения предъявляет повышенные требования к прочности и износостойкости деталей. Качество деталей во многом зависит от термической обработки. Однако удовлетворительные результаты могут быть получены при применении оптимальных режимов нагрева и охлаждения, т. е. лишь йРи точном соблюдении технологического режима термической обработки, установленного на основе исследования структуры и свойств изделия.
В настоящее время ассортимент материалов, из которых изготовляют детали машин, очень велик. Разработано много легированных сталей и специальных сплавов, имеются разнообразные составы мед-металлов и сплавов применяют различные виды термической обработки в зависимости от того, какие свойства требуются от данного изделия. Поэтому на различных предприятиях существует разрозненный материал, содержащий инструкции, таблицы, технологические карты и другие данные. Целью настоящего справочника является обобщение такого материала в форме доступной квалифицированному рабочему-термисту, его систематизация и изложение.
В справочнике освещены и некоторые общие вопросы, относящиеся к теории термической обработки металлов, дано определение наиболее распространенных терминов. Материал представлен главным образом в виде таблиц.
При составлении справочника использованы как опубликованные материалы, так и данные, полученные авторами в процессе их производственной деятельности.
В настоящем издании в основном сохранен материал и порядок изложения, принятые в первом издании.
В связи с появлением новых марок сталей, а также выходом в свет новых ГОСТ с момента первого издания справочника откорректированы и дополнены соответствующие разделы, изъяты устаревшие материалы.
Во втором издании по возможности учтены пожелания читателей, в частности, написаны главы по безокислительному нагреву стальных деталей и современным безопасным способам очистки деталей. £ти материалы, по-видимому, будут представлять интерес для широкого круга читателей.
chipmaker.ru
ГЛАВА I
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
НЕКОТОРЫЕ МАТЕМАТИЧЕСКИЕ СИМВОЛЫ
= равно
=£ не равно
дк приближенно равно указание пределов (от, до)
>> больше
< меньше
> больше или равно (не меньше)
< меньше или равно (не больше)
| перпендикулярно
|| параллельно
₽ тождественно или тождественно равно
со бесконечность
Л приращение
Sсумма
МЕЖДУНАРОДНАЯ СИСТЕМА ЕДИНИЦ
В состав международной системы единиц, обозначаемой символом SI (в русском написании СИ), входит шесть основных единиц: метр, килограмм, секунда, ампер, градус Кельвина и свеча, размер которых принимается по определениям, приведенным в ГОСТ 9867—61; две дополнительных и двадцать семь важнейших’ производных единиц из различных областей науки. Эти единицы системы утверждены в СССР как государственный стандарт с 1 января 1963 г. Обозначения основных единиц международной системы приводятся в табл. 1.
Таблица 1
Некоторые единицы измерения, принятые в международной системе единиц
Наименование величины Единицы измерения Обозначения единиц измерения Размер в единицах СИ
Длина сантиметр микрон СМ мк о о 1 1 о к>
Масса грамм тонна центнер г tn Ц Ю-3 кг 103 кг 102 кг
5
chipmaker.ru
Продолжение табл. 1
Наименование величины Единицы измерения Обозначения единиц измерения Размер в единицах СИ
Время час минута Ч мин 3600 сек 60 сек
Площадь квадратный сантиметр ар гектар см2 а га 10-« м2 100 м2 104 м2
Объем кубический сантиметр литр см3 л 10-е м3 1,000028-Ю"3 м3
Сила дина килограмм-сила тонна-сила дин кГ или кгс Т или пгс 10-5 н 9,81 н 9,81-103 н
Давление дина на квадратный сантиметр килограмм-сила на квадратный метр техническая атмосфера дин/см2 кГ/м2 ат или кГ/см2 0,1 н/м2 9,81 н/м2 0,981-105 н/м2
Работа, энергия эрг килограмм-сила на метр ватт-час электрон-вольт э кГм вГП’Ц эв 10-’ дж 9,81 дж 3,6-103 дж 1,6-10~18 дж
Количество теплоты калория килокалория кал ккал 4,19 дж 4,19-103 дж
Мощность эрг в секунду килограмм-сила на метр в секунду лошадиная сила э/сек кГм/сек Л. с. 10-7 вт 9,81 вт 735,5 вт (75 кГм/сек)
Температура * Согла< градус •но ГОСТ 8550—61 (СИ), 1 ‘С = Т„К °C - Го, где Г, = 273. °К; °C1 16.
6
ВЫЧИСЛЕНИЕ ПЛОЩАДЕЙ
Наименование Эскиз Формулы для определения площади F
Треугольник а — h — д основание - высота л? r a-h F~ 2
Квадрат а — -* а -—*- сторона квад] G >ата F = а-а = аг
Прямоугольник а — h- * а *• - основание - высота —г т Li F = a-h
Параллелограмм и а — основание h — высота 1 J F = a-h
Кольцо ИТ )У учА^Х/ R — внешний радиус г—внутренний радиус F = n(R* — гг) = 3,14(fl2 — г2)
7
chipmaker.ru
Продолжение
Наименование Эскиз Формулы для определения площади F
Эллипс - } - - L. а а — большая пол Ь — малая полуо J уось сь F = яа~Ь — 3,14а-6
Круговой сектор S — дуга сектора г — радиус круга а — центральный угол F = = 0,0087r2d Дуга5 = лг 180
Ромб • F = a-h
//;
La-J а — основание h — высота
Трапеция г—ь —*1 F = -^-h
о f 1
а-Ь — основание h — высота
Круг ( г — радиус d = 2г — диаметр 4 Длина окружности L = 2л-г = n-d = 3,14d
8
ВЫЧИСЛЕНИЕ ОБЪЕМОВ
Наименование i Данные Формулы для определения объема V
Призма F — площадь основания h — высота V ~F-h
Куб а — ребро У == о8
Цилиндр F — площадь основания h — высота V ~F-h
Полый цилиндр (труба) R — внешний радиус г — внутренний радиус h — высота V = hn (R2 - г2)
Пирамида F — площадь основания h — высота О
Конус F — основание F ~ лг2 h — высота у = J_ лг2-А О
Шар г — радиус D = 2г — диаметр 4 V = -у- яг3 = 4,2л3 = = 0,520s
НЕКОТОРЫЕ СВЕДЕНИЯ О МАТЕРИАЛАХ
В табл. 2 приведены физические свойства металлов и различных материалов, применяемых в термических цехах. Физические свойства высоколегированных сталей даны в табл. 4, а неметаллических материалов в табл. 3. Вес 1 пог. м. круглых прутков приведен в табл. 5, относительная стоимость металла — в табл. 6.
9
chipmaker.ru
Таблица 2
Физические свойства некоторых веществ
Наименование Химическая формула или марка Удельный вес Тепмература плавления в °C
Алюминий А1 2,7 660
Бериллий Be 1,82 1350
Бор В 2,32 2300
Бронза алюминиевая Бр. А5 8,4 1040
» оловянно-свинцовая Бр. ОСЮ-Ю 9,1 995
» оловянно-фосфористая Бр. ОФЮ-1 8,6 960
Ванадий V 5,96 1710
Висмут Bi 9,8 271
Вольфрам W 19,3 3370
Дуралюмин Д1 2,8 650
Железо Fe 7,86 1535
Кадмий Cd 8,65 320,9
Кремний Si 2,4 1420
Калий К 0,86 62
Кобальт Со 8,9 1490
Золото Au 19,3 1063
Латунь Л62 8,5 880
Магний Mg 1,74 651
Марганец Мп 7,2 1260
Медь Си 8,92 1083
Молибден Мо 10,2 2620
Никель Ni 8,9 1455
Ниобий Nb 8,4 1950
Натрий Na 0,97 97
Олово серое Sn 5,75 163
» белое Sn(P) 7,31 232
Платина Pt 21,45 1774
Ртуть Hg 13,5 —38,8
Свинец' Pb 11,34 327
Селен Se 4,8 2202
Серебро Ag 10,5 961
Сталь — 7,8ц 1400—1500
Сурьма Sb 6,68 630
Сплавы твердые BK 14,5 —
10
Продолжение табл. 2
Наименование Химическая формула или марка Удельный вес Температура плавления в °C
Сплавы твердые тк 9,5—11,0 —
Теллур Те 6,24 452
Титан Ti 4,5 1800
Хром Ст 6,92 1615
Фосфор Р 1,82 44
Цинк Zn 7,14 419
Цирконий Zr 6,4 1700
Чугун — 7,0—7,2 1150—1200
Таблица 3
Физические свойства некоторых неметаллических материалов
Наименование Химическая формула или марка Удельный вес Температура плавления в *С
Асбест — 2,1—2,8 —
Барий хлористый ВаС12 3,86 962
Бура безводная Na2B4O7 2,37 710
Графит С 2,25 3500
Кирпич обыкновенный — 1,4—1,6 —
Калий к 0,86 62
Калий цианистый KCN 1,52 634
Кальций Са 1,55 850
Карбид вольфрама WC 15,7 2777
» кремния SiC 3,17 2700
Корунд А12О3 4,0 2050
Кокс — 1,4 —
Кость (крупа) — 1,7 ' —
Кровяная соль желтая K4Fe (CN)„ 1,93 —
» » красная K3Fe (CN)„ 1,93 —
Масло веретенное — 0,85—0,96 —
Нефть — 0,85 —
Натрий цианистый NaCN — 564
Песок сухой кварцевый — 1,4—1,6 —
Селитра натриевая NaNO3 2,26 308
11
chipmaker.ru
Продолжение табл. 3
Наименование Химическая формула или марка Удельный вес Температура плавления в °C
Селитра калиевая KNOg 2,11 333
Сода кальницированная Na2CO8 2,53 851
» каустическая NaOH 2,13 318
Соль поваренная NaCl 2,16 800
Стекло жидкое — 2,4—2,6 —
Уголь древесный — 0,4 —
» молотый — 1,5 —
» каменный — 1,2—1,5 —
Шамот —— 1,8—2,2 >1500
Таблица 4
Физические свойства высоколегированных сталей и сплавов
Сталь Марки стали Физические свойства
новое обозначение старое обозначение удельный вес Коэффициент - линейного расширения при нагревании на I °C теплопроводность1 в кал!см.-сек °C
Хромистая 1X13; 2X13; 3X13 Х17 Х18 ЭЖ1 ЭЖ2; ЭЖЗ ЭЖ17 ЭИ229 7,75 7,70 7,70 7,75 11-10-’ 7,75 0,065 0,060 10,4-10“’
X ромоникелевая 1Х18Н9 2X18Н9 1Х17Н2 Х23Н18 ЭЯ1 ЭЯ2 ЭИ268 ЭИ417 7,85 7,85 7,75 7,9 20-10“® 11-10-’ 17-10“’ 0,050 ] 0,056 0,060 0,033
X ромоникел ьти-тановая 1Х18Н9Т ЭЯ1Т 8,0 — 0,052
Хромоникель-ииобиевая Х18Н11Б ЭИ398; ЭИ402 7,9 — 0,053
Хромомарганцо-воникелевая Х13Н4Г9 ЭИ 100 8,5 — —
Жаропрочные сплавы 1 Приводится с Х20Н80Т реднее зиачен ЭИ481 ЭИ617 ие для интерва 8,2 7,82 8,4 ла темп 17-10“® 20-10“® 14,8-10“® ератур 20—80° С. 0,054 0,055 0,041
12
Таблица 5
Вес. 1 пог. м круглых прутков
Диаметр прутка в мм Площадь поперечного сечения в мм* Вес 1 пог. м в кг
Углеродистая сталь Нержавеющая хромоникелевая сталь
10 78,5 0,617 0,630
15 176,7 1,387 1,412
20 314,2 2,466 2,513
25 490,9 3,853 3,930
30 706,9 5,549 6,655
35 962,1 7,553 7,696
40 1256,6 9,865 10,050
45 1590,4 12,485 12,720
50 1963,5 15,413 15,706
55 2375,8 18,650 18,955
60 2827,4 22,195 22,615
65 3318,3 26,049 26,543
70 3848,5 30,210 30,784
75 4417,9 34,680 35,340
80 5026,6 39,458 40,198
85 5674,5 44,545 45,3§0
90 6361,7 49,940 50,890
95 7088,2 55,643 56,699
100 7854,0 61,654 62,826
105 8659,0 67,973 69,263
ПО 9503,3 74,601 76,019
115 10386,0 81,537 83,087
120 11309,7 88,781 90,466
125 12271,8 96,334 98,164
130 13273,2 104,195 106,175
135 14313,9 112,364 114,498
140 15393,8 120,841 123,136
145 16513,0 129,627 132,089
150 17671,5 138,721 141,356
13
chipmaker.ru
Таблица 6
Относительная стоимость металлов (за единицу принята стоимость
1 т стали Ст. 6, в прутке 010 мм, равная 69.5 руб.)
Марка материала Относительная стоимость Марка материала Относительная стоимость
Ст. 2 0,87 z Х12Ф1 4,6
Ст. 3 0,87 5ХНСВ 3,7
Ст. 6 1,00 5ХНС t 3,3
20 1,03 ШХ15 2.9
45 1,03 Р18 30,9
65Г 1,20 Р9 18,07
У7 1,80 5ХНМ 3,7
У8 1,80 5ХГМ 3,22
У10 1,80 5ХФ 1,98
У12 1,80 12ХМ 2,62
15Х; 20Х 1,85 40ГС 1,58
40Х 1,85 15НМ 2,56
25Н 1,9 20НМ 2,56
15М; 20М 2,3 20ХН 1,73
ХГ 2,3 12ХН2 2,43 -
9ХС 2,4 12ХНЗА 2,82
Ф 2,9 ЗОХНЗ 2,69
ЗХ2В8 14,1 40ХНМА 3,08
9ХВГ 3,4 12Х2НЗМА 4,12
ХВГ 4,3 50ХФА 2,42
5ХВ2С 5,0 1X13 3,6
12Х2Н4 3,17 3X13 4,3
20ХГС 1,91 Х18 5,51
35ХГС 2,30 1Х18Н9 6,78
ЗОХГН 2,06 1Х18Н9Т 7,50
38ХГН 2,06 Х18Н11Б 14,45
18ХГМ 2,30 Х23Н13 9,97
40ХГМ 2,30 АД1 12,80
18ХГТ 1,83 АМЦ 12,85
40ХГТ 1,83 А1Т 12,70
18ХНТ 2,53 Д6Т 13,80
40ХФА 3,35 АС63-3 16,66
ЗЗХСА 2,00 АС64-2 10,40
15ХМА 2,32
14
Продолжение табл. 6
Марка материала Относительная стоимость Марка материала Относительная стоимость
15НМА 3.6 ЛС59-16 10,45
40ХМА 2,94 ЛЖС58-1-1 10,40
12ХНЗА 4,11 ЛЖЦ58-2 14,90
20НХЗА 2,90 М2 14,2
ЗОХНЗА 3,15 М3 14,2
12Х2Н4А 3,60 Бр. ОЦ4-3 14,44
35ХМЮА 2,23 Бр. АЖ9-4 16,00
18ХНВА 5,48 Бр. ЖН 16,45
40ХНВА 3,08 Бр. АМц9-2 19,6
chipmaker.ru
глава п
ОПРЕДЕЛЕНИЯ И ТЕРМИНОЛОГИЯ
В данной главе приведены краткие определения основных понятий, относящихся к термической обработке черных и цветных металлов (табл. 7—10).
Более подробно содержание некоторых из этих понятий рассматривается в последующих главах.
ТЕРМИНЫ, ВСТРЕЧАЮЩИЕСЯ ПРИ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКЕ
Таблица 7
Основные термины и их определения
Термин Определение
Атмосфера контролируемая Белый чугув Бронза алюминиевая Бронза оловяиистая Быстрорежущая сталь Видманштеттова структура Защитная газовая среда, применяемая в нагревательных печах для защиты поверхностей стальных изделий от окисления и обезуглероживания Чугун, в котором весь углерод связан с железом в виде цементита Белый чугун имеет светлый (белый) излом, высокую твердость и хрупкость Сплав меди с алюминием на основе меди. Некоторые марки алюминиевой бронзы содержат дополнительные примеси Ni, Мп, Fe и др. Сплав меди с оловом. Некоторые марки содержат дополнительно другие элементы (Р, Pb, Zn и др.) Инструментальная высоколегированная сталь, отличающаяся после термической обработки высокой твердостью и прочностью, которые сохраняются при температуре до 600° С Структура стали с прямолинейным расположением структурных составляющих Наблюдается в крупнозернистой, неотожжен-иой кованой или прокатанной стали при ее перегреве. Такая сталь имеет низкие механические свойства _
16
Продолжение табл. 7
Термин Определение
Волосовины Восприимчивость к закалке (закаливаемость) Выдержка при нагреве Выдержка при охлаждении Горячее механическое испытание Герц Дефектоскоп Деформация Динамические испытания Диффузия Длительная прочность Доэвтектоидные стали Дробеструйная обработка Железо Жаростойкость или окали НОСТОЙ кость Тонкие трещины различной длины от одного до нескольких десятков миллиметров Получаются при раскатке дефектов слитка (раковин, плен и т. п.) Способность стали к резкому повышению твердости при нагреве и выдержке до заданной температуры и быстром охлаждении Промежуток времени от достижения изделием заданной температуры до начала охлаждения Промежуток времени от внесения изделия в охлаждающую среду до извлечения из нее Испытание механических свойств материала при повышенных температурах. При таком испытании образец нагревается в специальной печи Единица измерения частоты колебаний, соответствующая одному периоду в секунду Прибор для определения на деталях внешних и скрытых (внутренних) дефектов Изменение формы и размеров тела. Существуют два вида деформации: пластическая, после которой не восстанавливается первоначальная форма тела при снятии нагрузки, и упругая деформация, исчезающая после снятия нагрузки Механические испытания материала с быстрым приложением нагрузки, например испытание на ' удар Процесс проникновения одного вещества в другое. Скорость диффузии зависит от температуры и свойств материала Сопротивление материала механическому разрушению под действием постоянной нагрузки, приложенной в течение длительного времени Длительная прочность испытывается обычно при повышенных температурах (300—1000° С) Железоуглеродистые сплавы с содержанием углерода до 0,83% Обработка поверхности деталей чугунной или стальной дробью (й 0,4—2 мм при давлении воздуха 5—6 ат для очистки от окалины, в частности, после термической обработки. При дробеструйной обработке на поверхностях стальных деталей образуется деформированный упрочненный слой Блестящий серебристо-белый вязкий металл. Применяется в сплавах с другими элементами в стали, в чугуне пли в специальных сплавах Способность металлов и сплавов противостоять окислению или окалинообразованию при нагреве до высоких температур
2
Филинов и Фиргер
17
chipmaker.ru
Продолжение табл. 7
Термин Определение
Жаропрочность Закалочная среда Заэвтектоидные стали Зерно действительное Зерно наследственное Излом Излом черный Излом усталостный Излом камневидный Излом нафталинистый Износостойкость Изотермические превращения Карбвд железа Карбюризатор Способность металлов и сплавов сохранять при повышенных температурах прочность и сопротивляемость деформированию Среда, обеспечивающая резкое охлаждение сплавов^ при закалке К закалочным средам относятся: вода, водные растворы солей, кислот и щелочей, минеральные и растительные масла, эмульсии. Закалочные среды должны иметь повышенную охлаждающую способность в интервале температур 650—550° С и пониженную при температуре 300° С и ниже Железоуглеродистые стали с содержанием углерода 0,83—1,7% Зерно, наблюдаемое в металле при комнатной температуре Зерно аустенита, получившееся при затвердевании стали, величина зерна зависит от условий плавки и оценивается при нагреве стали до 930° С Внешний вид поверхности в месте разрушения металла. По характеру излома можно определить качество металла или условия, вызвавшие его разрушение Различают два основных типа излома: кристаллический (хрупкий излом) и волокнистый (вязкий излом). Лучшие механические свойства имеет металл с волокнистым изломом Излом стали, содержащей свободный углерод в виде графита Вид излома при разрушении деталей под действием знакопеременных нагрузок. Характеризуется наличием концентрических (дуговых) линий Излом в конструкционной стали, перегретой при прокате или ковке; имеет грубые матовые выколы на аморфно-волокнистом фоне Излом крупнозернистого строения с характерными блестками. Обнаруживается чаще всего у быстрорежущей стали при неправильной ковке или вторичной закалке без промежуточного отжига Способность материала оказывать сопротивление поверхностному износу Превращения в сплавах, протекающие при постоянной температуре Химическое соединение железа с углеродом (цементит Fe3C); обладает высокой твердостью и низкой пластичностью Вещество, применяемое для насыщения поверхности стали углеродом при цементации
16
Продолжение табл. 7
Термин Определение
Коробление (поводка) Коррозия Кристаллизация Кристаллическая решетка Критическая скорость охлаждения Критическая точка Латунь Легированная сталь Легирующий элемент Ликвация Ликвация карбидная Люминисцеитиый кон- троль Магнитный контроль Макроструктура Вид брака, характеризующийся изменением формы изделий при термической обработке Разрушение металла вследствие воздействия на его поверхность агрессивной среды (ржавление, разъедание кислотами и т. п.) Образование зародышей кристаллов и их рост до видимых размеров Упорядоченное расположение атомов вещества (металла) в виде пространственной решетки, в узлах которой располагаются атомы. Форма строения кристаллических тел Наименьшая скорость охлаждения при закалке, необходимая для получения стали со структурой мартенсита Температура, при которой металл или сплав из одного состояния переходит в другое. При закалке — переход структуры металла из одной системы кристаллического строения (или фазы) в другую Сплав меди с цинком Сталь, содержащая один или несколько элементов, специально введенных для придания ей определенных свойств Элемент, вводимый в состав сплава, для получения требуемых физико-механических свойств Неоднородность химического состава сплавов по объему, возникающая при кристаллизации Неравномерное скопление карбидов в высокоуглеродистых (при содержании С > 0,8%) и инструментальных сталях Оценивается в баллах по шкале, составленной на данный вид стали Вид дефектоскопии; применяется для обнаружения поверхностных дефектов. Контроль основан на способности некоторых жидкостей, проникающих в поры или трещины изделия, светиться при облучении ультрафиолетовым светом Контроль качества деталей для обнаружения трещин, волосовин и т. п. посредством намагничи-' вания и окунания в специальные растворы, твердые составляющие которых осаждаются у места дефекта Структура металла, видимая невооруженным глазом или при небольшом увеличении с помощью лупы Макроструктура выявляется травлением шлифованного металла
2*
19
cyiipmaker.ru
Продолжение табл. 7
Термин Определение
Микроструктура Структура металла или металлического сплава, видимая при большом увеличении с помощью микроскопа на специальных полированных и протравленных шлифах
Микротвердость Твердость отдельных микроучастков металла; определяется специальными приборами
Обезжиривание Удаление с поверхности металла растительных и животных жиров промывкой деталей в органи-че ких растворителях — керосине, бензине и др., а также в щелочных растворах
Наклеп Поверхностное упрочнение металла при пластической деформации в холодном состоянии, в результате которого изменяются его прочностные свойства, повышается предел текучести и прочности, увеличивается твердость и уменьшается вязкость
Обезуглероживание Выгорание углерода с поверхностного слоя стали при нагреве до высоких температур в окислительной атмосфере
Остаточные напряжения Напряжения, остающиеся в деталях после термической обработки вследствие тепловых и структурных объемных изменений
Отпускная хрупкость Снижение пластичности некоторых марок легированных сталей при высоком отпуске с замедленной скоростью охлаждения. Выявляется при испытании образцов на удар
Перекристаллизация Изменение строения (структуры) сплава путем образования в процессе нагрева или охлаждения новых структурных составляющих
Пластичность Свойство твердых тел менять свою форму и размеры под действием внешних сил
Ползучесть (крип) Свойство металла медленно и непрерывно деформироваться (ползти) при постоянной нагрузке и повышенных температурах в течение длительного времени
Полиморфные (аллотропическое) превращение Способность вещества менять свое кристаллическое строение при определенных температурах. Например, при 910° С в железе кристаллическая решетка обьемноцентрированного куба (а-железа) превращается в кристаллическую решетку гранецентрированного куба (у-железа)
Потенциометр Прибор для измерения электродвижущей силы в термопаре. Применяется для контроля, регулирования и записи температуры в печах
Предел прочности Напряжение, равное отношению наибольшей нагрузки, предшествовавшей разрушению образ-£ця, к первоначальной площади сечения образца
20
Продолжение табл. 7
Термин
Определение
Предел текучести
Перегрев металла
Пережог металла
Прокаливаемость
Продолжительность подогрева
Продолжительность прогрева (продолжительность выравнивания температуры)
Продолжительность нагрева (общее время)
Продолжительность отжига
Продолжительность отпуска
Правка (рихтовка)
Рекристаллизация
Сталь
Статические испытания
Сквозная закалка
Строчечная структура
Напряжение, при котором деформация материалов происходит без возрастающей нагрузки
Вид брака, возникающий вследствие нагрева металла выше заданной температуры. При перегреве наблюдаются значительный рост зерна и снижение механических свойств. Дефект исправимый
Вид брака, образующийся при нагреве металла в окислительной среде до высокой температуры, близкой к температуре плавления. На границах зерен появляются окислы. Дефект неисправимый
Способность стали воспринимать закалку на определенней глубине
Прокаливаемость зависит от величины зерна, степени легирования стали и скорости охлаждения
Время от начала нагрева до момента достижения заданной температуры поверхностью изделия
Время от момента достижения заданной температуры поверхностью изделия до момента достижения этой температуры сердцевиной изделия
Время, затраченное на подогрев, прогрев и выдержку при заданной температуре
Время от момента достижения изделием температуры отжига до начала его охлаждения
Время от момента достижения изделием температуры отпуска до начала его охлаждения
Исправление коробления деталей после термической обработки
Процесс роста одних зерен однофазного поли-кристаллического тела за счет других
После рекристаллизации деформированный металл восстанавливает структуру и исходные пластические свойства
Сплав железа с углеродом и другими элементами, содержащий не более 2% углерода
Механические испытания материала с приложением постепенно возрастающей нагрузки. Например, испытание образцов на растяжение, испытание твердости методом вдавливания стального шарика ит. п.
Полная закалка на мартенсит до сердцевины изделия. Возможна для изделий, изготовленных из легированных сталей, а для изделий из углеродистых сталей — лишь при их малых размерах
Вид структуры стали. Вытянутые строчки образуются при деформировании во время проката участков слитка с неравномерным распределением неметаллических включений, карбидов и примесей
21
chipmaker.ru
Продолжение табл. 7
Термин Определение
Синеломкость Скорость нагрева Скорость охлаждения Трещины шлифовочные Температура закалки Температура отпуска Травильная хрупкость Твердость Теплоемкость Теплопроводность Тепловое расширение Термическая обработка Термопара Т равление Хрупкость, возникающая при нагреве стали в интервале температур синего цвета побежалости (200—300° С) Повышение температуры изделия в единицу времени при нагреве Снижение температуры изделия в единицу времени при охлаждении Вид брака, связанный с нарушением режима шлифования закаленных изделий Поверхность изделия имеет вид сетки трещин, распространяющихся на небольшую глубину от поверхности Температура нагрева изделия при закалке Температура, до которой закаленное изделие нагревается при отпуске. Она должна быть не выше критической точки Act (см. табл. 9) Хрупкость металла, возникающая вследствие длительного травления, при котором металл поглощает имеющийся в кислотах водород Способ удаления — длительный нагрев при температуре 100—300° С Способность материала противодействовать вдавливанию в него более твердого металлического или алмазного наконечника Количество тепла (в кал), которое необходимо для повышения температуры тела на 1° Способность вещества проводить тепло при его нагревании и охлаждении Способность тел увеличивать свои размеры при нагревании Процесс тепловой обработки металлических изделий, заключающийся в нагреве до заданной температуры, выдержке и охлаждении с различными скоростями. Термообработка изменяется физикомеханические свойства сплавов Прибор для измерения температуры в печах,' стоящий из двух спаренных между собой разнородных порводников. При нагреве места сварки (спая) возникает электрический ток. Термопара подключается к гальванометру, указывающему температуру в печи Химическая обработка поверхности металлических тел с целью удаления окислов или выявления структуры металлов
22
Продолжение табл. 7
Термин Определение
Углеродистая сталь Сталь, которая не содержит специально вводимых легирующих элементов
Ударная вязкость Удельный вес Способность металла оказывать сопротивление действию ударных нагрузок. Ударная вязкость измеряется количеством работы, затраченной на единицу площади сечения образца стандартного размера с надрезом (в кГм/см2) Отношение веса тела к его объему
Усталость металла Флокены Разрушение металла, наступающее после большого числа повторно-переменных нагрузок Металлургический дефект металла. Флокены представляют собой очень тонкие трещины овальной или круглой формы размером от сотых долей миллиметра до 100 мм в поперечнике
Химико-термическая обработка Термическая обработка черных металлов, заключающаяся в нагревании изделий в среде, способной изменять химический состав поверхностного слоя металла. К видам химико-термической обработки металлов относятся цементация, азотирование и др.
Цементитная сетка Выделение структурно свободного цементита по границам зерен. В частности, цементитная сетка образуется в процессе цементации в активном карбюризаторе. Цементитная сетка ухудшает качество слоя цементации, так как придает ему хрупкость
Цвет побежалости Электронный микроскоп Эвтектоидные стали Тонкие пленки окислов различных цветов на полированной поверхности стали. Образуются при температуре 150—600° С Микроскоп, применяемый при различных исследовательских работах. Дает увеличение до 100 000 раз Железоуглеродистые сплавы с содержанием углерода 0,83%
Таблица 8
Виды термической обработки стали
Наименование Характеристика
Отжиг полный Нагрев”изделия до температуры выше верхней критической точки (на 20—30°) и выдержка при этой температуре с последующим медленным охлаждением Применяется для размельчения структуры и улучшения механических свойств стали
23
chipmaker.ru
Продолжение табл. 8
Наименование X арактеристика
Отжиг неполный Отжиг диффузионный (гомогенизация) 1 Отжиг изотермический 1 Отжиг светлый Отжиг сфероидизирующий (маятниковый) Отжиг рекристаллизационный Нормализация X Закалка полная Нагрев изделия до тем пературы между вархней и нижней критическими точками и выдержка при этой температуре с последующим медленным охлаждением Применяется главным образом для заэвтектоид-ных сталей с той же целью, как полный отжиг Нагрев изделия до температуры на 150—200° выше верхней критической точки, длительная выдержка при этой температуре с последующим медленным охлаждением Применяется для выравнивания химической неоднорвдности стали Нагрев изделия до температуры на 20—30° выше верхней критической точки, выдержка при этой температуре с последующим ступенчатым охлаждением (остановка при температуре, обеспечивающей получение сорбитной структуры). Скорость дальнейшего охлаждения может быть повышена Применяется для тех же целей, что и полный отжиг. Этот отжиг обеспечивает сокращение продолжительности операции Обычный отжиг, но с применением контролируемых атмосфер Используется для защиты поверхности металла от окисления и обезуглероживания Нагрев при периодическом колебании температуры выше и ниже нижней критической точки с целью получения округленной формы цементита Применяется для улучшения обрабатываемости стали резанием Нагрев изделия до температуры 600—700° С, длительная выдержка при этой температуре и последующее замедленное охлаждение Применяется для исправления искажений кристаллической решетки металла после холодного деформирования Нагрев изделия до температуры выше, верхней критической точки (на 30—50°); выдержка при этой температуре и последующее охлаждение на спокойном воздухе Применяется для размельчения структуры и повышения механических свойств низко- и среднеуглеродистых сталей и как подготовительная операция перед закалкой Нагрев изделия до температуры выше верхней критической точки (на 30—50°), выдержка при этой температуре и последующее резкое охлаждение Применяется дли улучшения механических и физических свойств стали
24
Продолжение табл. 8
Наименование X арактеристика
Закалка неполная Закалка изотермическая Закалка поверхностная Закалка ступенчатая Закалка с подстужива-нием Закалка в двух охлаждающих средах (прерывистая) Закалка с самоотпуском Закалка светлая Отличается от полной закалки температурой нагрева, которая находится между верхней и нижней критическими точками Применяется в основном для заэвтектоидных сталей Нагрев изделия до температуры выше верхней критической точки на 30—50°, выдержка при этой температуре и последующее охлаждение до полного распада аустенита , Применяется в тех случаях, когда необходимо получить после закалки минимальную деформа- 1 цию Нагрев поверхностного слоя изделий до температуры закалки (посредством электрического тока, высокотемпературного пламени или другим способом) с последующим быстрым охлаждением. Поверхностная закалка обеспечивает получение высокой твердости в относительно тонком слое без изменения структур и твердости в более глубоко расположенных слоях Отличается от изотермической закалки тем, что кратковременная выдержка в промежуточной охлаждающей среде дается лишь для выравнивания температуры по сечению изделия Распад аустенита происходит при дальнейшем охлаждении на воздухе Нагретые детали перед погружением в охлаждающую среду некоторое время охлаждают на воздухе или выдерживают в термостате с пониженной температурой Применяется обычно после цементации для сокращения цикла термической обработки Детали, выдержанные при закалочной температуре, последовательно охлаждаются в двух закалочных средах. Первое охлаждение производится в воде, второе полное охлаждение — в масле Применяется обычно для высокоуглеродистых инструментальных сталей Операция аналогична полной закалке, но отличается от нее тем, что детали не полностью охлаждаются. Вследствие этого тепло, сохранившееся в сердцевине детали, обеспечивает отпуск закаленного наружного слоя Отличается от обычной закалки применением контролируемых сред при нагреве и охлаждении Применяется для защиты поверхности деталей от окисления и обезуглероживания
25
chipmaker.ru
Продолжение табл. 8
Наименование Характеристика
Отпуск Отпуск низкий Отпуск средний Отпуск высокий Термическое улучшение Термомеханическая обработка (ТМО) Старение Обработка холодом Цементация Цианирование Нагрев и выдержка закаленной стали ниже первой критической точки. При отпуске происходит распад мартенсита с выделением цементита, что сопровождается изменением свойств стали и уменьшением остаточных напряжений Охлаждение после отпуска на воздухе, если сталь не склонна к отпускной хрупкости, и ускоренное (в воде или масле), если наблюдается такая склонность Нагрев в интервале температур 150—250° С Применяется для снятия внутренних напряжений и уменьшения хрупкости мартенсита Нагрев в интервале температур 350—475° С Применяется обычно для придания упругих свойств материалу (для пружин, рессор и др.) Нагрев в интервале температур 500—650° С Применяется, как правило, при улучшении конструкционных сталей Термическая обработка, состоящая из закалки и высокого отпуска Упрочнение стали посредством совмещения деформаций при повышенных температурах с операциями термической обработки. В процессе ТМО сталь приобретает повышенную прочность по сравнению с обычной термической обработкой Нагрев и длительная выдержка деталей при низких температурах (от комнатной до 180° С) Применяется для деталей и инструментов с целью упрочнения и стабилизации размеров Глубокое охлаждение деталей после закалки до температуры —80° С и ниже с целью дополнительного превращения остаточного аустенита в мартенсит Применяется для повышения твердости и износостойкости закаленных сталей Насыщение поверхностных слоев стальных изделий углеродом на заданную глубину Применяется для деталей, у которых требуются твердая поверхность и вязкая сердцевина. В зависимости от вида карбюризатора различают твердую, жидкостную и газовую цементацию Одновременное поверхностное насыщение стальных деталей углеродом и азотом на заданную глубину Применяется для повышения поверхностей твердости, износостойкости и усталостной прочности По виду карбюризатора различают твердое, жидкостное и газовое цианирование
26
Продолжение табл. 8
Наименование Характеристика
Азотирование прочностное Поверхностное насыщение стали или чугуна азотом на заданную глубину Применяется для резкого повышения поверхностной твердости и износостойкости
Азотирование антикоррозионное Поверхностное насыщение стальных деталей азотом на небольшую глубину (0,015—0,04 мм) с целью повышения коррозионной стойкости
Алитирование Поверхностное насыщение стали или чугуна алюминием на заданную глубину с целью повышения жаростойкости. Производится в твердых, жидких и газообразных средах
Силицирование Поверхностное насыщение стали или чугуна кремнием на заданную глубину с целью повышения кислотостойкости. Силицирование производится в твердых, жидких и газообразных средах
Сульфидирование Поверхностное насыщение стали или чугуна серой для увеличения износостойкости при трении. Производится в твердых, жидких и газообразных средах
Диффузионное хромирование Поверхностное насыщение стальных деталей хромом с целью повышения твердости и коррозионной стойкости. Производится в твердых и газообразных средах
Таблица 9
Линии превращения, определяющие конечную структуру стали и чугуна
Обозначения иа диаграмме (фиг. 1) Превращение при охлаждении Превращение при нагреве
А Температура затвердевания чистого железа Температура плавления чистого железа
ACD Начало затвердевания сплава Полное расплавление сплава
СЕА Полное затвердевание стали — образование аустенита Начало плавления стали
ECF Полное затвердевание чугуна — образование ледебурита Начало плавления чугуна
GOS Начало распада аустенита с образованием цементита. Критические точки Аг3 Получение однородного аустенита. Критические точки Ас3
SE Начало распада аустенита с образованием цементита. Критические точки Аст Получение однородного аустенита. Критические точки Аст
27
chipmaker.ru
Продолжение табл. 9
Обозначения на диаграмме (фиг. 1) Превращение при охлаждении Превращение при нагреве
PSK Окончание распада аустенита с образованием перлита. Критические точки ArJ Начало образования аустенита (превращение перлита в аустенит). Критические точки АС1
GP Окончание превращения аустенита в феррит (при малом содержании углерода в сплаве) Начало превращения феррита в аустенит
PQ Начало выделения из феррита частиц цементита (третичного) Окончание растворения третичного цементита
МО Приобретение ферритом магнитных свойств Потери ферритом магнитных свойств
Таблица 10
Структурные составляющие в сталях и чугунах
Наименование структуры Определение Характеристика Твердость /7 В Микроструктура
Аустенит Твердый раствор углерода и других элементов в у-железе Немагнитен. Кристаллическая решетка кубическая, гранецентрированная 170—200 ? ! ..... й ‘ й I Джжх Х100
Феррит Твердый раствор небольшой концентрации (до 0,04%) углерода и других элементов в а-железе Магнитен при температуре ниже 768° С, кристаллическая решетка кубическая, объемно-центрированная 80—100 F Х100
28
Продолжение табл. 10
Наименование [ структуры | Определение X арактеристика Твердость НВ Микроструктура
, Цементит Карбид железа Fe3 С (6,67% С) Магнитен при температуре ниже 210° С. Кристаллическая решетка ромбическая >700 is; в *=’ Йй ' £вЛ? Il-8-» St fV*- ’IF*'* ’ --«ай Выпадение цементита по границам зерен (белые участки) X100
Графит | Одна из разновидностей чистого углерода Имеет черный цвет, выявляется на микрошлифе без травления. Кристаллическая решетка гексагональная — л R “J мши : й № ж Л& Ох Структуросвободный графит (темные участки) X 100
Перлит Механическая смесь частиц цементита и феррита, образующаяся при ПОЛНОМ распаде аустенита (эвтектоид) Магнитен. Со- держание углерода 0,83%. При пластинчатой форме цементита называется пластинчатым, при зернистой форме цементита -—зернистым 160—260 Перлит пластинчатый Х800
29
chipmaker.ru
Продолжение табл. 10
1 Наименование структуры Определение X арактер исти ка Твердость НВ Ми кр остр уктур а
Перлит Механическая смесь частиц цементита и феррита, образующаяся при полном распаде аустенита (эвтектоид) Магнитен. Со- держание углерода 0,83%. При пластинчатой форме цементита называется пластинчатым, при зернистой форме цементита — зернистым 160—260 .гf ар’Ог Sb v —1 ж» fa <- Перлит зернистый Х400
Сорбит Механическая смесь феррита и цементита, отличающаяся от перлита более тонким строением (высокой дисперсностью) Магнитен. Образуется при ускоренном охлаждении при распаде аустенита в интервале температур 600— 700° С (сорбит закалки) или при отпуске мартенсита (сорбит отпуска). Содержание углерода не лимитировано 270—320 р 1 «•- ж Ж* -ЭД Ж 1 В 1 Х500
Т роостит | Механическая смесь феррита и цементита, отличающаяся от сорбита еще более высокой степенью дисперсности Магнитен. Образуется при ускоренном охлаждении при распаде аустенита в интервале температур 400—600 ° С (троостит закалки), а также при отпуске мартенсита(троостит отпуска) . Содержание углерода не лимитировано 330- 400 а •• ' *1.*',* 1 1 fi-J X 100
30
Продолжение табл. 10
Наименование структуры | Определение Характеристика Твердость НВ Микроструктура
Мартенсит 1 Пересыщенный твердый раствор углерода и других элементов в а-железе, полученный из аустенита в результате без диффузионного превращения (перестройки кристаллической решетки у-желез а в решетку a-железа без изменения концентрации углерода) Магнитен. Кристаллическая решетка кубическая, объемноцентрирова-нная. Микро- структура, как правило, игольчатого вида. Образуется в процессе быстрого охлаждения при температуре ниже 200— 250° С. Содержание углерода не лимитировано 500—700 v ‘tC. У 500
Ледебурит Механическая смесь, состоящая в момент образования из аустенита и цементита (эвтектика). При дальнейшем охлаждении аустенит распадается с образованием "феррито-це-ментитной смеси Содержание углерода 4,3%. Отличается большой твердостью и хруп- костью. Образуется при температуре 1130° С (линия ECF) >700 хюо
ДИАГРАММА СОСТОЯНИЙ СПЛАВОВ ЖЕЛЕЗА С УГЛЕРОДОМ
При изучении сплавов пользуются диаграммами состояний. Диаграммы состояний охватывают всю систему сплавов, которая может быть получена из двух или более веществ, называемых компонентами.
На диаграмме состояний можно для любого сплава определить, при каких температурах происходят начало и конец затвердевания и структурные превращения в твердом состоянии. Для каждого сплава можно по диаграмме состояний найти его критические точки.
31
chipmaker.ru
При переходе из жидкого состояния в твердое в некоторых сплавах могут выделяться кристаллы обоих компонентов, в других — кристаллы твердого раствора или химического соединения, образованного компонентами.
Сплавы могут быть однородными, с одинаковыми свойствами во всем объеме, или неоднородными, состоящими из смеси различных однородных частиц.
Составляющие сплавов, однородные по строению и свойствам, называют фазами.
Сталь и чугун являются сплавами железа с углеродом. Кроме того, в составе стали и чугуна всегда имеются некоторые примеси или специальные, так называемые легирующие добавки.
Наличие в стали небольших количеств обычных примесей (Р, Si и Мп) существенно не влияет на положение критических точек на диаграмме состояния стали и чугуна, поэтому сталь можно с некоторым приближением рассматривать как сплав железа с углеродом.
Фиг. 1. Диаграмма состояния сплавов железа с углеродом.
Углерод с железом может образовать химическое соединение карбид железа Fe3C—цементит, или находиться в свободном состоянии в виде графита; поэтому существуют две диаграммы состояний сплавов железа с углеродом — цементитная (фиг. 1) и графитная.
Сплавы, затвердевающие по цементитной системе, относятся к сталям (до 2% С) и белым чугунам (свыше 2% С).
ГЛАВА III
МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЯ МЕТАЛЛОВ
ИСПЫТАНИЯ НА РАСТЯЖЕНИЕ, СЖАТИЕ И ИЗГИБ
При изготовлении ответственных деталей предусматриваются механические испытания для контроля качества термической обработки. Для этого из партии (садки) деталей, подвергавшихся термической обработке за один прием в одной и той же печи, выбирается некоторое количество деталей, которое передается в лабораторию для исследования.Из деталей изготовляют стандартные образцы, которые подвергают испытанию. Количество испытуемых образцов оговаривается в технологической карте.
Испытание на растяжение при нормальной температуре. Для испытания на растяжение служат разрывные испытательные машины, состоящие из следующих основных частей: механизма для нагружения (создания деформации) образца; механизма для передачи растягивающей силы; механизма для измерения растягивающей силы.
Обычно применяются машины с разрывным усилием 2, 4, 5, 30 и 50 Т
На фиг. 2 показана универсальная машина с наибольшим разрывным усилием 5 Т, а на фиг. 3 — схема этой машины.
Нагружение машины осуществляется вручную вращением рукоятки или от электромотора.
Вращение гайки / создает поступательное движение ходового винта 2 с захватом 3. Движение захвата вниз вызывает растяжение образца 4. Измерение растягивающего усилия осуществляется через захват 5, тягу 6, систему рычагов и маятник 7. Угловое перемещение маятника вызывает с помощью зубчатой рейки 8 и шестерни отклонение стрелки на шкале 9. Деления шкалы соответствуют различным нагрузкам. Машина снабжена диаграммным прибором 10 для автоматической записи кривой нагружения.
На фиг. 4 показаны часто встречающиеся при испытании на разрыв типы образцов — круглый и плоский; в табл. 11 приведены размеры этих образцов. Утолщения на концах образцов сделаны для лучшего зажатия их в захватах машины.
„ процессе непрерывного нагружения при испытании на разрыв-разруЙШИНе °бРазец сначала растягивается (деформируется), а затем ФИГ‘ $ показана кривая деформации образца под действием Р стягивающих усилий. По вертикальной оси отложена нагрузка,
3 Филинов и Фиргер 33
chipmaker.ru
Фиг. 2. Испытательная' машина Фиг. 3. Схема испытательной машины Р-5, типа Р-5 с разрывным усилием
5 Т.
Фиг. 4. Образцы для" испытания на разрыв — круглый и плоский.
Фиг. 5. Кривая деформации образца.
Макс, погрузка Р/,
34
Основные размеры образцов в мм
Таблица 11
Круглый образец Плоский образец
диаметр расчетная длина длинного образца 10 расчетная длина короткого образца /0 ширина д© толщина д© расчетная длина длинного образца 10 расчетная длина короткого образца 20
25 •250 125 30 25 310 155
20 200 100 30 20 280 140
15 150 75 30 15 240 120
10 100 50 30 10 190 95
8 80 40 30 8 170 85
5 50 25 30 5 140 70
по горизонтальной — удлинение. До точки а образец деформируется упруго; после снятия нагрузки образец возвращается в первоначальное состояние. На участке ab при постоянной нагрузке Ps материал образца «течет». Затем для дальнейшей деформации образца нагрузка должна быть увеличена. После достижения в точке с максимального значения нагрузка уменьшается и в точке d происходит разрушение образца.
По характеристикам деформации в зависимости от приложенного растягивающего усилия определяются механические свойства испытуемого металла.
Предел текучести (условный) <т0>2 определяется как отношение нагрузки Р0,2 к площади начального поперечного сечения образца Fo
2 = Ф- кГ/мм2.
Пример. При испытании на разрывной машине образца 0 10 мм течение материала образца установлено при нагрузке 7850 кГ. Определить предел текучести По. 2*
Подсчитываем площадь поперечного сечения образца Fo = № = 3,14-52 = = 3,14-25 = 78,5 мм1.
Тогда
Р0,2 7850 г „
«о,2 = = ygg- = ЮО кГ/мм2.
Временное сопротивление ов определяется как отношение максимальной нагрузки Ртах к площади начального поперечного сечения образца
о, = кПмм1.
в
3*
35
chipmaker.ru
Пример. При испытании на разрывной машине образца 010 мм максимальная нагрузка составляла 9420 кГ. Определить временное сопротивление.
а« = = I20 кГ/мм*.
/0,0
При испытании образца на разрывной машине, кроме прочностных характеристик o0j2 и пв, определяют характеристики пластичности металла; к ним относятся относительное удлинение и относительное сужение площади поперечного сечения.
Относительное удлинение 6 определяется как отношение приращения длины образца 1К — 10 после разрыва к первоначальной расчетной длине 10.
Обычно это отношение умножают на 100 и получают значение относительного удлинения в процентах
Фиг. 6. Схема измерения длины 1К образца °
после разрыва. п
1 Для определения от-
носительного удлинения в средней части образца намечается рисками расчетная длина 10 (табл. 11).
Для определения 1К после разрыва складывают разорванные части образца (фиг. 6) и измеряют расстояние Мфкду метками.
Пример. Расчетная длина образца до испытания 100 мм, после испытания 120 мм. Определить относительное удлинение
б = ~^Тоб~° 1о0 = 2°%-
Относительное сужение ф площади поперечного сечения определяется как отношение уменьшения площади поперечного сечения образца Fo — FK к первоначальной площади поперечного сечения Fo. Обычно это отношение умножают на 100 и получают значение относительного сужения в процентах
ф=Л°—юо%.
г о
FK — площадь поперечного сечения в месте разрыва (в шейке), для подсчета которой штангенциркулем измеряют наименьший диаметр шейки (фиг. 6).
Пример. Испытывался образец 0 10 мм. После разрыва диаметр dt в шейке равнялся 8 мм. Определить относительное сужение площади поперечного сечения ф. 36
Подсчитываем площадь сечения образца до разрыва (Го) и в месте разрыва (/>): Fo = nr2 = 3.14-52 = 78,5 мм2,
Hr? = 3.14-42 — 40,24 л.и2.
Тогда
Испытание на растяжение при высокой температуре. Для определения качества термической обработки деталей, работающих в условиях высоких температур (например, деталей газовых и паровых турбин, котлов высокого давления ит. п.), механические свойства материала при растяжении проверяются при рабочих температурах. Испытания на растяжение при повышенных температурах бывают кратковременные и длительные.
При кратковременных испытаниях применяют такое же оборудование, как и для испытаний при комнатной температуре. Цилиндрические образцы в захватах машины крепятся при помощи резьбового соединения. Надежное крепление плоских образцов достигается просверливанием отверстий в головках. Для поддержания необходимой температуры на образец надевается миниатюрная муфельная печь; температура печи контролируется и регулируется термопарой и потенциометром. После того как образец прогреется до заданной температуры, производят растяжение и разрыв образца и определяют временное сопротивление сгв, предел текучести a0j2, относительное удлинение 6 и сужение площади поперечного сечения ф.
В случае длительных испытаний определяют способность материала переносить продолжительное нагружение в условиях высоких температур. При этом устанавливают предел длительной прочности и ползучесть, т. е. способность материала разрушаться и деформироваться при высоких температурах в течение длительного времени.
Испытания производятся на специальных машинах при приложении к образцу постоянной нагрузки. Нагрев образца, укрепленного в резьбовых захватах, осуществляется в круглой муфельной печи, надетой на образец; температура печи автоматически поддерживается постоянной.
Пределом длительной прочности при заданной температуре называется максимальное напряжение, которое выдерживает материал, не разрушаясь при заданном времени испытания; время испытания называется базой.
Например, предел длительной прочности жаропрочного материала при 850° С составляет о100 — 25 кПмя?; это значит, что максимальное напряжение, которое может выдержать материал не разрушаясь при 850° С в течение 100 ч, составляет 25 кГ!мм\ Следовательно, база (время испытания) равна 100 ч.
Испытание на сжатие. Этот вид испытания применяется для материалов с повышенной хрупкостью (чугун, алюминиевое литье и др.). Для проведения испытаний служат специальные машины,
37
а также обычные разрывные машины (фиг. 2); в последнем случае применяют реверсоры. В качестве образцов чаще всего используют цилиндры с отношением высоты к диаметру 1,0-^-2,0. Торцовые поверхности образцов должны быть строго параллельны. Для уменьшения трения об опорные площадки их покрывают специальной смазкой. При сжатии так же, как и при растяжении, можно полностью определить механические свойства материала; чаще всего определяется только временное сопротивление (например, для чугунных деталей).
Испытание на изгиб. Этот вид испытания производится главным образом для определения прочности хрупких материалов (чугуна), так как при изгибе устраняется существенный недостаток метода растяжения — занижение результатов из-за преждевременного разрушения образца, вызванного перекосом.
Для пластичных металлов испытание на изгиб применяется редко. Испытание производится на специальных машинах или на разрывных машинах, так как большинство универсальных машин снабжено специальными раздвигающимися опорами. Образцы для
испытания имеют призматическую или цилиндрическую форму. При испытании серого чугуна применяют образцы (палки) двух типов: 030 мм и длиной 680 мм, 030 мм и длиной 340 мм.
Расстояния между опорами должны быть соответственно 600 и 300 мм.
ИСПЫТАНИЯ НА ТВЕРДОСТЬ
Под твердостью понимают сопротивление испытуемого металла вдавливанию в него твердого металлического или алмазного наконечника.
Фиг. 7. Схема измерения твердости методом вдавливания стального шарика.
На этом основан принцип действия большинства приборов для определения твердости. Испытание на твердость — самый распространенный способ определения механических свойств материала и имеет широкое распространение. Время, затрачиваемое на этот вид испытания, незначительно, и испытуемая деталь почти не повреждается.
Определение твердости при вдавливании стального шарика (способ Бринеля). Число твердости по Бринелю НВ подсчитывается как среднее напряжение на единицу площади поверхности шарового отпечатка диаметром d и глубиной t, получаемого вдавливанием шарика диаметром D при нагрузке (силе) Р (фиг. 7).
Таким образом, НВ определяется по формуле
НВ — — кГ!мм\
38
Фиг. 8. Схема прибора для определения твердости при вдавливании стального шарика
где Р — сила в кГ;
F — величина поверхности шарового отпечатка в леи2.
Для облегчения подсчета заранее составляются таблицы зависимости числа твердости от диаметра отпечатка d при определенных нагрузке и диаметре шарика. Диаметр отпечатка измеряется обычно при помощи лупы, вмонтированной в трубу компаратора вместе с прозрачной шкалой. Расчетные таблицы прилагаются к прибору.
На приборах типа Бри-неля применяются сменные шарики из закаленной стали диаметром 10; 5; 2,5 мм. При стандартном испытании стальных изделий применяются шарик диаметром 10 мм и нагрузка 3000 кГ. Для испытания на твердость стальных изделий небольших размеров применяют шарики меньшего диаметра и при этом нагрузку уменьшают так, чтобы сохранилось соотношение Р = 30Z)2. Для цветных металлов Р — 10D2. На приборе Бринеля не рекомендуется испытывать металлы с твердостью выше 450 во избежание погрешности из-за деформации шарика.
Твердость по Бринелю измеряется приборами различных конструкций, отличающимися в основном ханичёским (вручную или от электромотора) и гидравлическим. На фиг. 8 показан наиболее распространенный прибор типа ТШ1. Испытуемую деталь укладывают на опорный стол 3, а затем с помощью маховика 4 и подъемного винта 2 поднимают до соприкосновения с шариком 6, вставленным в шпиндель 5, и поджимают до упора. Шпиндель опирается на пружину 7, которая создает предварительное нагружение до 100 кГ, что предотвращает смещение образца во время испытания. Полная нагрузка (187,5; 250; 500; 750; 1000; 3000 кГ) достигается посредством рычажной системы с грузами 8, 9, 10. Нагружение производится от электромотора 11, установленного на станине 1, через червячную передачу 13 и шатун 12.
способами приложения нагрузки — ме-
1 Твердомер с шариковым наконечником.
39
Для получения правильного отпечатка необходимо, чтобы толщина образцов была равна десятикратной глубине отпечатка. Кроме того, центр отпечатка должен быть удален от края образца не менее, чем на расстояние, равное диаметру шарика, а от центра соседнего отпечатка — на расстояние, равное двум диаметрам шарика.
В табл. 12 приведены условия определения твердости по Бринелю для различных материалов.
Таблица 12
Условия определения твердости на приборе Бринеля
Материал Интервал твердости НВ Толщина в месте проверки твердости в мм Диаметр шарика в мм Нагрузка Р в кГ Выдержка под нагрузкой в сек
Черные металлы 140—450 >6 6—3 <3 10 5 2,5 - 3000 750 187,5 10
До 140 >6 6-3 <3 10 5 2,5 3000 750 187,5 30
Твердые цветные металлы и сплавы (медь, латунь, бронза, магниевые сплавы н др.) 31,8—130 >6 6—3 <3 10 5 2,5 1000 250 62,5 30
Особо мягкие цветные металлы н сплавы (алюминий, подшипниковые сплавы и др) 8—35 >6 6—3 <3 10 5 2,5 250 62,5 15,6 60
Определение твердости по Роквеллу. При измерении твердости по Роквеллу определяется глубина проникновения в металл алмазного или стального наконечника.
На фиг. 9 показан прибор типа ТК1. Маховичок 11 служит для подъема столика 10 с испытуемой деталью до соприкосновения последней с алмазным конусом 9, имеющим угол у вершины 120е. При подъеме столика пружина шпинделя 8 поджимается до получения предварительной нагрузки в 10 кГ, что фиксируется малой стрелкой индикатора 6.
1 Твердомер с алмазным конусом.
40
После приложения предварительной нагрузки циферблат индикатора поворачивают так, чтобы большая стрелка установилась на нуль шкалы. Окончательное нагружение производится поворотом рукоятки 7, освобождающей рычаг 5, что позволяет грузам /, 2 и 3 опускаться вниз и создавать на шпинделе 8 нужное усилие. Амортизатор 4 обеспечивает плавное нагружение шпинделя. После того как
рычаг с грузами опустится до нижнего предельного положения, рукояткой 7 поднимают груз. Со шпинделя снимается нагрузка, и
алмазный наконечник немного поднимается вверх вследствие упругости испытуемого металла. В результате при погружении наконечника в испытуемую деталь фиксируется глубина остаточной деформации. Эта глубина отмечается на круговой шкале индикатора прибора в условных единицах, называемых числом твердости по Роквеллу. Угловое перемещение стрелки на одно деление (единица твердости) соответствует 2 мк глубины вдавливания.
На фиг. 10 показаны четыре стадии (I — IV)
Фиг. 9. Схема прибора ТК для определения твердости методом вдавливания алмазного конуса.
внедрения конуса в металл. В
алмазного испытуемый зависимости
от твердости металла применяются два вида наконечников — закаленный стальной шарик диаметром Vie дюйма для испытания мягких материалов и алмазный конус для испытания твердых материалов.
На приборе имеются три шкалы А, В и С. Условия применения этих шкал приведены в табл. 13 и 14.
В случаях, когда необходимо измерить твердость в небольших поверхностных слоях, не продавливая их, применяется шкала А и нагрузка 60 кГ. Например, при определении твердости цементированного слоя небольшой глубины, цианированного слоя и т. п.
При определении твердости по Роквеллу необходимо хорошо подготовить поверхность детали, так как наличие окалины, грубых рисок и других дефектов будет искажать результаты измерений. Испытуемую поверхность детали перед проверкой твердости следует зачистить на точильном круге или прошлифовать. Необходимо
41
chipmaker.ru
зачистить и опорную поверхность детали. Опорная поверхность и испытуемая поверхность должны быть параллельны.
Для испытания твердости тонких поверхностных слоев (толщиной 0,03—0,3 мм), полученных при азотировании, цианировании и других процессах химико-термической обработки, применяют приборы типа «Су пер-Роквелл» при нагрузках 15, 30 и 45 кГ. При измерении стальным закаленным шариком диаметром Ч1в дюйма твердость обозначается R1&T, Rsot* Rist, а ПРИ измерении алмазным конусом — R16N, R
30 № Ri5N-
Принцип действия и конструкция приборов «Супер-Роквелл» такие же, как и приборов Роквелл.
I П Ш Я
Фиг. 10. Положение алмазного конуса при определении твердости с предварительным нагружением.
Испытание твердости по Виккерсу. Определение твердости по Виккерсу HV производится путем вдавливания в испытуемый металл четырехгранной алмазной пирамиды с углом между противоположными гранями 136° (фиг. 11). Числом твердости называется условное напряжение, подсчитанное на единицу поверхности отпечатка. Площадь поверхности отпечатка определяется по диагонали b отпечатка, которая измеряется под микроскопом. Для удобства расчета твердости составлены таблицы зависимости твердости от величины диагонали.
Таблица 13
Условия определения твердости иа приборе типа Роквелл
Твердость испытуемой детали HRC Вид наконечника Нагрузка в кГ Обозначение шкалы Обозначение твердости Допустимые пределы шкалы
Менее 20 Стальной шар нк диаметром Vie Дюйма 100 в HRB 25—100
20—66 Алмазный конус с углом при вершине 120° и радиусом закругления 0,2 мм 150 с HRC 20—66
Свыше 66 То же 60 А HRA Свыше 70
42
Таблица 14
Поправки на показания прибора Роквелла при измерении твердости на цилиндрических поверхностях
Диаметр образца в мм Интервал твердости HRC Величина поправки Диаметр образца в мм Интервал твердости HRC Величина поправки
18 40—45 +1 35 35—40 +2
16 40—45 +2 30 35—40 +2,5
12 40—43 +2 20 35—40 +3,0
10 40—45 +2 15 35-40 +3,0
8 40—45 +3 10 35—40 +3,5
8 35—40 +4,0
35 25—30 +2 35 18—24 +2
30 25—30 +3,5 25 18—24 +3,5
20 25—30 +4 20 18—24 +4
15 25—30 +4 15 18—24 +4
10 25—30 +4 10 18—24 +5
8 25—30 +5 8 18—24 +6
Прибор типа Виккерс отличается большой точностью по сравнению с описанными выше приборами. На этом приборе при неболь-
ших нагрузках (от 1 до 50 кГ) можно тонких поверхностных слоев деталей (табл. 15).
Определение твердости методом упругой отдачи (по Шору). При определении твердости методом упругой отдачи измеряется высота отскакивания от испытуемого металла стандартного бойка, свободно падающего с постоянной высоты. Боек изготовляется из закаленной стали или из стали с алмазом на конце и имеет определенный вес. Высота отскакивания автоматически отмечается стрелкой на круговой шкале, показывающей значение твердости. Если испытуемый металл имеет большую твердость, а следовательно,
определять твердость очень
Фиг. 11. Вид отпечатка при вдавливании алмазной пира-
и упругость, то затрачивается только миды.
небольшая часть силы удара на де-
формацию испытуемого металла, остальная часть силы удара передается бойку и подбрасывает его высоко вверх. Если же испытуемый металл мягкий, малоупругий боек отскакивает от испытуемого металла на небольшую высоту. Таким образом, показателем твердости,
43
chipmaker.ru
Т аб ли ца 15
Условия определения твердости на приборе Виккерса
Толщина образца или слоя в мм Рекомендуемая нагрузка в кГ при твердости HV
20-50 50—100 100—300 300 -900
0,3—0,5 — — — 5—10
0,5—1,0 — — 5—10 10—20
1—2 5—10 10—25 10—20
2—4 10—20 До 30 J-* 20—50 20—50
>4 >20 >30 >50
которая фиксируется на шкале, будет высота подъема бойка после удара об испытуемый металл.
При работе на приборах типа Шора перед испытанием целесообразно проверить показания, даваемые прибором по образцовому бруску или плитке, имеющим твердость, близкую к твердости испытуемой детали.
Определение твердости деталей тарированными напильниками.
Для приближенного определения твердости пользуются тарированными напильниками. Для этой цели выбирают обычно шлифные напильники плоской, квадратной или треугольной формы. Тарированные напильники подвергают термической обработке на различную твердость насечки с интервалом 3—5 единиц по Роквеллу. Тарирование напильников производят по специальным эталонным плиткам, твердость которых точно определена на приборе. Твердость насечки напильника обычно обозначена на его нерабочей части (HRC 56, HRC 60 и т. п.). При контроле твердости подбирают такую пару напильников с минимальным интервалом по твердости, чтобы напильник с меньшей твердостью скользил по детали, а напильник с большей твердостью слегка царапал деталь. Например, тарированный напильник с твердостью HRC 52 скользит по детали, а тарированный напильник с твердостью HRC 55 слегка царапает деталь, следовательно, твердость исследуемой детали будет находиться в пределах HRC 52—55.
Тарированные напильники могут быть изготовлены в цехе путем отпуска стандартных напильников в масляной и селитровой ваннах.
Номограмма для определения максимальной нагрузки при измерении твердости тонких деталей. При пользовании номограммой (фиг. 12) находят точку пересечения координат: предполагаемая твердость и толщина изделия или твердого слоя. Любая кривая, расположенная на шкале влево от этой точки, пригодна для определения твердости.
44
Рекомендуется пользоваться кривой для максимально допустимой нагрузки, если отпечаток не портит поверхности готового изделия.
Пример. Нужно измерить твердость стальной ленты толщиной 0,37 мм; предполагаемая твердость равна HRA 70 (НУ 350).
Находим точку Y пересечения координат 0,37 мм и HV 350. Слева от этой точки находятся кривые для метода Виккерса с нагрузкой не более 10 кГ, Супер-Роквелла с нагрузкой 15 кГ и алмазным наконечником и Супер-Роквелла со стальным шариком при нагрузке до 30 кГ.
Фиг. 12. Номограмма для определения максимальной нагрузки и способа измерения твердости тонких деталей.
В табл. 16 приведены сравнительные данные, получаемые при измерении твердости различными методами, и соответствующие им приближенные значения пределов прочности различных марок стали.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ УДАРНОЙ ВЯЗКОСТИ
Для определения вязкости стали наибольшее распространение получило испытание квадратных надрезанных образцов на ударный изгиб. Этот способ испытания хорошо выявляет склонность стали к хрупкому разрушению. Схема расположения образца на копре приведена на фиг. 13. Испытания производятся на маятниковых коп-Рах (фиг. 14), с помощью которых определяется работа, затраченная 45
$ Перевод значений твердости, определяемой различными методами Таблица 16
"Твердость - — — —— - Временное сопротивление стали
по Роквеллу с шариковым наконечником ——. - . ... в кГ/мм
D по Брннелю =10 мм, р=зт кг по Роквеллу с алмазным наконечником по Супер-Роквеллу с алмазным наконечником :у HV «I о о ш g с СП о я о л?
диаметр тпечатка в мм число эрдости НВ Ш к a j ы а <и я ГС ч Я и я я ч « о
0 ТВ р А =60 кГ Р-- С =150 кГ р 15 Я =15 кГ р 30 N =30 кГ Р 45 Д’ =45 кГ Р в = 100 кГ по Вик о о. <и ч хромат Howodx хромомс ХрОМИС!
2,25 745 83 70 — — — — — — -
2,30 712 82 68 — — — — — — —
2,35 682 81 66 93,0 82,5 73 — — — — — — -
2,34 688 84,5 65,0 92,5 82,0 72,0 — — 248 — 234 227
2,37 670 83,5 64,0 92,0 81,0 71,0 — — 241 — 228 221
2,39 659 83,0 63,0 91,5 80,0 70,0 — — 237 224 218 —
2,42 643 82,5 62,0 91,0 79,0 69,0 — — 231 217 212
2,44 632 82,5 62,0 91,0 79,0 68,0 — 832 227 214 209 220
2,46 621 82,0 61,0 90,5 78,0 67,0 — 800 224 211 205 217
2,48 611 81,5 60,0 90,0 77,5 66,5 — 773 220 207 202 213
2,50 601 81,0 59,0 89,5 77,0 65,5 756 216 204 198 210
2,52 502 80,5 59,0 89,0 77,0 65,0 .— 728 212 200 195 206
2,54 582 80,0 58,0 89,0 76,0 64,0 .— 704 208 197 192 203
2,56 573 80,0 57,0 88,5 75,0 63,5 693 206 206 195 189 201
2,58 564 79,5 56,5 88,0 74,0 62,0 .— 672 203 20'3 192 186 198
2,60 555 79,0 56,0 88,0 74,0 61,5 • 653 200 200 189 183 195
2,62 547 79,0 55,0 87,5 73,5 61,0 •— 635 196 197 185 180 191
2,64 538 78,5 55,0 87,5 73 60,5 — 626 194 194 184 ; 178 J 189 ?
1 П
2,66 530 78,0 54,0 87,0 72,5 60,0 - 610 1 191 • 191 180 175 185 \
2,68 522 78,0 53,0 86,5 71,5 59,0 — 594 187 188 177 173 182
2,70 514 77,5 52,5 86,5 70,0 58,0 — 586 185 185 175 170 180
2,72 507 77,0 52,0 86,0 70,0 57,0 — 570 182 182 172 167 177
2,74 499 76,0 51,0 86,0 70,0 56,5 — 563 180 180 170 165 175
2,76 492 76,0 50,0 85,5 ' 69,5 56,0 — 549 177 177 167 162 172
2,78 485 76,0 50,0 85,0 69,0 55,0 — 542 175 175 165 160 170
2,80 478 76,0 49,5 85,0 68(0 54,0 — 531 172 173 162 157 167
2,82 470 76,0 49,0 84,5 68,0 54,0 — 521 169 169 160 155 165
2,84 464 75.0 48,0 84,0 67,5 53,5 — 514 167 167 158 153 163
2,86 457 75,0 48,0 84,0 67,0 53,0 — 508 164 164 156 151 161
2,88 451 74,5 47,5 83,5 66,5 52,5 — 495 162 162 153 149 158
2,90 444 74,0 47,0 83,5 66,0 52,0 — 484 160 160 151 146 156
2,92 438 73,5 46,0 83,0 65,5 51,0 — 477 158 158 149 144 153
2,94 432 73,0 45,5 83,0 64,5 50,0 — 468 155 155 147 142 151
2,96 426 73,0 45,0 82,5 64,0 49,0 — 457 153 153 145 140 149
• 2,98 420 73,0 44,0 82,5 64,0 49,0 — 449 151 151 143 138 147
3,00 415 73,0 44,0 82,0 63,5 48,5 — 442 149 149 141 137 145
3,02 409 72,0 43,0 81,5 63,0 47,5 — 434 147 147 139 135 143
3,04 404 72,0 43,0 81,5 62,5 47,5 — 427 145 145 137 133 141
3,06 398 72,0 42,0 81,5 62,5 47,5 —— 419 143 143 135 131 139
3,08 393 72,0 42,0 81,0 62,0 46,5 — 413 141 141 134 130 137
3,10 388 71,0 41,0 80,5 61,0 45,0 — 406 139,5 140 132 128 136
3,12 383 71,0 41,0 80,5 61,0 45,0 — 401 138 138 130 126 134
3,14 378 71,0 40,0 80,0 60,0 44,0 .— 395 136 135 128 125 132
3,16 373 70,5 40,0 80.0 60,0 44,0 — 389 134 134 127 123 130
3,18 368 70,0 39,5 79,5 59,0 43,0 — 383 132 132 125 121 128,5
Т вердость Временное сопротивление стали
по Роквеллу с шариковым наконечником В Ki /мм1
по Бринелю D=10 мм, р=3000 кГ по Роквеллу с алмазным наконец-инком по Супер-Роквеллу с алмазным наконечником су HV о « о X си Е- о § X ф 5
диаметр отпечатка в мм число твердости НВ Шкалы а о х к ч X ф X X X ч хромистой
А Р = 60 кГ с Р =150 кГ 15 N Р =15 кГ 30 Р = 30 кГ 45 Р = 45 кГ в Р = 100 КГ X CQ О с углеро; X S о а X хромон S о о а >5 .
3,20 363 70,0 39,0 79,5 59,0 43,0 — 377 131 131 123,5 120 127
3,22 359 70,0 39,0 79,5 59,0 43,0 — / 372 129 123 122 118 125,51
3,24 354 69,0 38,0 79,0 58,0 42,0 — 366 127,5 124 120,5 117 124
3,26 350 69,0 38,0 79,0 58,0 42,0 — 361 126 122 119 115 122,5
3,28 345 69,0 37,5 78,5 57,5 40,5 — 356 124 121 117 114 121 .
3,30 341 69,0 37,0 78,5 57,5 40,5 — 351 122,5 119 166 112 119
3,32 “35Г 68,5 зе^ 78,0 57,0 39,5 347 121 118 114,5 111 118
3,34 333 68,0 36,0 78,0 57,0 39,5 — 342 120 — 113,5 — 117
3,36 329 68,0 36,0 78,0 78,0 39,5 — 337 118 115 112 108 115,3
3,38 325 68,0 35,0 77,5 56,0 38,0 — 332 117 114 110 107 И4 ,
3,40 321 68,0 35,0 77,5 56,0 38,5 — 328 115,5 112 109 106 112
3,42 317 67,5 34,5 77,0 55,0 37,5 — 323 114 111 108 104 111
3,44 313 67,0 34,0 77,0 55,0 37,5 — 319 ИЗ 110 107 103 109,5
3,46 309 67,0 33,5 76,5 54,0 36,5 — 315 111 108 105 102 108
3,48 306 67,0 33,0 76,5 54,0 36,0 — 311 ПО 107 104 101 107
3,50 302 67,0 33,0 76,5 54,0 36,0 — 307 108,5 106 103 100 105,5
3,52 298 67,0 32,0 76,5 54,0 36,0 — 302 107 104 101,5 98 104
3,54 295 66,0 31,5 76,0 53,0 35,0 — 299 106 103 100,5 97 103
«- Ч Rft j- QQQ 1 _..3LO „76,0 59. R 34.5 — 296 105. j 102 99,5 j 1ЛО
3,58 288 66,0 31,0 75,5 52,0 34,0 — 292 103,5 \ 101 \ 98 \ 95 \ 101
О 3,60 285 66,0 30,0 75,0 51,5 33,5 — 288 102,5 100 97 94 100 i
я 5 X 3,62 282 66,0 30,0 75,0 51,0 32,5 — 285 101,5 99 96 93 98,5. f
X О X 3,64 278 66,0 29,0 74,5 51,0 32,0 — 281 100 98 94,5 92 97,5 1
X 3,66 275 65,0 29,0 74,5 50,5 31,5 — 278 99 96 93,5 91 96,5 j
G X •о 3,68 272 65,0 28,0 74,0 50,0 30,5 — 274 98 95 92,5 90 95,5!
о о 3,70 269 65,0 28,0 74,0 50,0 30,5 — 271 97,5 94 91,5 89 94 |
3,72 266 65,0 28,0 73,5 49,0 29,5 — 268 95,5 91 90,5 88 93
3,74 263 64,0 27,0 73,0 49,0 29,0 — 265 94,5 89 89,5 87 92
3,76 260 64,0 27,0 73,0 48,0 28,5 — 262 93,5 88 88,5 86 91
3,78 257 64,0 26,0 73,0 48,0 28,0 — 259 92,5 87 87,5 85 90
3,80 255 64,0 26,0 72,5 48,0 27,0 — 259 92 87 86,5 84 89
3,82 252 63,5 25,5 72,0 47 26,5 — 253 90,5 86 85,5 83 88
3,84 249 63,0 25,0 72,0 46,0 26,5 — 250 89,5 85 84,5 82 87
3,86 246 63,0 25,0 72,0 46,0 26,0 — 247 88,5 84 83,5 81 86
3,88 244 63,0 24,5 71,5 45,5 25,0 — 244 88 83 83 80 85,5
/ 3,90 241 . 63,0 24,0 « 71,0 45,0 24,0 100,0 242 87 82 82 80 84,5
3,92 239 62,0 23,5 71,0 44,5 24,0 100,0 239 86 81 81,5 78 83,5
3,94 236 62,0 23,0 70,5 44 23,5 99,0 236 85 80 80,5 78 82,5
3,96 234 62,0 23,0 70,5 43,5 23,0 99,0 234 84 80 80 77 82
3,98 231 62,0 22,5 70,0 43,0 22,5 99,0 231 83 79 78,5 76 80,5
4,00 229 62,0 22,0 70,0 43,0 22,0 98,0 229 82,5 78 77,5 76 80
4,02 226 61,5 21,5 — — — 98,0 226 85,1 77 76,5 75 791
4,04 224 61,5 21,5 — — — 98,0 224 80,5 76 76 74 78
4,06 222 61,0 21,0 — — — 97,0 222 80 75 75,5 73 77,5,
4,08 219 61,0 20,0 — — — 97,0 219 79 74 74,5 72 76,5
4,10 217 61,0 20,0 — — 97,0 217 78 73 73 71 76 i
с©
n
СЛ
о Поололжсние тябл. 1 6
Твердость Временное сопротивление стали 1
по Роквеллу с шариковым нако в кГ/MJ и«
по’ Бринелю £=10 мм, Р= 3000 кГ по Роквеллу с алма ным наконеч ником 3- по Супер-Роквеллу с алмазным наконечником Ь SS О sS О а о я
нечникоь о о S
диаметр отпечатка в мм ЧИСЛО твердости НВ Шкалы р. си Я я J3 Ч Я о к ХО Я ч sS О
А Р =60 к! с Р = 150 к 15 W Г Р = 15 kJ 30 N r Р = 30 к! 45 Р — 45 к! в Р = 100 ki по Вик углерод: Я «с S о о. X я о S о а X S О S о а X Я S о р. X
4,12 215 61,5 19,5 — — — 96,0 215 77,5 73 73 71 75
4,14 213 61,0 19,0 — — — 96,0 213 76,5 71 72,5 70 74,5
4,16 211 60,0 19,0 — — — 95,0 210 76 69 72 70 74
4,18 209 60,0 18,5 — — — 95,0 208 75,5 69 71 69 73
4,20 ' 207 60,0 18,0 — — — 95,0 206 74,5 68 70,5 68 72,5
4,22 204 60,0 — — — — 94,0 203 73,5 67 69,5 67 71,5
4,24 202 59,0 — — — — 93,0 201 73 67 68,5 67 71
4,26 200 59,0 — — — — 93,0 199 72 66 68 66 70
4,28 198 58,5 — — — — 93,0 197 71,5 65 67,5 65 69,5
4,30 197 58,0 — — — — 93,0 196 71,0 65 67 65 69
4,32 195 58,0 — — — — 92,0 194 70,5 64 66,5 64 68,5
4,34 193 58,0 — — — — 92,0 192 69,5 64 66,5 64 67,5
4,36 191 58,0 — — — •— 91,0 190 69 63 65 63 67
4,38 189 57,0 — — — — 91,0 188 68 62 64,5 62 66
4,40 187 57,0 — — — — 91,0 186 67,5 62 63,5 62 65
4,42 185 56,5 — — — — 90,0 184 67 61 63 61 64
4,44 184 56,0 — — — 90,0 183 66 60 62,5 60 64
>
4,46 182 ! 56,0 — — — 89,0 181 66 \ 60 \ 62 60 \ 63 \
4,48 180 56,0 — — — — 89,0 179 65 59 61,5 59 63
4,50 179 50,0 — — — 80,0 179 64 59 61 59 62
4,52 177 56,0 — — — — 88,0 176 63,5 58 60 58 62
4,54 174 55,0 — — — — 87,0 173 62,5 57 59 57 61
4,56 173 55,0 — — — 87,0 172 62,0 57 59 57 61
4,58 172 55,0 — — — — 87,0 171 62 57 59 57 60
4,60 170 55,0 — — — 86,0 - 169 61 56 58 56 59,5
4,62 169 55,0 — — — 86,0 168 61 56 57 56 59,0
4,64 167 54,0 — — — — 85,0 166 60 55 57 55 58,5
4,66 166 54,0 — — — — 85,0 165 60 55 56 55 58,0
4,68 164 53,5 —. — — — 85,0 163 69 55 56 55 57,5 •
4,70 163 53,0 — — — — 84,0 162 59 54 55 54 57,0
4,72 161 53,0 — — — — 84,0 160 58 53 55 53 56,5
4,74 159 53,0 — — — — 83,0 159 57 52 54 52 54
4,76 158 53,0 — — — — 83,0 157 57 52 54 52 55,5
4,78 157 52,5 — — — 83,0 157 57 52 53 52 55,0
4,80 156 52,0 — — — — 82,0 155 56 52 53 52 54,5
4,82 154 52,0 — — — — 81,0 152 55 51 52 51 54,0
4,84 153 — — — — 81,0 152 55 51 52 51 53,5
4,86 152 52,0 — — — — 81,0 152 55 50 52 50 53,0
4,88 150 51,0 —. — — — 80,0 150 54 50 51 50 52,5
4,90 149 51,0 — — — — 80,0 149 54 49 51 49 51,5
4,92 148 51,0 ___ — — — 79,0 147 53 49 50,5 49 51,5
сл ►—* 4,94 146 50,0 — — 78 147 53 48 50 48 51,0
СП ND _ — Продолжение табл. 16 5 и 2
по Брннелю £>=10 мм Р=3000 кГ по Роквеллу с алмазным наконечником J. нсрдисть по Супер-Роквеллу с алмазным наконечником по Роквеллу с шариковым наконечником по Виккерсу HV Временное сопротивление стали в кГ/ммг •
углеродистой хромаисиль хромоникелевой хромомолибденовой О !-и S S О а
диаметр отпечатка в мм число твердости НВ А Р=60 кГ с Р=150 кГ Ш к 15 N Р=Л5 кГ алы 30 Р=30 кГ 45 W Р=45 кГ в Р=100 кГ
4,96 4,98 5,00 5,02 5,04 5,06 5,08 5,10 5,12 5,14 5,16 5,18 5,20 5,22 5,24 5,26 5,28 5,30 5,32 145 144 143 141 140 139 138 137 135 134 133 132 1 131 129 128 127 126 126 125 1 1 1 1 1 1 | | | | | | । || 8 8 8 ООО _ 1 । । । । 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 | | | | 1 । । 1 1 1 1 | 1 1 1 1 | | 1 1 1 1 | 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 —— 1 1 । । । 1 1 1 1 1 | | | | | | | | | 78 78 77 77 77 76 76 75 74 74 73 73 72 72 1 71 71 71 70 70 69 69 68 68 68 67 67 66 65 65 64 64 63 63 62 61 61 60 59 59 59 58 58 57 56 - 56 145 144 143 52 52 51 51 50 50 50 49 49 48 48 48 47 46,5 46 46 46 45 г 48 48 47 46 46 45,5 45 45 44 44 44 44 44 43 . 42,5 42 42 42 41 1 41 41 40 40 40 39 39 39 38 38 38 37 37 . 37 37 36 36 35 35 35 35 35 34 34 34 34 49,5 49 48,5 47,5 47,5 47,5 47 47 46 46 45,5 45 44,5 44 44 43 43 13 12.5 42 42 41 41 41 40,5 40 39,5 39 39 39 38,. 38 38 38 37 37 36 36 36 36 1 36 35 35 34 35 48 48 47 46 46 45,5 45 45 44 44 44 44 ’ 43 42,5 42 42 42 42 50,5 50,0 49,5 49 49 49,0 48,5 48,0 47,5 47,0 46,5 46,0 45,5 45 45,0 44,5 44,0 44,0 /
СП GO 5,34 5,36 5,38 5,40 5,42 5,44 5,46 5,48 5,50 5,52 5,54 5,56 5,58 5,60 5,62 5,64 5,66 5,68 5,70 5,72 5,74 5,76 5,78 5,80 5,82 5,84 124 123 122 121 119 119 118 117 116 115 114 113 112 111 ПО 109 109 108 107 107 106 105 104 103 102 101 1 1 I I 1 1 1 1 1 1 П 1 1 1 1 1 1 1 1 .1 1 1 1 1 .1 | | | | | | ’ | | | 1 1 1 1 1 1 1 । 1 'I 1 1 1 1 1 1 1 | | | | | | | | | | 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 । । 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 . -• | | | | | | | | | | ( 1 1 1 1 । 1 1 1 । 1 1 1 1 1 1 1 | | | | | | | | | 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 \ 44 | 44 43,5 43,5 43,5 43 43 42 42 41,5 41 41 40 40 39, 39 39 39 39 38 38 38 37 37 37 37 41 \ 41 40 40 40 39 39 39 38 38 38 37 37 37 37 36 36 35 35 35 35 35 34 34 34 34 V3 \ 1 43 42,5 42,5 42 42 41,5 41 41 40,5 40,5 40 40 39
Продолжение табл.
Временное сопротивление стали R кГ/MM* иохэииоёх 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
poSOHOtfpHEOWOWOdX 55Й ЙЯЙЙ 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
goaairoHHHOKodx 35 34 34 33 33 33
qifHOHEWodx СО со СМ СЧ СЧ I I I I I I I I I I CQ СО СО СО СО СО 1 । 1 1 I 1 1 1 । 1
goxoHVodaifjX ю ю ю Г^-ООЮЮЮт^^СОСЧСЧ—'ОСГ1СПОО сосососососососососососососчсчсч
Твердость др/ Лэбэияиа OU 1 1 1 1 1 1 I 1 I 1 1 1 1 1 1 1
• и • О JE » w О « О О л :£ О.г,ЯХК _ Л- ® ©фЛЗьз-Е и я 3 <v ш к Шкалы в Р=Ю0 кГ iQtQiQtQlQ jLQlQlQ*^ Tf -sf rt< xf -34 CO' CO
по'Супер-Роквеллу с алмазным наконечником 45 Р = 45 кГ 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
30 N Р=30 кГ II и II 1 1 1 II II 1 1 1
15 N Р=15 кГ 1 1 1 Г1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
по Роквеллу с алмазным наконечником С Р=150 кГ 1 1 1 1 1 II II 1 1 1 1 1 1 1
А Р=60 кГ 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
по Врннелю D=10 мм, Р=3000кГ ЧИСЛО твердости НВ ^ОСПООООГ-О^СЧОГ^ЮСО^-1 CT) N ООСПСПСГ>О>СУ)0>ОСЛ00 00 00 000-.Г--
ь « он S Л * Л О’ к <Н « tx = о CDOOOCM’^OOIQOIQOVQOOOO co co cn cr> CD сг> о о CM CM co lO CD LO IQ 1Q IQ IQ IQ О CD CD О <O C0 CD CD О О
54
на разрушение или изгиб образца. Отношение затраченной работы Ан к площади поперечного сечения образца в месте надреза F назы
вается ударной вязкостью материала
ан = кГм/см*. н р
МЕТАЛЛОГРАФИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ
Механические испытания деталей или образцов не могут дать полного представления о качестве термической обработки. Для лучшего выявления свойств металла после термической обработки производят металлографическое исследование строения металла методом макро-или микроанализа.
Фиг. 14. Общий вид маятникового
копра.
Фиг. 13. Схема расположения образца на
копре.
Макроскопический анализ производится путем изучения структуры или излома невооруженным глазом, а также через лупу с небольшим увеличением. Макроанализ позволяет наблюдать структуру металла на большой площади, выявить направление волокон и металлургические дефекты (трещины, волосовины, газовые пузыри, ликвацию и т. п.). Для макроанализа поверхность детали или образца, подлежащую изучению, шлифуют и травят специальным реактивом (табл. 17). Изломы получают без специальной подготовки поверхности. Обычно после макроанализа производится микроанализ.
Микроскопический анализ заключается в исследовании структуры с помощью оптического или электронного микроскопа при больших увеличениях.
Если при испытании применяется обычный оптический микроскоп, структуру металла можно изучать и фотографировать при увеличении до 2000 раз. Микроскопический анализ позволяет изучать
55
Таблица 17
Наиболее употребительные реактивы для травления шлифов при макроанализе
Материал Состав реактива для травления Режим травления
Сталь углеродистая, марганцовистая, хромистая, хромомолибденовая, хромованадиевая 50 мл НС1 (уд. в. 1,19)—}-+ 50 мл воды или 3—5-процентный спиртовой раствор HNO3 (уд. в. 1,48) 60—70° С; 15—20 мин 20° С; 1—10 сек
Прочие марки легированной конструкционной и инструментальной стали То же 60—70° С; 25—35 мин 20° С; 5—30 сек
Нержавеющие стали 1000 мл НС1 (уд. в. 1,19) + 100 мл HNOS (уд. в. 1,48) 4- 250 а двуххромовокислого калия + 1000 мл воды 60—70° С; 30—40 мин
Литейные алюминиевые сплавы 0,5% HF+ 1,5% НС1 + + 2,5% HNOa + 95,5% Н2О 20° С; 15 сек
размеры и расположение зерен отдельных составляющих структуры металла, определять глубину слоя после химико-термической обработки, характер мелких дефектов, посторонних включений и т. п.
Для микроанализа требуется приготовление специальных микрошлифов— образцов, вырезанных из детали. Поверхности образцов должны быть отполированы до зеркального блеска и протравлены специальными реактивами.
Шлифование образцов производят специальной шлифовальной бумагой (табл. 18) и при этом постепенно переходят от грубой бумаги к более тонкой.
После шлифования на горизонтальных или вертикальных станках осуществляется полирование образцов. Число оборотов диска (в об/мин) устанавливается в зависимости от обрабатываемого металла:
Для чугуна и стали ... . 400—600
Для алюминиевых сплавов 150—200
Для магниевых сплавов................. 700—800
Для тяжелых цветных металлов и сплавов 700—1000
На диске станка закрепляют фетр, тонкое сукно, фланель или бархат. Полировальный диск смачивают водой со взмученным тон-56
Таблица 18
Номера шлифовальной бумаги для приготовления микрошлифов
№ шлифовальной бумаги Размер образнвного зерна в мк № шлифовальной бумаги Размер образнвного зерна в мк
12 2000—1700 120 125—105
16 1400—1200 150 105—85
20 1000—850 180 85—75
24 850—700 220 75—63
30 700—600 240 63—53
36 600—500 280 53—42
46 420—355 320 42—28
60 300—250 М28 28—20
80 210—180 М20 20—14
100 150—125
ким порошком абразивного материала. В качестве абразивного материала применяют порошки окиси хрома, алюминия или магния. При полировании черных металлов можно применять пасту ГОИ.
Помимо механического полирования применяется электрополирование шлифов.
Некоторые реактивы, применяемые для травления микрошлифов, приведены в табл. 19.
Таблица 19
Реактивы для микроскопического исследования сплавов
Материал Состав реактива Режим травления
Углеродистые, низко-и среднелегированные стали и чугун 1—5 мл азотной кислоты (уд. в. 1.42) + 100 мл спирта-ректификата - Травление при 20° С. Продолжительность от нескольких секунд до минуты
Хромистые и высоко-хромистые стали 1 мл концентрированной азотной кислоты + 2 мл соляной кислоты и 3 мл глицерина Травление при 20° С. Продолжительность 10—30 сек. Применяется в свеже приготовленном виде
Нержавеющие стали и сплавы 3 части соляной кислоты (уд. в. 1,19) + 1 часть азотной кислоты (уд. в. 1,48) Травление при 20° С. Перед употреблением реактив выдержать 20—30 ч
57
chipmaker.ru
Продолжение табл 19
Материал Состав реактива Режим травления
Жаропрочные стали и сплавы 20 см3 соляной кислоты (уд. в. 1,19) + 20 см3 воды + 4 г медного купороса Травление при 20° С. Продолжительность от 1 до 4 мин
Сплавы меди, латуней и бронз 5 г хлористого железа + 50 мл соляной кислоты и 100 мл воды Травление погружением или протиранием
Литейные и деформируемые алюминиевые сплавы 20 см3 соляной кислоты + 20 см3 азотной кислоты + 5 см3 фтористоводородной кислоты + 55 см3 воды Травление при 20° С. П родолж ите льность 5—30 сек
ОПРЕДЕЛЕНИЕ МАРКИ МЕТАЛЛА
Состав сталей или цветных сплавов определяют химическим анализом в лаборатории. Однако количественный химический анализ не всегда удобен, так как длительность его составляет в среднем 4—8 ч. В последние годы получили широкое распространение качественный и количественный спектральный анализы металла. Марку стали можно определять также пробой на искру.
Спектральный анализ. Этот анализ основан на том, что при нагреве металла до температуры в несколько тысяч градусов при дуговом или искровом электрическом разряде видны характерные лучи. По характеру излучения можно определить наличие элемента, а по интенсивности излучения — количество элемента в сплаве. Спектральный метод отличается высокой скоростью и высокой чувствительностью, что позволяет определять малые концентрации элементов в металле. Для проведения анализа не требуется отбора специальных проб; анализу может быть подвергнута сама деталь, которая затем используется по назначению.
Качественный анализ применяют при разбраковке деталей или заготовок в тех случаях, когда требуется установить, соответствует ли испытуемая деталь или заготовка определенной марке стали, t При качественном анализе применяют стилоскоп стационарного или переносного типа, с помощью которого марку стали можно определить в течение 1 мин.
Количественный спектральный анализ производят специальными приборами—спектрографами. При помощи искры или вольтовой дуги получают спектр исследуемого металла, который фотографируют на фотопластинку.Затем на фотометре по интенсивности линий 58
определяют содержание искомых элементов. Средняя продолжительность количественного спектрального анализа равна 30 мин.
Определение марки стали по искре. При соприкосновении стали с вращающимся абразивным камнем получается пучок искр. Характер и цвет искр зависят от химического состава стали и позволяют приближенно определять марку стали.
Малоуглеродистая сталь, а также сильно обезуглероженный поверхностный слой стальных деталей дают длинный желтый пучок искр, почти не имеющих звездочек (фиг. 15, а); пучок искр среднеуглеродистой стали имеет значительное количество светлых звездочек (фиг. 15, б); у инструментальной высокоуглеродистой стали короткий широкий пучок искр с большим количеством мелких светлых звездочек (фиг. 15, в).
Легированные стали в зависимости от химического состава образуют искры различного цвета с разным количеством и характером звездочек. Например, вольфрамовая сталь с содержанием вольфрама около 1% дает слабо-красную искру и красноватые звездочки, по количеству которых можно определить содержание углерода в стали (фиг. 15, г). Быстрорежущая сталь марки Р18 дает небольшое количество темно-красных длинных искр без звездочек, оканчивающихся красным утолщением (фиг. 15, д). Быстрорежущая сталь марки Р9 дает примерно такие же искры, как и сталь Р18, но с небольшим количеством ярких звездочек в конце пучка.
Контроль марки стали по искре дает надежные результаты в условиях одинакового освещения и применения абразивных камней равной твердости, а также при наличии эталонов.
Характеристика пучка искр для различных сталей приведена в табл. 20.
Таблица 20
Характер пучка искр для различных сталей
Наименование стали Характеристика пучка искр
Нелегированная сталь (менее 0,15% С) Короткий темный пучок искр, принимающих форму полосок н становящихся более светлыми в зоне сгорания; мало звездообразных разветвлений
То же (0,15—1% С) При повышении содержания углерода образуется более плотный и более светлый пучок искр с многочисленными звездочками и ответвлением лучей
То же (>1% С) Очень плотный пучок искр с многочисленны-мы звездочками: При увеличении содержания углерода уменьшается яркость и укорачивается пучок искр.
Нелегированная сталь с повышенным содержанием марганца Широкий плотный ярко-желтый пучок искр, внешняя зона линий искр особенно яркая. Многочисленные разветвления лучей
59
chipmaker.ru
Продолжение табл. 2Q1
Наименование стали Характеристика пучка искр
Марганцовистая сталь (12% Мп) Конструкционная сталь (до 5% Ni) Никелевая сталь (высоколегированная) Хромистая сталь Хромистая сталь с низким содержанием углерода и высоким содержанием хрома Хромоникелевая сталь (конструкционная) Хромоникелевая сталь высоколегированная (аустенитная) Вольфрамовая сталь Молибденовая сталь Преобладание зонтообразных искр Яркие линии искр в виде язычков, расщепленные на конце; увеличение яркости в зоне сгорания. При повышении содержания углерода на концах искр появляются звездочки При содержании ~ 35% Ni красно-желтое окрашивание пучка. При более высоком содержании никеля (около 47%) яркость искр значительно ослабевает При низком содержании углерода и хрома линии искр более тонкие и более темные, чем в углеродистой стали Короткий темно-красный пучок искр без звездочек, слаборазветвленный; искры прилипают к поверхности шлифовального круга Желто-красные искры с более яркими полосками в зоне сгорания. При повышенном содержании хрома и никеля пучок искр более темный Темный широкий пучок; концы искр копьеобразные Красные короткие искры; линии искр отчетливо загибаются книзу. Разветвления звездочек углерода отсутствуют. Чем выше содержание вольфрама, тем слабее образование искр Ярко-желтые искры в виде язычков. При низком содержании язычки видны перед звездочками углерода, при повышенном содержании кремния — за звездочками углерода
ФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ВЫЯВЛЕНИЯ ДЕФЕКТОВ ПОСЛЕ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ
Для обнаружения дефектов в металле применяют различные физические методы контроля. Наибольшее распространение имеет магнитный метод, с помощью которого контролируются детали, изготовленные из материалов, интенсивно притягивающихся магнитом. Приборы, предназначенные для выявления дефектов, называются дефектоскопами, 60
chipmaker.ru
Фиг. 15. Характер искр сталей различного состава.
chipmaker.ru
Магнитный метод контроля заключается в Следующем. Исследуемые детали намагничиваются на специальных установках — магнитных дефектоскопах, затем поверхность деталей смачивается суспензией (взмученной смесью, состоящей из 50 г порошка окиси железа и 1 л трансформаторного масла). В местах несплошности металла осаждаются частицы окиси железа, рельефно выделяя дефект. После контроля детали размагничиваются в соленоиде. При магнитном методе контроля деталей обнаруживаются дефекты термической обработки (трещины, надрывы и т. п.) и дефекты материала (волосовины, шлаковые включения и др.) в поверхностных слоях детали.
Для выявления дефектов, выходящих на поверхность детали (трещин, раковин и т. п.), применяется люминесцентный метод контроля. Он заключается в следующем. Контролируемая деталь погружается в специальную жидкость, содержащую флюороль (вещество, светящееся под действием ультрафиолетовых лучей), затем изделие промывают водой; при этом жидкость удаляется только с гладкой поверхности, а в дефектных местах она остается. После этого на поверхность детали насыпается мелкий порошок, обычно селикагель. Порошок впитывает жидкость из полостей и прилипает по краям дефекта при последующей обдувке поверхности изделия. Если обработанную таким образом деталь осветить в темном помещении ультрафиолетовыми лучами, места дефектов будут светиться сине-голубым светом.
Дефекты, находящиеся на значительном расстоянии от поверхности детали, обнаруживают рентгеновским или ул ь т р а -звуковым методом.
МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЕ ДЕФЕКТЫ МЕТАЛЛА
В процессе термической обработки деталей нередко выявляется брак, образовавшийся при изготовлении и последующей обработке. Такой вид брака называют металлургическим. Для того чтобы проследить образование металлургических дефектов, кратко рассмотрим производство чугуна и стали.
Чугун выплавляется в доменных печах. Сущность доменного процесса заключается в превращении железной руды, представляю1 щей собой химическое соединение железа с кислородом и некоторыми примесями, в чугун (сплав железа с углеродом и другими химическими элементами). Основной реакцией, протекающей в доменной печи при температуре примерно 1500° С, является восстановление руды, т. е. отнятие от железа кислорода. Элементом, активно отнимающим кислород, является углерод, который входит в состав кокса (продукта сухой перегонки каменного угля), загружаемого в доменную печь вместе с рудой. Отнимая у руды кислород, кокс в то же время науглероживает железо и способствует образованию чугуна.
Около 90% производимого чугуна в доменных печах перерабатывается в сталь. Повышенное потребление стали по сравнению с чугуном 61
Таблица 21
Способы получения стали [23]
Название процесса Исходный материал для загрузки в плавильный агрегат Продукты плавки
Кричный процесс (плавка в горне) Чушковый чугун любого состава Мягкое сварочное железо в тестообразном виде и жидкий железистый шлак
Пудлинговый процесс (плавка в пламенных печах) Чушковый чугун любого состава
Бессемеровский процесс (продувка жидкого чугуна в конверторе с кислой футеровкой) Жидкий чугун с высоким (до 2,5%) содержанием кремния и минимальным количеством серы и фосфора Бессемеровская — жидкая углеродистая сталь обыкновенного качества и кремнеземистый шлак
Томасовский процесс (продувка жидкого чугуна в конверторе с основной футеровкой) Жидкий чугун с высоким (до 2%) содержа- нием фосфора и минимальным количеством кремния Томасовская — жидкая углеродистая сталь обыкновенного качества н известково-фосфористый шлак
Мартеновский процесс (плавка на подине пламенной печи с кислой или основной футеровкой) Чушковый твердый или жидкий чугун различного состава с добавкой стального лома и железной руды Мартеновская — жидкая углеродистая или легированная сталь, а также жидкий основной или кислый шлак
Электроплавка (производство стали в электропечах разного типа с основной или кислой футеровкой) Железный лом с добавлением чушкового чугуна Электросталь — жидкая углеродистая или легированная высококачественная сталь и шлак
62
связано с ее лучшими физико-механическими свойствами, что имеет существенное значение при изготовлении машин и сооружений.
Основным сырьем при производстве стали служит как чистый доменный чугун, так и чугун с добавлением руды и железного лома.
Сущность процесса производства стали заключается в уменьшении количества углерода и примесей в чугуне, что достигается их окислением и переводом в шлак. Наибольшую сложность в процессе производства стали представляет удаление вредных примесей серы и фосфора.
Существуют различные способы получения стали; краткая характеристика их приведена в табл. 21.
В табл. 22 приведены металлургические дефекты стали, обнаруживаемые после термической обработки.
Фиг. 16. Схема строения стального слитка (по Н. А. Минкевичу):
1 — усадочная раковниа; 2 — усадочные пустоты: 3 — усадочная рыхлость; 4 — тонкий слой мелких кристаллов; 5 — зона столбчатых кристаллов; 6—зона дезориентированных крупных кристаллов.
Сталь после изготовления разливают в чугунные изложницы. Это очень ответственная операция, так как от правильного выполнения ее во многом зависит качество металла в слитке. Дефекты, встречающиеся в прокате, чаще всего возникают в стальном слитке при разливке и затвердевании стали.
На фиг. 16 показана структура стального слитка. При прокате из слитков различных профилей дефекты большей частью сохраняются, удлиняясь вдоль проката.
На фиг. 17 показаны различные профили проката, поступающие на машиностроительные заводы и строительство.
63
2 Металлургические дефекты стали Таблица 22
Название и краткая характеристика дефекта Влияние дефекта на качество полуфабриката или готовой детали
1 1 В » Пористость Обнаруживается в виде точек на попереч-. . а ных макрошлифах и нитевидных прослоек в ’ изломах. Является следствием нарушения тех- пологи и разливки ’-Л:. ф 7 дЯмН-Г' Уменьшает прочность и вязкость металла
Jg Газовые пузыри л'Ж Образуются при выделении газов (кисло- рода, азота, водорода) в процессе кристаллизации металла. При прокате поверхностные газовые пузыри могут завариваться Снижают прочность и вязкость металла
Филинов и Фнргср
Л И К 8 8 Я К S
Неравномерное распределение составных частей сплава. Образуется при замедленной скорости затвердевания из-за плохой взаимной растворимости элементов, входящих в сталь
Вызывает неоднородность свойств различных частей слитков н отливок
Флокены
Мелкие трещины овальной или круглой формы наподобие хлопьев снега. Образуются вследствие насыщения стали водородом
Совершенно недопустимый порок в изделиях. Металл, пораженный флокенами, должен быть забракован
Продолжение табл. 22
Название и краткая характеристика дефекта
Влияние дефекта на качество полуфабриката или готовой детали
Ковочные трещины
Образуются при неправильной ковке быстрорежущих или других высоколегированных сталей; имеют крестообразную форму, создают рыхлость в Центре заготовки
Наличие ковочных трещин делает материал не пригодным для изготовления деталей. Такой материал необходимо переплавить
Внутренние трещины в высокохромистых сталях
Образуются при быстром охлаждении слитков или заготовок, часто имеют концентрическую форму
Рванины
Возникают по углам заготовок при прокате или ковке малопластичного металла вследствие поверхностных дефектов слитка, а также при перегреве металла под прокат или ковку
Материал с внутренними трещинами не пригоден для изготовления деталей
При наличии дефекта глубиной менее половины припуска на механическую обработку он удаляется вырубкой или зачисткой и не влияет на качество изделия
Продолжение табл. 22
Название и краткая характеристика дефекта Влияние дефекта на качество полуфабриката или готовой детали
Щ|М| 1 Неметаллические fi включения Образуются в процессе раскисления ме-талла при плавке или вследствие попадания огнеупоров и шлака в жидкий металл. Встречаются в виде сульфидов, окислов, нитридов и т. п. Нарушают сплошность металла и ослабляют его прочность, особенно при повторных знакопеременных нагрузках
Волосовины
Тонкие трещины на поверхности заготовок. Образуются при прокате из несплошностей стального слитка, а также вследствие образования при прокате складок
Недопустимый вид брака на деталях ответственного назначения при наличии большого числа волосовин и значительной их протяженности
Шиферность
Появляется вследствие ликвации некоторых элементов (фосфора и др.), образуя древовьд
ный излом
Риски и царапины
Образуются при прокате и холодной протяжке из-за неровностей и других_ ДеФект0В на арматуре прокатных станов и фильерах
Несколько снижает механические свойства металла
Удаляются зачисткой и на качество изделий не влияют
chipmaker.ru
ГЛАВА IV
ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА СТАЛИ
КЛАССИФИКАЦИЯ СТАЛЕЙ
Стали обычно классифицируются по следующим признакам: по способу производства, химическому составу, назначению, структуре и по качеству.
По способу производства различают стали: мартеновскую; бессемеровскую или томасовскую; электросталь; тигельную сталь.
По назначению стали подразделяются на конструкционную, инструментальную и сталь с особыми свойствами.
В группу конструкционных сталей входят марки сталей, применяемые при производстве деталей машин и в строительстве. К инструментальным относятся марки сталей, применяемые при производстве режущего, мерительного и штампового инструмента. Стали с особыми свойствами используют главным образом в тех отраслях производства, где требуются особые физические или механические свойства материала. Например, нержавеющие стали, как правило, применяют в химическом машиностроении, жаропрочные в паротурбостроении и т. д.
Однако нередко конструкционные стали применяют при производстве инструмента, а инструментальные стали — при изготовлении деталей машин; это же относится и к сталям с особыми свойствами.
В основу классификации по структуре положена характеристика структуры стали, образующейся при нормализации образцов 025 мм. Стали можно разделить на следующие группы: стали перлитного класса; стали аустенитного класса; стали ферритного класса; стали мартенситного класса; стали карбидного класса.
К перлитному классу относятся все углеродистые стали, а также легированные при суммарном содержании легирующих элементов до 6—7 %.
К аустенитному классу относятся стали с большим количеством (до 30%) легирующих элементов, снижающих критические точки Асх и Ас3 (никель, марганец), а также сложнолегированные стали, содержащие никель, хром и другие элементы. Содержание углерода в таких сталях колеблется в широких пределах.
К ферритному классу относятся стали, легированные большим количеством элементов, повышающих критические точки Лгт и Ася (хром, кремний). Содержание в них углерода незначительно.
71
К мартенситному классу относятся стали, легированные большим количеством различных элементов (хром, никель и др.). Содержание углерода повышенное.
К карбидному классу относятся стали, содержащие большое количество элементов, образующих с углеродом стойкие карбиды (хром, вольфрам, ванадий и др.) при наличии большого (около 1%) количества углерода. При затвердевании слитков такой стали в структуре образуются крупные первичные карбиды.
При классификации стали по качеству (табл. 23) учитывается главным образом содержание в стали вредных примесей — серы и фосфора. Наименьшее количество вредных примесей содержит высококачественная сталь: сумма серы и фосфора не более 0,06%; в стали обыкновенного качества сумма серы и фосфора может быть до 0,1%..
Таблица 23
Классификация стали по качеству
Группа Наименование группы стали Обозначение Характеристика стали
1 Сталь обыкновенного качества (торговая) т Углеродистая сталь для применения в строительстве и изготовления неответственных деталей и др.
2 Сталь качественная к Мало- и среднелегированная конструкционная сталь, рессоропружинная и др.
3 Сталь повышенного качества ПК Мало- и среднеуглеродистая, котельное железо, проволока, оси вагонов, бандажи и др.
4 В ысококачественная сталь вк Углеродистая и легированная сталь для шарико- и роликоподшипников, инструментальная сталь для режущего инструмента
МАРКИРОВКА И ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ СТАЛЕЙ
Маркировка углеродистых сталей. Стали обыкновенного качества согласно ГОСТ обозначаются сочетанием букв и цифр. Буква указывает на способ приготовления стали: М — сталь мартеновская, Б — сталь бессемеровская. Цифра обозначает примерный предел прочности стали, уменьшенный в 10 раз.
Пример. М Ст. 4 — сталь мартеновская обыкновенного качества; значение предела прочности 40—50 кГ/мм.'1. Б Ст. 3 — сталь бессемеровская обыкновенного качества; значение предела прочности 30—40 кГ/мм1.
При маркировке углеродистых качественных сталей цифра обозначает среднее содержание углерода в сотых долях процента 72
Пример. Сталь 20 — качественная углеродистая сталь, содержащая в среднем 0,20% углерода. Сталь 45 — качественная углеродистая сталь, содержащая в среднем 0,45% углерода.
Маркировка инструментальных углеродистых сталей отличается от маркировки качественных конструкционных сталей. Перед цифровым обозначением у таких сталей стоит буква У. Цифровое обозначение указывает на содержание углерода в десятых долях процента.
Пример. Сталь У7 — сталь инструментальная качественная с содержанием 0,7% углерода. Сталь У10 — сталь инструментальная качественная с содержанием 1% углерода.
Маркировка легированных сталей. Марки сталей согласно ГОСТ обозначаются сочетанием букв и цифр. Буквы указывают наличие в стали специальных легирующих элементов (табл. 24).
Таблица 24
Условные обозначения химических элементов при маркировке стали
Углерод Марганец Кремний Хром Никель Молибден Вольфрам Ванадий 1 Алюминий 1 Титан о Медь
Обозначения элементов, принятые при маркировке стали У Г С X Н М в Ф ю т р Л
Цифры, стоящие непосредственно после буквы, указывают примерное процентное содержание соответствующего легирующего элемента в целых единицах, а цифра 1 после буквы или отсутствие цифры обозначает, что содержание соответствующего легирующего элемента составляет примерно 1%. Цифра, стоящая перед буквами, указывает содержание углерода в сотых долях процента. Если перед буквами нет цифры, это значит, что содержание углерода составляет примерно 1 %.
Пример. Сталь 20Х — хромистая сталь с содержанием 0,20% углерода, <=s 1% хрома.
Сталь 12ХНЗ — хромоникелевая сталь с содержанием 0,12% углерода, sl°/o хрома, оЗ% никеля.
Сталь ХВГ — хромовольфрамомарганцовистая сталь с содержанием =sl% углерода, <®1% хрома, <=s 1% вольфрама и 1% марганца.
Высококачественная сталь маркируется дополнительно буквой А, например сталь 20ХНЗА и т. д.
Маркировка марок стали по SAE *. В отечественной, а также в иностранной литературе приводится цифровое обозначение марок сталей обществом SAE. \
1 Общество американских автомобильных инженеров.
73
chipmaker.ru
Первая цифра согласно этой стали:
классификации обозначает сорт
1 — углеродистая сталь;
2 — никелевая сталь;
3 — хромоникелевая сталь
4 — молибденовая сталь;
5 — хромовая сталь;
6 — хромова на диева я сталь;
7 — вольфрамовая сталь
8 — кремнемарганцовая сталь.
Вторая цифра обозначает примерное содержание главного легирующего элемента в стали в процентах; две последние цифры обозначают десятые и сотые доли процента примерного содержания углерода в стали.
Пример. В стали марки 1045 цифры обозначают: 1 углеродистая сталь; 0 — специальной легирующей примеси нет; 45 — содержание углерода 0,45%.
В стали марки 5140 цифры обозначают: 5 — хромовая сталь; 1 — количество хрома в стали около 1%; 40 — содержание углерода 0,40%.
В табл. 25 дано сравнение маркировки по SAE и обозначений стали по ГОСТ. В табл. 26—29 приведены химические составы стали отечественных марок.
Таблица 25
Обозначение некоторых марок стали no SAE и соответствующих им марок стали по стандартам СССР
Обозначение стали по SAE Отечественные марки стали Обозначение стали no SAE Отечественные марки стали
1010 08—10 Т1335 35Г2
1015 15 Т1340 40Г2
1020 20 Т1345 45Г2
1025 25 Т1350 50Г2
1035 30—35 5120 15Х; 20Х
1040 40 5140 40Х; 38ХА
1045 45 5150 45Х; 50Х
1050 50—55 4120 20ХМА
1060 60 Х4130 ЗОХМА
1015 15Г; 20Г 4140 35ХМА
1030 зог 6115 15ХФ; 20ХФА
1040 40Г 6140 40ХФА
1050 50Г 6150 50ХФА
1060 60Г
74
<3
а
Химический состав конструкционных сталей (в %) по ГОСТ 1050—60 и 4543—61
Прочие CQ СО Я Ю XQ 1Г О ОС 1 1 1 1 1 I 1 I II 1 I | 1 | | о | | О 1 С сч сч е о ос о ОС о’ о с > 1
Z лоооооооооооооо Члсойлмлсососоммсопл ёсТоаГсГоооооооооо 1 и V/ V/ V/ V V/ V/ V/ V/ V/ V/ V/ V/ V/ V/ <0,40 0,40 0,40 о о о о
и Smmooooc: — СО СО СО СО СО к 0 0*00000 о V/ V/ V V V V С с ООООООО_ еососоеосососо-? о о’ о* о о о* о J VVVVVVVE с 0,70-1,00 0,70-1,00 0,80-1,10 1,00-1,30 0,80-1,10 0,80-1,10 0.80—1.10 0,80—1,10
р (не более) ооооооооооооооо 1 o’ OQOOOOOOOOOOOO 0,04 0,04 0,04 0,04 0,04
S (не более) кОЮьОЩЮтОЮЮЮЮЮШЮ LO LO ооооооооооооооо 1 1 о о о" О О о о о о о о о о о о о о оо 0,045 0,045 0,045
Мп <0,2 0,25—0,50 0,35-0,65 и,60—и,00 0,35—0,65 0,5 -0,80 0,5 —0,80 0,5 -0,80 0,5 -0,80 0,5 -0,80 0,70-1,00 0,70-1,00 0,70-1,00 0,7 -1,00 0,9 -1,20 0,40-0,70 0,40-0,70 0,50-0,80 0,50-0,80 Л КЛ—л ял 0,50—0,80 Л ЯЛ—п ял О о 00 00 о о А А L© 1© О о
СЮ <0,03 0,03 0,17—0,37 U,l/—и,л 0,17-0,37 0,17—0,37 0,17-0,37 0 17—0.37 0,17—0,37 0,17-0,37 0,17-0,37 0,17-0,37 0,17-0,37 0,17-0,37 0,17-0,37 0,17-0,37 0,17-0,37 0,17-0,37 0,17-0,37 П 17—0 37 0,17-0,37 Л 17—Л 37 с? о д с 0,17-0,37
и <0,05 0,05-0,012 0,07-0,15 U,12—U.2U 0,17-0,25 0,27—0,35 0,37-0,45 0.42—0.50 0,47-0.55 0,60—0,70 0,12—0,20 0,17-0,25 0,35-0,45 0,45—0,5$ 0,60-0,70 0.12—1.17 0,12-0,17 0,15—0,25 0,34-0,42 П 97—П 33 1© Lf О с 1 1© ь-ео с Г о* с о •1 § с 0,45-0,55
Марка стали 05 ' 08 10 19 20 30 40 45 50 65 15Г 20Г 40Г 50Г 65Г 15ХА 15ХР 20Х 38Х ЗОХРА / 40 X 40ХР 45 X 50Х
75
Продолжение табл. 26
Марка стали С Si Мп
10Г2 0,07—0.15 0,17—0,37 -1,6
30Г2 0,25-0,35 0,17—0,37 1,4 -1,80
40Г2 0,36-0,44 0,17—0,37 1,4 -1,80
45Г2 0.41—0,48 0,17-0,37 1,4 -1,80
50Г2 0,46—0,55 0,17—0,37 1,4 -1,80
20 X Г 0,15—0,25 0,17—0,37 0,9 —1,20
40ХГ 0,35-0,45 0,17—0,37 0,90—1,20
18Х ГТ 0,16—0,24 0,17—0,37 0,80-1,10
20ХГР 0,18—0,24 0,17—0,37 0,70-1,00
ЗОХ ГР 0,37-0,45 0,17—0,37 0.70—1,00
40 X С 0,37—0,45 1.20-1,60 0,30—0,60
35СГ 0,31—0,39 1,10—1,40 1,10—1,40
15ХМ 0,11—0,18 0,17—0,37 0,40—0,70
20 ХМ 0,17—0,25 0,17-0,37 0,40—0,70
35 ХМ 0,32—0,40 0,17—0.37 0,40—0,70
38.ХВА 0,35—0,42 0.17—0,37 0,25—0,50
15 ХФ 0,12-0,18 0,17-0,37 0,40—0,70
20ХФ 0,17—0,23 0,17—0,37 0,50—0,80
40ХФ 0,37—0,44 0,17—0,37 0.50—0,80
50 ХФ 0,46—0,54 0,17—0.37 0,50—0,80
20НМ 0,17—0,25 0,17—0,37 0,40—0,70
20ХН 0,17—0,23 0,17—0,37 0,40—0,70
S (не более) р (но бо лее) Сг Ni Прочие
— — <0,25
0,045 0,04 <0,30 <0,30 —
— — <0,25 —
— — <0,25 —
— — <0,25 —-
— 0,9 —1,20 <0,40 —
— — 0,90—1,20 — —
— — 1,0 -1,30 0,40 0,06 —0,15 Т1
— — 1,80-1,20 — 0,002—0,005 В
— — 0,80—1,10 — 0,002—0.005 В
— — 1,30—1,60 0,40 —
— — <0,25 — —
— — 0,80-1,10 — 0,40 —0,55 Мо
— — <0,30 1.50—2,0 0,20 -0,30 Мо
— — — 0.15 -0,25 Мо
— — 0,90—1,30 — 0,50 —0,80 W
— — 0,80-1,10 0,40 0,10 —0,20 Д’
— — 0,80—1,10 0,40 0.10 —0,20 V
— — 0,80-1,10 0,40 0.10 —0,20 V
— — 0,80—1,10 0,40 0.10 —0,20 V
— — <0,30 1,50—1,90 0,20 —0,30 Мо
— 0,45-0,75 ..... .. 1,00-1,40
chipmaker.ru
40 ХН 0,36-0,44 0,17—0,37 0,50—0,80
50 ХН 0.46—0,54 0,17—0,37 0,50-0,80
12ХН2 0,09—0.16 0,17-0,37 0,30-0,60
12ХНЗЛ 0,09—0,16 0,17—0,37 0,30-0,60
12Х2Н4А 0.09—0.16 0,17—0,37 0,30-0,60
12Х2ИЗМ 0,10-0,17 0,17—0,37 0,30-0,60
20Х2Н4А 0.16—0,22 0,17—0,37 0,30-0,60
20Х ГСЛ 0,17-0,23 0,90—1,20 0,80—1,10
ЗОХ ГС 0,28-0.35 0,90—1,20 0,80-1,10
ЗОХГСНА 0,27—0,34 0,90—1,20 1,0—1,30
15ХГНТ 0,12—0,18 0,17—0,37 0,70—1,0
18ХГН 0,16-0,22 0,17—0,37 0,70—1,0
ЗОХ ГН А 0.28-0,35 0.17—0,37 0,60—0,90
30Х2ГН2 0,26—0,34 0,17—0,37 0.80—1,10
ЗОХНВА 0,27—0.34 0.17—0,37 0,30—0,60
40ХНВА 0,37—0,44 0,17—0,37 0,50—0,80
40ХНМА 0,37-0.44 0,17-0,37 0,50—0,80
30Х2НВА 0,27—0,34 0.17—0,37 0,30—0,60
30Х2НВФА 0,27—0,34 0,17—0,37 ' 0,30-0,60
20Х ГИФА 0,17—0.24 0,17-0,37 0,25—0,55
38ХЮ 0,35-0,43 0,17-0,37 0,20—0,50
38ХМЮА 0,35-0,43 0.17-0,37 0,30—0,60
38ХВФЮ 0,35-0,43 0.17-0,37 0,20-0.40
0,45-0,75 1,00—1,40
— 0,45—0,75 1,00—1,40 —
— — 0,60-0,90 ' 1,50-1,90 —
— — 0,60-0,90 2,75-3,15 —
— 1,25-1,65 3,25—3,65 —
— 1,45-1,75 2,75—3,25 0,2—О.ЗМо
— 1,25-1,65 3,25—3,65 —
— — 0,80—1,10 < 0,40 —
— — 0,80-1,10 0,40 —
— 0,90—1,20 1,40—1.80 —
— — 0,70—1.00 1,40—1,80 0,06—0,2Т1
— — 0,40—0,80 0,40-0,70 —
— — 0,90—1,20 0,3-0,60 —
— 1,40-1,70 1,40—1,80 —
— 0,60—0,90 1,25—1,65 0,50-0.80W
— 0,6-0,90 1,25-1,65 0,8—1.20W
— — 0,60—0,90 1,25-1,65 0,15—0.25МО
— 1,60—2,00 1,40—1,80 1,20— 1.60W
— 1,60—2,00 1,40—1,80 1,20—1.60W
— 0,70—2,10 3,75-4,15 0,15—0,3V
— 1,50—1,80 — 0,50—0.80А1
— — 1,35—1,65 - 1 0,15—0,25Мо 0.70-1.10А1
0,20—0.40W
— — 1,50—1.80 — 0.40-0.70А1 . 0,10—0,20V
Химический состав нержавеющих и кислого
Марка стали С S1 Мп S
новое обозначение старое обозначение
1X13 2X13 3X13 4X13 , Х14 Х17 Х25 У 1Х17Н2 Х18Н9 ЭЖ1 ЭЖ2 эжз ЭЖ4 ЭИ241 Ж17 ЭИ 181 ЭИ268 ЭЯ1 <0,15 0,16—0,24 0,25—0,34 0,35—0,45 <0,15 <0,12 <0,20 0,11—0,17 <0,14 <0.6 <0,6 <0.60 <0,60 <0,70 <0,80 <1.0 <0,80 <0,80 0.6 0,6 0.60 0.60 0,70 0,70 0,80 0,80 2,00 <0,03 <0,03 <0,03 <0,03 0.2—0,4 <0,03 <0,03 <0,03 <0,03
- 1
Таблица 27
стойких сталей (в %) по ГОСТ 5632—61
р Сг Ni W V Мо
<0,035 12,0—14,0 <0,60 — — —
<0,035 12,0—14,0 <0,60 — —
<0.035 12,0—14,0 <0,60 — —
<0,035 12,0—14,0 <0,60 — —
<0.035 13,0—15,0 <0,60 — —
<0,035 16,0—18,0 <0,60 — —
<0,035 23,0—27.0 <0,60 — —
<0,035 16,0—18,0 1,5—2,5 — —
<0,035 17,0—20,0 8,0—11,0 — —
Химический состав окалиностойких и жаропроч
Марка стали С Si Мп S (не более)
новое обозначение старое обозначение
Х23Н18 ЭИ417 <0,20 <1,0 <2,0 0,030
Х20Н80 ЭХН80 <0,15 <0.50 <1.50 0,025
4Х10С2М ЭИ107 0,35—0,45 1,9—2,6 <0,7 0,030
3X13H7C2 ЭИ72 0,25—0,37 2.0—3,0 <0,7 0,030
4Х14Н14В2М ЭИ69 0,40—0,50 <0,8 <0,7 0,030
1Х14Н14В2М ЭИ257 <0,15 <0.8 <0,7 0,030
Х14Н14СВ2М ЭИ240 0.40—0.50 2,75—3,25 <0,7 0,030
4Х15Н7Г7Ф2МС ЭИ388 0,38—0.47 0,90—1,40 6,00—8,0 0 02
4Х12Н8Г8МФБ ЭИ481 0,34—0.40 0,30—0,80 7,50—9.50 0,03
ХИ75МБТЮ ЭИ602 <0,08 <0,80 <0,40 0.012
ХН38ВТ ЭИ703 0,06—0.12 <0,80 <0,70 0,02
X Н70ВМТЮ ЭИ617 <0,12 <0,60 <0,50 0,009
ХН78Т ЭИ435 не >0,12 не >0,8 ие >0,7 0,03
ХН77ТЮ ЭИ437А не >0,06 не >0,6 не >0,4 0,03
ХН77ТЮР ЭИ437Б <0.06 <0.6 <0,4 0.03
78
Т аб лица 28
ных сталей и сплавов (в %) по ГОСТ 5632—61
р (не бо_ лее) ” Сг Ni W V Мо Прочие
0,035 - 0,030 0,030 0,030 0,030 0,030 0,030 0,045 0,035 0.02 0,03 0,015 0,02 0,02 0,02 22,0—25,0 20—23,0 9,0—10,5 11,5-14.0 13,0—15,0 13,0—15,0 13,0—15,0 14,0—16,0 11,5—13,5 19.0—22,0 • 20,0—23,0 13,0—16,0 19,0—22.0 19.0—22,0 19,0—22,0 17,0—20,0 75,0—78,0 <0.5 6,0—7,5 13,0—15,0 13,0-15,0 13,0—15,0 6,0—8,0 7,0—9,0 Остальное 35,0—40,0 Основа То же » » 2,0—2,75 2,0—2,75 1,75-2,75 2.5—3,50 5,0—7,0 1,5-1,90 1,25-1,55 0,1—0,5 0.7—0,9 0,25—0,40 0,45—0.6 0,25—0.40 0,65—0.95 1,10—1.40 1,8—2,3 2,0—4,0 Остальное Fe 0,25-0,50 Nb 0,35—0,75 Al 0,35—0,75 Ti 0,9—1,3 Nb 0,2 Cu 8.0 Fe ( <0.50 Al 2 0,7—1,2 Ti ( Остальное Fe t 1,7—2,3 Al 1,8—2.3 Ti 0,07 Cu <5,0 Fe 0,02 Nb <0,02 В 0,15—0.35 Ti ( 2,3—2,7 Ti I 0.55—0,95 Al ( 2,3-2,7 Ti | 0.55—0,95 Al
79
chipmaker.ru
Таблица 29
Химический состав сталей, npt еняемых в котлотурбостроении (в %)
Марка стали С Si Мп Сг N1 W V Nb Mo Ti Прочие
новые старые
25Х2М — 0,17—0,37 0,17—0,37 0,4—0,7 1,50—1,80 __ 0,15—0,3 — 0,2—0,3 — 0,25 Си
34 ХМ — 0,3—0,4 0,17—0,37 0,4—0,7 0,9—1,3 <0,5 — — 0,2—0,3 — —
15ХМА — 0,1—0,18 0,17—0,37 0,4—0,7 0,8—1,1 <0,3 — — — 0,4—0,55 — 0,25 Си
15Х11МФ — 0,11—0,18 <0,5 <0,6 10,0—11,5 <0,6 — 0,25—0,4 — 0,5—0,7 — —
1Х14Н14ВМ2 ЭИ257 <0,15 <0,8 <0,7 13,0—15,0 13,0—15,0 2,0—2,75 — — 0,45—0,6 — —
— ЭИ723 0,22—0,3 0,17—0,37 0,5—0,8 2,1—2,50 — — 0,3—0,5 — 0,9—1,1 —
2X13 2X13 0,16—0,24 <0,6 <0,6 12,0—14,0 <0,6 — — — — — —
ХН35ВТ (ЭИ612) <0,12 До 0,5 1,0-2,0 14,0—16,0 34,0—38,0 2,8—3,2 — — — 1,1—1,4 —
ХН80ТБЮ (ЭИ607) <0,07 <1,0 <1,0 15—17,0 Остальное — — 1,0—1,5 — 1,7—2,1 0,5—1,0 Al 2,0 Fe
— ЛАЗ 0,12—0,18 <0,55 <1,0 13—15,0 13,0—15,0 1,3—1,8 0,4—0,6 0,3—0,5 1,6—2,2 0,1—0,30 —
Критические точки не
| Марка стали Лец Ас„ Л Г, Ar„
10 730 875 680 855
17 735 863 685 840
20 735 855 680 835
30 735 812 675 796
35 730 802 691 791
40 727 788 688 727
(45 , 725 770 690 720
50 720 760 690 720 <
65 727 752 696 730
15Г 735 863 685 840
20Г 736 853 681 834
40Г 726 790 689 768
50Г 726 774 689 754
65Г 724 750 694 721
10Г2 720 830 620 710
30Г2 718 804 627 727
35Г2 713 784 630 710
40Г2 710 780 627 710
80
Таблица 30
которых марок сталей .
Ларка стали А^ Acg Лг4 * Агг
45Г2 711 765 626 704
50Г2 711 765 626 704
15Х 766 838 702 799
20Х 765 838 700 798
40Х 743 782 693 730
45Х 721 771 660 693
50Х 721 771 660 692
20ХН 735 805 660 790
40ХН 735 768 660 701
50ХН 735 755 660 690
20ХГ 765 838 700 798
40ХГ 740 820 — —
37ХС 763 810 680 755
40ХС 765 810 680 725
20ХМ 743 843 504 746
ЗОХМА 755 805 675 765
35ХМА 755 800 695 750
20ХФ 768 840 704 782
Филинов и Фнргер
81
chipmaker.ru
Продолжение табл. 30
Марка стали ЛСд Ас, Art * Лг3 1 Марка стали Ас, Ас, Лгд •Аг,
40ХФА 755 790 700 745 12ХН2 732 795 671 768
50ХФА 752 788 '688 746 12ХНЗА 715 773 659 726
18ХГТ 740 825 650 730 20ХНЗ 700 760 650 630
18ХГМ 710 820 620 740 12Х2Н4А 720 780 575 660
18ХНВА 700 810 — — 40ХНМ 732 774 — 469
18ХНМА 700 800 400 til 25ХНВА 700 720 — —
СВОЙСТВА И НАЗНАЧЕНИЕ СТАЛЕЙ
Свойства сталей зависят от их состава и термической обработки, с помощью которой можно одной и той же стали придавать различные свойства.
Режим термической обработки и свойства стали главным образом определяются содержанием в ней углерода.
Влияние легирующих эле
Введение в сталь специальных легирующих элементов существенно влияет на смещение критических точек как по температуре, так и по составу (табл. 30). Это смещение тем значительнее, чем больше введено легирующих элементов. Кроме того, легирующие элементы сильно влияют на закаливаемость и прокаливаемость стали, а также изменяют ее физико-механические и технологические свойства (табл. 31).
Таблица 31
ментов на свойства стали [12]
Наименование элемента Температура нормализации, Отжига и закалки Твердость и прочность Прокаливаемость
Алюминий Заметно повышается Повышаются незначительно Понижается
Ванадий Повышается Повышаются —
Вольфрам То же То же Увеличивается
Кобальт Мало влияет Повышаются незначительно Уменьшается
Кремний Повышается Повышаются Увеличивается
Марганец Понижается То же То же
Молибден Повышается » Сильно увеличивается
Никель Понижается » Увеличивается
Ниобий Повышается Понижаются —
Титан Значительно повышается Повышаются Незначительно —
Хром Повышается Повышаются Увеличивается
82
Склонность к перегреву Пластичность Прочность при высоких температурах Склонность к отпускной хрупкости
Уменьшается При малом содержании незначительно повышается Мало влияет Увеличивается
Значительно Повышается То же —-
Уменьшается При содержании <1% повышается Значительно повышается Уменьшается
Мало влияет Мало влияет Незначительно повышается —
То же Понижается То же -—
Незначительно увеличивается Снижается у средней и высокоуглеродистой стали, не снижается у малоуглеродистой стали Мало влияет Увеличивается
Мало влияет Повышается при содержании до 0,5—0,6% Повышается Уменьшается
То же Незначительно повышается Мало влияет —
— Повышается — Незначительно уменьшается
Уменьшается Повышается незначительно Мало влияет —
Незначительно уменьшается Не снижается при содержании до 1,5% Повышается Увеличивается
83
chipmaker.ru
Одна группа легирующих элементов образует с углеродом химические соединения — карбиды, другая группа — твердые растворы с железом. Атомы этих элементов распределяются в кристаллической решетке среди атомов железа.
К группе карбидообразующих элементов относятся Ni, Si, Ст, W, Mo, V, Мп и др., к другой группе — Ni, Si и др.
Почти все легирующие элементы смещают точку S на диаграмме состояния железо — углерод влево, т. е. понижают количество углерода в легированном перлите.
По влиянию на температуру критических точек легирующие элементы также могут быть разделены на две группы. Элементы Ni, Мп снижают критические точки, а Ст, W, Mo, V, Si повышают их.
Химический состав стали определяет область ее применения (табл. 32).
Таблица 32
Примерное назначение марок сталей
Марка стали Назначение
08 ю J 20 \/ 25 35, 40, 45 50 Л е г и р о 20ГА ЗОГА 65Г Углеродистые стали Шайбы, прокладки, хорошо штампуемые мелкие детали Рубашки цилиндров жидкостного охлаждения. Цементируемые детали, работающие на истирание, фрикционные диски, направляющие втулки, малонагруженные винты, шайбы Подкосы, наладки узловых соединений. Малоответствеи-ные штампуемые и сварные детали Малонагруженные цементируемые ролики, шестерни, шлицевые валики, упоры, пальцы, оси колодок автомашин, пальцы рулевой тяги, поршневые пальцы, секторы рычагов и другие детали, работающие на истирание Болты, гайки и другие крепежные изделия Гильзы цилиндров, литье. Неответственные поковки, противовесы коленчатых валов Коленчатые валы, кулачки для токарных патронов, шпонки. Валы и шпиндели, работающие в подшипниках качения, шлицевые валики, болты крепления автомашин Тросы, пружины, кирки, молотки, валики коробок скоростей ванные конструкционные стали Заклепки Ленты Шайбы Гровера, цаиги, пружины, пружинящие кольца
84
Продолжение табл. 32
Марка стали Назначение
15ХА Детали, подвергаемые цементации, шестерни коробок скоростей, шпиндели, работающие в подшипниках скольжения, червяки, плунжеры, закаленные направляющие копиры. Детали, работающие при больших скоростях и нагрузках с трением
38ХА Втулка винта, болты, шпильки, гайки. Шестерни, работающие при больших скоростях и нагрузках при отсутствии сильных ударов
45ХА Цилиндры мощных авиамоторов. Сильно нагруженные валы и шпиндели в подшипниках качения, шестерни, работающие при повышенных изгибающих нагрузках н малых скоростях. Муфты, шпиндели, валики и оправки, работающие на трение, роторы гидронасосов
ШХ15 Шариковые и роликовые подшипники. Статоры лопастных насосов, копиры, собачки храпового механизма, вальцы, веретена, эксцентрики и кулачки автомашин и детали, сильно нагруженные и работающие на износ
13Н2А Распределительные валики, наконечники клапанов
• 12ХНЗА Цементируемые детали, пальцы поршней и др.
Сильно нагруженные, работающие при больших скоростях и ударных нагрузках шестерни, шпиндели, валы, червяки, кулачковые муфты
13Н4А / Цементируемые валики, конические шестерни
12Х2Н4А / Цементируемые ответственные шестерни, разные валики, поршневые пальцы, оси, ролики
20ХНЗА / Цементируемые болты, шпильки, втулки, шестерни, валики
37XH3A Шестерни, барабаны, валики, втулки
40ХНМА Коленчатые валы, валы винта, ответственные болты, шпильки, детали винта
< 13ХНВА / Цементируемые шестерни
- 18ХНВА ✓ Цементируемые детали, коленчатые валы, валы редуктора, шестерни, шатуны, ответственные болты и шпильки
25ХНВА Шатуны, силовые шпильки
20ХМА Сварочная проволока
ЗОХМА Заклепки, детали конструкции
40ХФА Ответственные детали машин
50ХФА Пружины
20ХГСА Присадочный материал при сварке
85.
Продолжение табл. 32
Марка стали Назначение
25ХГСА Сварные детали и конструкции из листов и труб
35ХГСА Стальные отливки, детали шасси и крепления
38ХМЮА Азотируемые детали, шестерни, гильзы цилиндров, валики,
ролики Нержавеющие стали
Х13 Нержавеющие болты, гайки, шпильки, детали приборов, поплавки бензобаков и турбинных лопаток, столовая посуда
2X13 Болты, винты, лопатки, клапаны, клапанные седла, штоки паровых турбин
3X13 Детали, работающие при высоких напряжениях: нержавеющие пружины, шестерни, части насосов, пружинящий хирургический инструмент
4X13 В термически обработанном виде для изделий, от которых требуется большая твердость (нержавеющие подшипники, шариковые подшипники, режущий хирургический инструмент)
Х17 Оборудование азотнокислых заводов (баки для кислоты, трубопроводы и пр.), а также предметы домашнего обихода и кухонная утварь, оборудование пищевой промышленности
Х28 Аппаратура, детали, трубы пиролизных установок, теплообменники Кислотоупорные стали
Х18Н9 Изделия, работающие в агрессивных средах
Х18Н9Т Выхлопные трубки, коллекторы, сопловые аппараты и детали, работающие при температуре до 900° С
Х25Н15 Сварочная проволока и трубы, работающие в ле нагруженном состоянии при высоких температурах
Х25Н20 Сварочная проволока, печные конвейеры. Установки для пиролиза газов е
Х18Н25С Изделия, работающие в нагруженном состоянии при температуре до 1000° С (ящики для цементации детали печных конвейеров)
Окалиностойкие и жаропрочные стали
Х14Н14В Выпускные клапаны мощных авиационных моторов, впускные клапаны, лопатки газовых турбин и турбокомпрессоров, трубы прямоточных котлов
Х14Н14СВ; ЭИ240 Седла выпускных клапанов
Х10СМ Выпускные и впускные клапаны
86
Продолжение табл. 32
Марка стали Назначение
Х12М ЭН86 ЭН72 4Х10С2М 1Х12СЮ Х25Т Х20Н14С2 У г л е р У4; У5 У7 У8 У9 У12 У13 У7А У8А У9А - У10А У ЮГА У12А У13А Впускные клапаны маломощных моторов, впускные клапаны любых моторов, седла клапанов, наконечники штоков То же Впускные клапаны мощных моторов Клапаны моторов Клапаны автотракторных моторов и различных деталей Аппаратура, детали, чехлы термопар Печные конвейеры, ящики для цементации од истые инструментальные стали Обработка мягкой стали, древесины и других мягких материалов Инструменты, подвергающиеся ударам и толчкам, при средней твердости обрабатываемого материала Тисочные губки, зубила для угля, зубила по камню Зубила для работ по каменным породам н инструмент Инструмент с большой твердостью, не подвергающийся ударам Резцы по металлу с большой твердостью, бритвы, шаберы, волочильный инструмент, сверла, инструмент для обработки твердого камня Инструменты, подвергающиеся ударам н толчкам, при средней твердости обрабатываемого материала, кузнечные кувалды, слесарные молотки, гладилки плотничного инструмента Инструменты с повышенной твердостью и достаточной вязкостью, подвергающиеся ударадо Инструмент с высокой твердостью и вязкостью, дыропробивные штемпели, кернеры, деревообделочный инструмент Инструмент, не подвергающийся сильным ударам (токарные и строгальные резцы, волочильные кольца, сверла и метчики, развертки, плашки, фасонные штампы, ножи для бумаги) Пилы поперечные, ленточные по дереву и металлу и ручные ножовки Тот же инструмент, что из стали У12 Инструмент, не подвергающийся ударам
87
chipmaker.ru
Продолжение табл. 32
Марка стали Назначение
Лети; Х12 /хг X; Х09 9Х Х05 7X3; 8X3 7Х 9ХС В1 В2 Ф 85ХФ; 8ХФ ХВ5 ЗХВ8 4ХВС 5ХВС; 6ХВС 5ХВГ 9ХВГ; ХВГ 5ХНМ; 5ХГМ 6ХНМ 8СВМ )о в а н н ы е инструментальные стали Холодные штампы с высокой устойчивостью против истирания, волочильные доски, гибочные и формовочные штампы, сложные секции кузовных штампов Инструменты, которые при закалке мало деформируются (длинные метчики, калибры, лекала, плашки, фрезы) Закаливаемые машинные части (кулачки, эксцентрики и пальцы с высокой твердостью), зубила для насечки напильников, токарные, лекальные и долбежные резцы Валки холодной прокатки, клейма пробойников, холодновысадочные матрицы и пуансоны Бритвы, острый хирургический инструмент и шаберы Матрицы при горячей высадке машинных частей и болтов, формовочные и прошивные пуансоны Режущий инструмент (длинные метчики, развертки, специальные фрезы) Слесарные и круглые плашки, машинные штемпели, клейма для холодных работ, сверла, развертки, фрезы, метчики Спиральные сверла, метчики и роликовые ножи Ножовочные полотна, специальные резцы Штампы для чеканки монет, ударный инструмент для изготовления болтовых заклепочных и гаечных изделий Штемпели для холодной работы, для холодной резки металла Токарные, строгальные и специальные резцы, фрезы при средней скорости резания твердых материалов Матрицы и пуансоны, работающие в тяжелых условиях, болты и штампы цветного литья Пневматический инструмент, зубила, штампы для литья под давлением из цветных и легких сплавов Пуансоны при холодной штамповке, деревообделочный инструмент, ножницы для холодной резки металла, резьбонакатные плашки и обжимные матрицы Пуансоны для проволоки листов и холодной прошивки и для мелких штампов при горячей штамповке Резьбовые калибры, лекала сложной формы, сложные точные штампы для холодных работ Молотовые штампы падающих и паровых молотков Вставки и пуансоны для горячевысадочных штампов, работающих в тяжелых условиях Круглые плашки
88
chipmaker.ru
Начало Стечения 530- 580°
Темнокрасный 580-\ О °
Темно-вишневый 650 720° \
Вишневый 720-780°\
Светло -вишневый 780-\ 830 °
Красный 830-900°\
Светло-красный 900 \ 1050°\
Желтый 1050-\ 1150°\
Светло -желтый 1150-1250°
Велы и 1250-1300и выше
Л' стр. 89.
Светло-желтый 220°\
Желтый 230°\
Тем но -желтый 290°\
Коричневый 255°
Коричневокрасный 265°
Фиолетовый 285°\
Темно -синий 295- 310°
Светло-синий 315-5°
Серый 330°
К стр. 92.
iipmaker.ru
ОСНОВНЫЕ ОПЕРАЦИИ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ
Термической обработкой стали называется совокупность операций нагрева, выдержки и охлаждения с целью изменения структуры, твердости, износостойкости, прочности или других свойств стали.
К основным видам термической обработки стали относятся отжиг.
нормализация, закалка, отпуск, термическое улучшение, старение, обработка холодом и химико-термическая обработка.
К химико-термической обработке относятся: цементация, циани
рование, азотирование, силицирование и др.
Дтжиг. Отжигом называется процесс термической обработки, состоящий в нагреве изделий до заданной температуры, выдержке при этой температуре и последующем медленном охлаждении. Отжиг
применяется для снятия внутренних напряжений, снятия наклепа, ул чшения мёХййи^еских свойств? улу^ипс^н* 1
резании, по 'готовки структуры чля послечую ей г гмнчеркой бра-ботки.
Температура отжига обычно определяется по специальным приборам (например, по термопаре с гальванометрбм, оптическому пирометру), но при отсутствии их температуру можно определить по цветам каления (см. вклейку между стр. 88—89).
В зависимости от условий нагрева отжиг может , быть полный и неполный.
При полном отжиге нагрев изделий осуществляется до температуры, при которой получается однородный аустенит (фиг. 1). При неполном отжиге изделия нагреваются до температуры, превышающей только критическую точку Acj.
Когда отжиг производится с целью снятия наклепа (рекристаллизационный отжиг), сталь не обязательно нагревать выше критической точки. Наклеп снимают при температуре 600—650° С. Часто для ускорения процесса изделие нагревают до более высокой темпе
ратуры.
Нормализация. Этот процесс термической обработки заключается в нагреве стали на 30—50° выше верхней критической точки, выдержке для выравнивания температуры и охлаждении на спокойном воздухе. Нормализация применяется для повышения механических свойств и подготовки структурно к последующей термической обра-ботке.
Закалка. Эта операция состоит в нагреве стальных изделий до температуры, при которой получается структура аустенита, выдержке при этой температуре и резком охлаждении в воде, масле иди какой-либо другой закалочной среде, в зависимости от химического состава, объема и конфигурации закаляемых изделий. Закалка применяется для получения высокой твердости или определенных физико-механических свойств.
Различают следующие виды закалки:
1) полная и неполная;
2) изотермическая и ступенчатая;
3) с самоотпускОМ;-------------
89
r.ru
4) светлая;
5) поверхностная.
Полная закалка осуществляется путем нагрева деталей д температуры на 30—50° выше верхней критической точки (фиг. 1) выдержке при этой температуре и последующего охлаждения со скоростью, обеспечивающей превращение аустенита в мартенсит.
Неполная закалка осуществляется нагревом деталей до температуры, превышающей только первую критическую точку Ась и применяется для заэвтектоидных сталей, в которых после закалки получаются мартенсит и оставшиеся от исходной структуры частицы цементита.
При изотермической закалке стальные детали, нагретые на 30—50° выше верхней критической точки, охлаждаются в расплавленных солях с заданной температурой (250—500° С). Распад аустенита протекает при постоянной температуре; получается структура троостита или сорбита.
При ступенчатой закалке охлаждение также производится в солях, нагретых до заданной температуры, но выдержка при температуре ванны дается лишь для выравнивания температуры по сечению изделия. Структурных превращений при выдержке не происходит. Дальнейшее охлаждение ведется ускоренно для получения структуры мартенсита.
При закалке с самоотпуском, нагретые стальные детали охлаждают в воде или масле в течение времени, достаточного для завершения процесса закалки (получения в поверхностных слоях структуры мартенсита). Затем охлаждение прекращают, и за счет тепла, сохранившегося во внутренних слоях детали, происходит вторичный нагрев наружного закаленного слоя.
Светлая закалка производится нагревом деталей в защитной атмосфере и охлаждением в масле или расплавленной щелочи для защиты от обезуглероживания и окисления поверхности детали.
Поверхностная закалка осуществляется путем быстрого нагрева поверхности детали выше верхней критической точки и последующего охлаждения в соответствующей закалочной среде. Нагрев может производиться контактным способом, индукционным методом, в электролите, газовыми горелками и другими способами.
Контактный электронагрев по методу проф. Гевелинга осуществляется за счет тепла, выделяющегося в месте контакта электрода с поверхностью нагреваемой детали. Электродом при нагреве служат перемещающиеся по поверхности изделия медные ролики; охлаждение закаливаемой поверхности производится движущимся вслед за роликами душем.
Нагрев деталей в электролите происходит при пропускании постоянного электрического тока через электролит и деталь. В качестве электролита применяется 10-процентный водный раствор поваренной соли, кальцинированной соды или поташа, 90
При пропускании тока на поверхности детали образуется тонкая газовая рубашка, которая нарушает электрический контакт и вызывает нагрев поверхности детали. Напряжение тока равно 180—200 в; температура электролита 40—50° С. После нагрева детали на нужную глубину ток отключают и охлаждение происходит в электролите.
Наиболее прогрессивной закалкой является поверхностная закалка с нагревом токами высокой частоты (т. в. ч.).
Закалка т. в. ч. имеет ряд преимуществ:
1) индукционный нагрев обеспечивает высокое качество термической обработки и уменьшает обезуглероживание поверхности детали; короткое время нагрева снижает возможность перегрева стали;
2) повышаются твердость и предел усталости;
3) значительно уменьшается деформация деталей;
4) обеспечивается высокая производительность;
5) создается возможность автоматизации закалки и включения ее в поточную линию механической обработки;
6) улучшаются условия труда обслуживающего персонала.
При нагреве т. в. ч. деталь помещают в индуктор, по которому течет переменный ток высокой или промышленной частоты. При этом на поверхности детали индуктируется вихревой ток, который вызы
вает нагрев детали.
Глубина закаленного слоя зависит от частоты тока, скорости нагрева и температуры нагрева. Чем меньше скорость нагрева и выше температура, тем больше глубина закаленного слоя; чем выше частота тока, тем меньше глубина закалки.
Большие скорости нагрева, свойственные индукционному методу, приводят к получению после закалки структуры мелкоигольчатого
мартенсита.
Детали, поверхностно закаленные т. в. ч., имеют твердость на 2—3 единицы по Роквеллу больше, чем детали, закаленные обычным способом, и отличаются более высокой износостойкостью.
Отпуск стали. Отпуском называется нагрев закаленной стали ниже критической точки Асг с выдержкой при этой температуре и последующим быстрым или медленным охлаждением. Отпуск приме-няется с целью уменьшения остаточных напряжений, частичного снижения твердости,“повьшенйя вязкости и улучп/ения 'обра'баты-ваемости рёзанйёмУ 'Отпуск '~ЖдёЛиЙ~~ПрбИЗ'ЙОДЯ1Г'*В селиТрбвых или
масляных отпускных ваннах, а также в электропечах.
Различают три вида отпуска: низкий, средний, высокий.
Низкий отпуск заключается в том, что закаленные изделия нагревают до температуры 130—240° С. При этих температурах
начинается процесс выделения углерода из мартенсита в виде цементита. Однако распад мартенсита происходит в незначительной степени и твердость закаленного изделия снижается лишь на 2—4 единицы по Роквеллу. При этом снижаются остаточные напряжения, уменьшается хрупкость мартенсита. Низкий отпуск применяется для цементованных, цианированных и поверхностно закаленных
91
chipmaker.ru
изделий, а также для инструмента из легированной и углеродистой стали.
При среднем отпуске происходит распад мартенсита и образование мелкодисперсной феррито-перлитной структуры. Средний отпуск производится при температуре 240—450° С. Вблизи верхней границы указанного интервала температуры концентрация углерода в твердом растворе близка к равновесной. Углерод почти весь содержится в цементите. Частицы цементита очень мелки и не различимы под микроскопом. Структура металла после среднего отпуска представляет собой троостит. Средний отпуск применяется для пружин, рессорных полос с целью уменьшения внутренних напряжений и получения повышенных пластических и упругих свойств.
При высоком отпуске, кроме распада мартенсита, наблюдается коагуляция цементита: мелкие частицы сливаются в более крупные, видимые под микроскопом; получается структура сорбита. Высокий отпуск производится при температуре 450—700° С. При этом повышается пластичность, понижаются твердость и прочность закаленной стали; внутренние напряжения почти полностью снимаются.
У стали, закаленной на мартенсит и подвергнутый высокому отпуску, механические свойства лучше, чем у отожженной; при равной прочности пластичность существенно выше. Операция закалки с последующим высоким отпуском называется улучшением.
Температура отпуска может быть приближенно определена по цветам побежалости, возникающим на зачищенной поверхности нагреваемого изделия (см. вклейку между стр. 88—89).
Старение. Изменение структуры сплавов в сторону равновесного состояния за счет выделения из пересыщенного твердого раствора избыточных фаз в виде мелких частиц называется старением. Старение сопровождается изменением физических и механических свойств.
По температурным условиям различают два вида старения:
1) естественное, протекающее при комнатной температуре в течение длительного времени;
2) искусственное, осуществляемое термической обработкой при повышенной температуре в течение сравнительно небольшого промежутка времени.
Обработка холодом. Этот вид термической обработки состоит в охлаждении закаленных сталей до температур от —70 до —150° С с последующим их нагревом на воздухе до комнатной температуры. При охлаждении происходит дополнительное превращение аустенита закаленной стали в мартенсит, сопровождающееся повышением твердости, прочности и износостойкости.
Обработка холодом производится с целью повышения стойкости режущего инструмента, улучшения износостойкости цементованных и закаленных изделий (особенно шестерен), стабилизации размеров изделий из закаленной стали.
Например, при обработке холодом цементованной и закаленной стали 18ХНВА твердость повышается на 6—7 единиц по Роквеллу. 92
ПРЕВРАЩЕНИЕ АУСТЕНИТА ПРИ ОХЛАЖДЕНИИ
Мартенситная точна Мм
Диаграмма состояния сплавов железа с углеродом (см. фиг. 1) дает представление о структурных превращениях, протекающих в железоуглеродистых сплавах при очень медленном (равновесном) нагреве или охлаждении. При увеличении скорости охлаждения под воздействием переохлаждения превращение аустенита смещается в область низких температур, что используется при термической обработке стали, так как структуру стали и придавать ей свойства.
При увеличении скорости охлаждения критическая точка Аг3 снижается больше, чем Агъ разрыв между этими точками уменьшается и при некоторой скорости охлаждения они сливаются в одну точку, которая в отличие от равновесной точки Лгх обозначается Аг' (фиг. 18).
С повышением скорости охлаждения частицы цементита, выделяющиеся из аустенита, становятся мельче и их можно различить под микроскопом только при больших увеличениях. Образуется сорбит, который отличается от перлита лишь размерами цемен-титных включений.
позволяет существенно изменять различные физико-механические
ияр Скорость охлаждения
Фиг. 18. Схема смещения превращения у -> а с увеличением скорости охлаждения для доэвтектоидной стали: vM — скорость охлаждения, при которой в структуре появляются участки мартенсита; vKp — критическая скорость охлаждения, при которой в структуре получается только мартенсит.
При больших скоростях охлаждения частицы цементита делаются настолько мелкими, что их не удается различить через обычный микроскоп. Образуется троостит, строение которого по существу не отличается от строения перлита и сорбита.
Выделение цементита из аустенита при образовании перлита, сорбита и троостита сопровождается перестройкой кристаллической решетки у-железа в кристаллическую решетку а-железа.
При определенной, так называемой критической скорости закалки, распад аустенита подавляется, и переохлажденный аустенит получает при температуре примерно 250—300° С" игольчатую структуру, называемую мартенситом.
Прямая линия на фиг. 18, характеризующая это превращение, .соответствует температуре начала мартенситного превращения (точка Мн). Точка 7И„ не зависит от скорости охлаждения, но в значительной мере зависит от химического состава стали, особенно от содержания в стали углерода. С повышением содержания растворенного в аустените углерода точка Мн смещается в сторону более низких температур (фиг. 19).
При температуре Мн значительная доля аустенита почти мгновенно превращается в мартенсит. Однако некоторое количество его
93
остается и претерпевает превращение только при дальнейшем охлаждении. Температура окончания превращения аустенита в мартенсит
Фиг. 19. Влияние содержания углерода в переохлажденном аустените на температуру начала (Мн) и окончания (Мк) образования мартенсита.
зависит от состава стали и называется точкой Мк.
На фиг. 20 приведена схема влияния скорости охлаждения на структуру углеродистой стали с содержанием углерода 0,9%.
В практике термической обработки при регулировании переохлаждения аустенита с целью получения требуемой структуры стали пользуются С-образными кривыми, получаемыми для каждой марки стали опытным путем. Эти кривые дают наглядную картину зависимости образующейся структуры стали от температуры переохлаждения аустенита. При построении С-образных кривых по
оси координат откладывается температура переохлаждения аустенита, -а по оси абсцисс — время в логарифмическом масштабе. С-образная
Аустенит
йчень___^——| *----
быстрое Быстрое Умеренное Медленное Очень медленное
, Грубо пластинчатый перлит Зернистый перлит
и Пластинчатый - - '
перлит Тонкопластинчатый перлит (сорбит закалки)
Особо тонкопластинчатый перлит tmpoocmum закалки)
к мартенсит г остаточный аустенит
Мартенсит госта- огЛ^У11* «рея °'"'и
точный аустенитами.
Менее стабильная структура
Более стабильная структура
Фиг. 20. Схема влияния скорости охлаждения при закалке на микроструктуру углеродистой стали с содержанием углерода 0,9%.
кривая (первая), лежащая ближе к оси ординат, соответствует началу превращения аустенита в смесь феррита и цементита, вторая С-образная кривая соответствует окончанию этого превращения.
94
На фиг. 21 показаны С-образные кривые для стали 45. Такие же кривые для наиболее распространенных марок сталей приведены на фиг. 22—27.
Фиг. 21. Диаграмма изотермического превращения стали 45 (по А. Розе и В. Петеру).
Как видно из фиг. 21, при температурах 500—600° С аустенит наименее устойчив, при температуре около 300° С — наиболее
Фиг. 22. Диаграмма изотермического превращения стали У9.
Фиг. 23. Диаграмма изотермического распада аустенита стали ШХ9.
устойчив. Переохлаждение до температуры ниже 300° С приводит к превращению аустенита в мартенсит.
95
chipmaker.ru
Мартенсит по своей природе отличается от других структур стали. При переходе аустенита в мартенсит происходит только
Фиг. 24. Диаграмма изотерми- Фиг. 25. Диаграмма изотермического рас-ческого распада аустенита стали пада аустенита стали 40ХНМА.
38ХМЮА.
перестройка кристаллической решетки у-железа в a-железо. Углерод из твердого раствора в железе не выделяется, цементит не образуется. Получается пересыщенный твердый раствор углерода в а-железе.
Фиг. 26. Диаграмма изотермического распада аустенита стали 40ХН.
Фиг. 27. Диаграмма изотермического распада аустенита стали Х13.
РЕЖИМЫ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ
В табл. 33—46 приведены режимы термической обработки различных марок стали, а также основные свойства стали, получающиеся после термической обработки.
В табл. 47 приведены цвета побежалости высоколегированной стали при нагреве для отпуска.
96
Таблица 33
Режимы предварительной термической обработки с целью улучшения обрабатываемости при резании
Марка стали Операция Температура в *С Охлаждение Диаметр отпечатка по Бринелю
10 Нормализация Высокий отпуск 900—940 680—700 На воздухе 1 » » J 5,0—5,6
20 Нормализация Высокий отпуск 890—920 680—700 » » ) » » J 4,8—5,4
30 Нормализация Высокий отпуск Отжиг 850—900 680—700 840—890 » » » » С печью 4,2—4,6 4,1—4,4 4,6—5,0
40 Нормализация Высокий отпуск Отжиг 830—860 680—700 820—850 На воздухе » » С печью 4,0—4,5 3,9—4,2 4,4—5,0
45 ! "Нормализация Высокий отпуск Отжиг^___ 820- 850 640—680 810—840, На воздухе » » С печью 3,9—4,5 4,2—4;6 4,2—4,6
50 Нормализация Высокий отпуск Отжиг 810—840 620—660 800—830 На воздухе » » С печью 3,8—4,5 3,9—4,2 4,0-4,6
15Г Нормализация Высокий отпуск 900—930 680—700 На воздухе » » 4,2—4,7
50Г Нормализация Высокий отпуск Отжиг 820—840 680—700 840—870 » » » » С печью 3,8—4,4 4,0—4,5
65Г Нормализация Высокий отпуск Отжиг 810—830 610—670 780—820 На воздухе » » С печью 3,9—4,3 ~4,0 4,0—4,4
40Г2 Нормализация Высокий отпуск Отжиг 830—870 680—700 820—850 На воздухе » » С печью 3,8—4,2 4,0—4,4
50Г2 Нормализация Высокий отпуск Отжиг 820—850 680—700 810—830 На воздухе » » С печью 3,7—4,2 3,9—4,2
15Х Нормализация Высокий отпуск Отжиг 870—900 680—700 860—870 На воздухе-» » С печью 4,7—5,2 4,0—4,4 4,8—5,2
20Х Нормализация Высокий отпуск Отжиг 870—900 680—700 860—870 На воздухе » » Медленное 4,4—4,8 4,5—5,0
40Х Нормализация Высокий отпуск Отжиг 850—860 620—680 830—850 На воздухе » » С печью 4,0—4,4 3,9—4,3 4,2—4,6
50Х Нормализация Высокий отпуск Отжиг 830—850 620—680 820—850 На воздухе » » С печью 3,9—4,4 4,0—4,6
—
7 Филипов- и Фиргер
97
Продолжение табл. 33
Марка стали Операция Температура в °C Охлаждение Диаметр отпечатка по Бринелю
20ХН Нормализация Отжиг 870—900 860—880 На воздухе С печью 4,0—4,4 4.2—4,6
40ХН t Нормализация Отжиг 840—860 800—830 На воздухе Медленное 3,8—4,2 3,9—4,4
45ХН Нормализация 810—830 На воздухе 3,7—4,1
50ХН » 800—820 » » 3,7—4,1
20ХГ » 850—860 » » 3,9—4,2
Отжиг 840—860 С печью 4,2—4,6
40ХГ Нормализация Высокий отпуск 830—850 600—650 На воздухе » » 3,9—4,4 3,9—4,3
ЗОХМ Нормализация Отжиг 840—860 830—850 » » Медленное 3,8—4,2 4,0—4,4
35ХМ Нормализация Закалка Высокий отпуск Отжиг ; 830—850 830—850 600—640 830—850 На воздухе В масле На воздухе Медленное 3,7—4,2
- 3,9—4,2 4,2—4,6
9ХС » 780—800 » 3,9—4,3
ЗЗХС » 870—880 » 3,6—4,0
37ХС » 870—880 » 3,6—4,0
40ХС Нормализация 870—890 На воздухе 3,5—4,0
15ХФ » 860—880 4,4—4,8
20ХФ » 860—880 » » 4,2—4,7
40ХФЛ » Закалка Высокий отпуск Отжиг 870—890 870—890 630—660 830—850 » » В масле В воде Медленное 3,9—4,3 3,8—4,0 4,0—4,4
ЗОХГС Закалка Высокий отпуск 860—880 640—670 В масле На воздухе 3,9—4,1
12ХНЗ Нормализация 860—900 » » 4,0—4,8
13Н2А » 860—880 » » 4',6—5,0
5ХНМ Отжиг Высокий отпуск 760—790 650—680 Медленное На воздухе 3,9—4,3 3,8—4,1
18ХНМ Нормализация Отпуск 930—960 650—670 » » » » 3,7—4,3
40ХНМ Закалка Высокий отпуск 850—880 650—670 В масле На воздухе 4,0—4,2
12Х2Н4А Нормализация Высокий отпуск 860—890 640—660 » » » ъ 3,9—4,4 3,8—4,2
20Х2Н4А Нормализация Высокий отпуск 920—940 640—650 » (» » » 3,7—4,0
J0 т.
-9®^ Ь>* S tue.; • ©•»£> 4^-v, -j
Продолжение табл. 33
Марка стали Операция Температура 4 в "С Охлаждение Диаметр отпечатка по Брннелю
18ХГТ Нормализация Высокий отпуск 900—930 670—700 На воздухе » » 4,0—4,4
18ХГМ Нормализация Высокий отпуск 840—860 670—700 » » » » 4,0—4,4
5ХНВ Нормализация Высокий отпуск 850—870 650—700 » » С печью 3,9
18ХНВА Нормализация Высокий отпуск 850—870 650—670 На воздухе » » 3,7—4,3
35XH3B Отжиг 870—890 » » >3,7
35ХМЮА Закалка 930—950 В масле - —
Высокий отпуск 650—675 На воздухе 4,0—4,4
38ХЮ Отжиг 840—870 С печью до 400° 4,0
5ХНТ Нормализация Высокий отпуск 850—870 650—670 На воздухе С печью до 500° <3,9
ХВ5 » » 740—760 С печью <3,6
/хвг Отжиг 770—790 » 3,8—4,2
50ХФА » 800—820 » 3,9—4,4
18Х2Н4МА Нормализация Высокий отпуск 840—860 650—670 На воздухе » » 3,7—4,1
ЗХ2В8 Отжиг после ков- 860—880 С печью 3,8—4,2
ки
Х12М Отжиг изотерми- 850—870 С печью до 720°, 3,8—4,2
ческий выдержка и охлаж-дение до 600°
60С2 Отжиг 740—760 С печью до 600° 4,0—4,3
37XH3A » 840—860 Медленное 4,0—4,4
1X13 » 760—800
2X13 » 760—800
3X13 » 760—800 С печью до 300° С 4,2—4,4
4X13 » 760—800 и далее на воздухе
Х18 » 800—840
Х17 » 760—780
ШХ6 » 780—800
ШХ9 » 780—800 С печью до 40° в
ШХ10 » 820—830 час до температуры
ШХ12 » 780—800 300° С и далее на воздухе 4,2—4,6
ШХ15 » 780—800
1 г— ~
ШХ15СГ » 780—800
7*
99
chipmaker.ru
О j
°_________________________Режимытерм .ческой обработки ^аиболее распространенных марок сталей Таблица 34
Марка стали Операция Температура нагрева в °С/ Механические свойства Твердост! поверхности Размер сечения z заготовок в мм
в «.Г/мм2 в кГ/мм2 в В % Ф В % ан в кГм/см
30 Закалка в.воде Отпуск 850—890 200—300 — — — « — 30-35 —
40 Закалка в воде Отпуск 830—850 400—500 300—400 200—300 130 по 4,0 10—11 6,0 3,0—4,0 30—35 35-40 40-45 1 i 1 1
45 Закалка в воде Отпуск 800- 830 400-500 300—400 200—300 150—160 80—100 95-125 >1,35 >150-170 >55 90—115 115 10 6—6,5 3,0 3,0 45—50 40—30 22 9-11 9,0—7,0 4-6,0 2—3,0 2,0—3,0 33—40 40—45 45—50 48—52 30 30
50 Закалка в воде Отпуск То же 790—830 500—550 350—400 180—200 80 55 9 35 3,0 4 24-33 40—48 50-55 До 70
65 Закалка в воде или масле Отпуск 780—810 300—400 280-300 >100 80 9 35 1 1 1 45—52 50—58
40Г Закалка в воде Отпуск 820—860 550—600 180—200 80 — 15 — 23—25 42—48
Продолжение табл. 34
* Марка стали 1 .Г" Операция Темпера-тура нагрева в °C Механические свойства Твердость поверхности HRC Размер сечеиия заготовок в мм
в кГ/мм2 От в кГ/мм2 6 В % Ф в % в кГм/см2
50Г Закалка в воде или масле Отпуск 800—840 550—600 200—300 >85 >85 6,0 >35 3,5-4,0 25-32 50—54 100
65Г Закалка в масле Отпуск 790—810 380—430 200—220 153 128 4,5 10 1— 40—45 57—62 20
10Г2 Закалка в воде Отпуск 850—870 300 400 94,7 92,0 87,8 6,7 6,5 52,1 52,4 — — 20
30Г2 Закалка^в масле Отпуск " 820—850 600 80 — 14 — — 20-28 —
40Г2 Закалка в масле Отпуск 810—840 550—600 >85 >70 >10 >40 — 23—25 —
45Г2 Закалка в масле Отпуск 820—840 500—600 400 200-300 85 140,0 72 153 10 9,8 40 40 7,4 2.0 32-40 43—50 48-52 •—
50Г2 Закалка в масле Отпуск 810—820 500—600 200—300 180—200 >96 >70 >9 >40 — 28—35 42—48 48—50 1111
Марка стали Операция Температура иагрева в °C Механические свойства пр ид ил Твердост поверхности HRC кенне табл. 34 Размер сечеиия заготовок в мм
°в в кГ[мм.'- Ст в кГ/мм2 6 В % Ф В % ан в кГм/см
38Х Закалка в масле Отпуск 840—860 500-550 300—400 180—200 95 120 150 80 130 12 10 7 50 25 9 30-37 40—45 45-50 25
40Х Закалка в масле Отпуск 830—850 400—500 300—400 180—200 100 150 80 130 9 7 45 20—23 38—45 45—50 50-54 25
45Х 50Х Закалка в масле Отпуск 820—850 475—550 180—200 105 150 >85 130 8 6 40 20—23 г 38—43 50—55 25
20ХН Закалка в масле Отпуск 830—860 450—500 80 >60 10 50 8 26—30 15
40ХН > Закалка в масле Отпуск 820—840 500-550 180—200 90—110 150 >80 >110 12—15 8 45 1 ^1 24—28 50—54 25
45ХН Закалка в масле Отпуск —{ - 820—840 500 100—115 >80 >10 >45 >7 18—22 25
Закалка в масле Отпуск 800—820 180—200 80 60 10 40 6 56—60 15
Продолжение табл. 34
• Марка стали Операция Темпера-тура иагрева в °C Механические свойства Твердость поверхности HRC Размер сечения заготовок в мм
в к Г / мм2 6т в кГ/мм2 б В % В % ан в кГм/см2
40ХГ Закалка~в масле Отпуск 850—870 500—550 200—220 105 85 10 45 6 30—35 48—55 25 '
37ХС Закалка в масле Отпуск 900—920 600—650 220—250 90 175 — 11 7 — — 24—29 52-55 25 25
5ХМ 15ХМ Закалка в масле Отпуск Закалка в масле Отпуск 830—850 600—650 860—900 650 90 >80 >16 >45 6 24—30 28—30 25 30
20ХМ Закалка в масле Отпуск 860—900 500 80 — 12 — — — 25
30 ХМ Закалка в масле Отпуск 850—870 500 >95 — >11 >45 >7 24 25
35ХМ Закалка в масле Отпуск 850—870 200—250 >160 — >12 >38 8 45—50 25
40ХФ ? ___ Закалка в воде Отпуск 850—870 600—650 450—500 200—300 90 >110 75 >90 10 >8 50 >35 8 24 35—42 48-52 25 25
Продолжение табл. 34
Марка стали Операция Температура иагрева в °C Механические свойства Твердость поверхности hrc Размер сечения заготовок в мм
в кГ/мм2 От в кГ/мм2 б В % ф В % ан "в кГм/см2
50ХФ Закалка в масле Отпуск 840—870 360—400 150 — — — — 45—50 25
20ХГС Закалка в масле Отпуск 870- 890 500—520 80 60 10 40 6 20—22 25
зохгс Закалка в масле Отпуск 860—880 450—500 200—220 110-120 ^150 85 >130 10 7 45 40 4,5 35—40 45-50 25
ЗОХГСНА Закалка в масле Отпуск 890—900 200—300 160 — 9 45 6 44—47 25
38ХГМ _.3акалка в масле Отпуск 840-850 600—650 108 — 13 — — 33—38 —
25ХНВА Закалка в масле Отпуск 860—880 520-600 ПО — 12 50 .9 35—39 ч
40ХНМА Закалка в масле Отпуск 850—860 600—620 НО 95 12 50 8 — 25
30Х2ЮВА Закалка в масле Отпуск 850—870 580 100 85 12 55 12 — 25
15Х2ГН2Т 1-я закалка в масле 2-я закалка в масле Отпуск 850—870 770—810 180 100 90 12 55 11 — •15
Продолжение табл. 34
• Марка стали Операция Темпера- L тура | нагрева в °C Механические свойства __ Твердость поверхности HRC Размер сечения заготовок в мм
ае в кГ/мм2 <тт в кГ/мм? 6 в % Ф в % ан в кГм/см*
25Х2ГНТ 1-я закалка в масле 2-я закалка в масле Отпуск 900 850—870 180 150 135 10 45 7 1 1 1 о— На образце
ЗОХГН Закалка в масле Отпуск 870—890 500 ПО 85 10 45 7 — 25
30Х2ГН2 Закалка в масле Отпуск 870—890 200 150 135 10 45 7 — На образце
30ХН2ВФ Закалка в масле Отпуск 850—870 650—680 90 80 10' 45 9 — 25
30Х2НВА Закалка в масле Отпуск Азотирование 850—870 560—600 510+10 120 — 10 45 28 — 15
38ХЮ Закалка в масле Отпуск 930—950 640—680 95 80 12 50 8 28-33 30
38ХМЮА 3 1 Закалка в масле Отпуск Азотирование 930—950 650—670 510± 10 105 85 18 52 9 HV850-—1000 1 1 1
a
Продолжение табл. 34
Марка стали Операция Температура нагрева в °C Механические свойства Твердость поверхности HRC Размер сечения заготовок 1 в мм !
в кГ/мм* Оу в кГ/мм* в В % 1|) В % ан в кГм/см2
38ХВФЮ Закалка в масле 930—950
Отпуск 640—680 90 70 10 45 8 28—33
Азотирование 510+10 — — — — —
25Н , Закалка в масле 840—860
Отпуск 550-600 125 — 9—10 —
- 200—220 — — — — ‘— —
ЗОН Закалка в масле 830—850
Отпуск 550—600 90 — 12
* 200—220 — — — — — —
25НЗ Закалка в масле 820—860
Отпуск 480—520 80 — 8
180-200 — — ч — — — —
ЗОНЗ Закалка в масле 830—840
Отпуск 550—600 100 — 12 —
180—200 — — — — — — —
27СГ Закалка в воде 910—940 ——
Отпуск 450—475 100 — 12 — — 39—40
220—250 150 — 10 — — 45—50 —
35СГ Закалка в воде 870—900 -
Отпуск 550—600 85 — 18 — 25—30
ч1 180—200 — — — • —
Табл Режимы термической обработки наиболее распространенных цементуемых марок сталей и ца 35 1
Марка стали Операция Гемпература нагрева У b°F 900—920 780—800 180—200 в кГ/мм* 25 б в % . В % ан кГм/см* поверхности HRC [S
_ 40 > 25 55 1 1 1 56—62 V V
10 Цементация Закалка в воде Отпуск
20 Цементация Закалка в воде Отпуск 900—920 780—800: 180—200 55 32 18 45 1 1 1 - ' 56-62 4
15Г Цементация Закалка в масле Отпуск 880—900 780—800 180 200 >55 30 15 >4 — 56-62
20Г Цементация Закалка в масле Отпуск 880—900 780—800 180—200 125—130 1 1 1 ~6,5 57—60 1 1 1 58—62
15Х Цементация Закалка в масле Отпуск 900—920 790—820 150—180 65 . --- 40 12 40 5 58—62
с 20ХГ ( 1 — Цементация Закалка в масле Отпуск ' 880—900 800—820 180—200 80 60 10" 40 6 56—60 1
Продолжение табл, 35
Марка стали Операция 1 Температура нагрева в °C Механические свойства Твердость поверхности HRC
пв в кГ/мм- °т в кГ/мм.2 6 В % ! в % ан в кГм/см1
15ХФ Цементация Закалка в масле Отпуск 920—940 850—860 180—200 85 80 17 52 — 55—60
20ХФ Цементация Закалка в масле Отпуск 920—940 850—860 180—200 90 80 17 52 6 58—63
20ХГР Цементация Закалка в масле Отпуск 900—930 830—850 180—200 ^115 — Ss9 50 7 58—63
18ХГН Цементация Закалка в масле Отпуск 900—920 780—810 180—200 85 70 12 50 7 56—62
18ХГМ Цементация Закалка в масле Отпуск 880—900 780—800 180—200 110 75 7,0 45 8,0 58—62
18ХГТ Цементация Закалка в масле Отпуск 900—920 800—820 180—200 115 95 J 10 50 8,0 58—62
chipmaker.ru
Продолжение табл. 35
Марка стали Операция Температура нагрева в °C Механические свойства Твердость поверхности HRC
в кГ/мм2 °т в кГ/мм.1 б В % в % ан в кГм/см2
13ХНВА Цементация Закалка в масле Отпуск 900—920 830—850 180—200 ПО ^85 12 1 / ~ - ^50 >10 56—62
18ХНВА Цементация Закалка в масле Отпуск 900—920 850—870 180—200 120 100 10 45 >11 50—62
1 _ — 12ХН2 Цементация Закалка в масле Отпуск 900—920 790—810 180—200 80 60 12 35 7 56-62
12ХНЗА Цементация Закалка в масле Отпуск 900—920 790—800 180—200 85 70 10 50 8 56—62
12Х2Н4А Цементация Закалка в масле Отпуск 9С0—920 780—800 180—200 110 90 10 50 89 58—63
20Х2Н4А Цементация Закалка в масле Отпуск 920—930 780—800 150—160 125 100 11 57 10 58—63
Таблица 36
Рекомендуемые температуры нагрева некоторых марок сталей для поверхностной закалкн (охлаждение водяным душем) в °C
chipmaker, ru
Марка стали Исходная структура Предварительная термическая обработка Температура иагрева в печи в °C Скорость нагрева в град/сек
30-60 100-200 400-500
Продолжительность нагрева в сек
2-4 1,0-1,5 | 0,5-0,8
Температура иагрева т. в. ч. выше Ас,
35 Мелкопластинчатый перлит4-+ зернистый феррит Пластинчатый перлит 4- феррит Сорбит Нормализация Отжиг или без обработки Улучшение 840—860 840—860 840—860 880—920 910—950 860—900 910—950 930—970 890—930 970—1020 980—1070 930—1020
40 Мелкопластинчатый перлит 4-+ мелкозернистый феррит Пластинчатый перлит 4 феррит Сорбит Нормализация Отжиг или без обработки Улучшение 820—850 820—850 820—850 860—910 890—940 840—890 890—940 910—960 870—920 950—1020 960—1040 920—1000
45-50 Мелкопластинчатый перлит4 -Ь мелкозернистый феррит Пластинчатый перлит Сорбит Нормализация Отжиг или без обработки Улучшение 810—830 810—830 810—830 850—890 880—920 830—870 880—920 900—940 860—900 930—1000 950—1020 920—980
Продолжение табл. 36
Марка стали Исходная структура Предварательная термическая обработка Темпера-тура нагрева в печи в °C Скорость нагрева в град/сек 30-60 | 100-200 | 400-500 Продолжительность нагрева в сек '2—4 | 1,0-1,5 | 0,5-0,8 Температура нагрева т. в. ч. выше Act
45Г2—50Г Мелкопластинчатый перлит4 4- мелкозернистый феррит Пластинчатый перлит 4 феррит Сорбит Нормализация Отжиг Улучшение 790—810 790—810 790—810 830—870 860—900 810—850 860—900 880—920 840—880 920—980 930—1000 900—960
65Г Мелкопластинчатый перлит4 4 мелкозернистый феррит Пластинчатый перлит 4 феррит Сорбит Нормализация Отжиг или без обработки Улучшение 760—780 770—790 770—790 810—850 840—880 790—830 840—880 860—900 820—860 ’ 900—960 920—980 860—920
35Х Сорбит Перлит 4 феррит Улучшение Отжиг 850—870 850—870 880—920 940—980 900—940 960—1000 950—1020 1000—1060
40Х, 45Х 40ХНМ f Сорбит Перлит + феррит Улучшение Отжиг 830—850 830—850 860—900 920—960 880—920 940—980 940—1000 980—1050
chipmaker.ru
Продолжение табл,
•рад/сек | 400-500 1 ревв в сек. | 0,5-0,8 я. выше Act 920—980 960—1020 900-960 s> D 1 z> ч >0 с с с VVV—иои 870—920
сть нагрева в г | 100-200 го « о к R о К S‘l-04 i нагрева т. в. 860—900 920—960 840—880 с с с D О с 1 22 J0 с с с S с D С D о г> о в 5 0 о 3 0 о 3 >
о о О 8 С О" * о fct о с 2-4 | Температур? 840—880 900—940 С £ с с 3 1 3 5 с с с с D 2 1 В 740—880 ООП ОСП 3 3 э 3 3
га i> X S 1> тура нагрева S Еш m 810—850 810—830 с о S > э с с с <J о 1 в 800—830 860—830
предварительная термическая го ь о ю го 0 о Улучшение Отжиг Отжиг 2 S3 S3 я S3 =s Г) 3 =5 Е v s: в 1> 3 3* ч Отжиг 1 riltin улучшение
Исходная структура Сорбит Перлит феррит Зернистый перлит пластинчатый перлит или сорбит (Hr цементит) Зернистый или грубопластин-чатыи перлит 1 ппчо i Din iic.pi/in i или сорбит
Марка стали . 40ХН У8А У10А хвг »
112
Таблица 37
Охлаждающая способность жидкостей в различных температурных областях (душевое охлаждение, кроме № И и 20)
Номер сред Охлаждающая жидкость Температура в °C Давление в ати Скорость охлаждения
прн 250° С при 600° С
1 Вода 15 7 2270 1400
2 » 15 5 2030 1600
3 » 15 4 1900 1450
4 » 15 3 1750 1270
5 10% NaCl 40 4 1400 3250
6 30% глицерина 15 4 1400 ИЗО
7 20% глицерина 15 4 1250 800
8 10% NaCl 30 4 1180 2370
9 0,025% поливинилового спирта 15 4 1000 1250
10 Вода 15 2 860 610
11 » 15 — 560 180
12 10% NaCl 15 4 430 2160
13 Вода 20 4 410 1110
14 » 30 4 330 890
15 0,3% поливинилового спирта 15 4 320 900
16 Вода 40 4 270 650
17 0,1% поливинилового спирта 15 4 240 800
18 Вода 60 4 210 510
19 0,05% поливинилового спирта 15 4 ‘ 55 730
20 Масло — — 10 65
Примечание. Среды № 1 —12 в мартенситной области; среды № 13—20 в мартенситной области. — с высоко — с низко й охлажда й охлажда ющей спосо ющей спосо бНОСТЬЮ бн остью
8 Филинов и Фиргер
113
chipmaker.ru
Таблица 38
Механические свойства покля
вок после термоулучшения
Марка стали Закалка Отпуск — Механические свойства (не менее) Сечение поковок в мм
температура в °C среда охлаждения температура в °C среда охлаждения в кГ/мм* от в кГ1мм* « в % Ф в % ан в кГ м/см2 НВ
40 830 Вода 580—630 Воздух 60 32 18 40 5 192—228 60—80
45 850 » 580—640 » 65 35 17 38 4 192—235 60—80
50 820—840 » 560—620 » 75 40 16 42 4 212—235 До 80
ЗОХ 850—870 » 550—570 Вода 72 50 14 45 5 212—235 —
35Х 840—860 Масло 610—630 » 65 45 14 45 5 187—192 —
40Х 830—850 » 540—570 » 78 55 12 40 4 241—283 .< 60—120
45Х 820—840 » 600—650 » 85 65 10 45 5 241—283 80—120
30Г2 800—820 Вода 610—640 » 80 65 16 50 6 255—302 80—120
45Г2 830—850 Масло 560—600 » 85 70 13 45 4,5 269—321 —
50Г2 810—830 » 500—600 » 96 70 9 40 — 269—321 80—100
50Г 820—840 » 550—600 Воздух 80 55 8 40 3,5 241—285 60—80
50С2Г 820—840 » 500—550 Вода 80 45 12 - 35 4 241«-285 —
27СГ ' 920 Вода 420 » 100 80 10 45 9 — —
35СГ 900 » 590 » 85 65- 15 40 6 — —
35ХГ2 810—830 Масло 620—660 » 85 70 12 45 8 235—269 —
40ХГМ 850—870 » 560—600 Вода, масло ПО 100 12 50 7 321—387 —
ЗОХ ГС 860—880 » 640—660 Вода . 75 55 12 45 6 241—285 До 60
/ 35ХГС„ 860—880 » 500 » 100 75 7 45 6 241—285 До 100
40ХФА 870—890 » 630—660 » 90 75 10 50 9 269 —
ЗЗХС 920—940 Вода 620—640 » 95 75 15 45 6 241—285 —
37ХС 880 Масло 600 » 100 80 12 40 6 272—302 До 80
ЗОХНЗ 820—840 » 520—550 Воздух 90 70 8 45 6 255 —
37XH3 810—830 » 550—580 Масло ПО 100 10 50 7 330—418 —
^40ХН 820—840 » 600—650 Вода, масло 85 65 13 45 8 230—260 До 100
25ХНВА 850 » 560 Воздух НО 95 11 45 9 — —
45ХНМФА 860—880 » 550—600 » 105 90 9 40 5 321—363 —
38ХМЮА 930—950 » 650—675 Вода 100 85 15 50 9 228 До 60
40ХМА 830—850 » 600—620 Вода, масло ПО 80 12 45 8 302 До 60
35ХМФА 1 840—870 » 600—620 То же 100 90 15 55 8 282
114
116
chipmaker.ru
Таблица 39
Режим термической обработки отливок из углеродистой стали [20]
Марка стали Вид термической обработки Температура нагрева в °C Твердость НВ (не более)
20Л Отжиг Нормализация 900 900 156
25Л Отжиг Нормализация 880 880 170
ЗОЛ Отжиг Нормализация , 860 860 179
35Л Отжиг Нормализация 860 860 187
40Л Отжиг Нормализация Отпуск 840 840 560—580 197
45Л Отжиг Нормализация Отпуск 840 840 580—600 207
50Л 55Л 1 Отжиг Нормализация Отпуск 820 820 600—640 217 229
Таблица 40
Режимы термической обработки отливок из легированных сталей
Марка стали Химический состав в % Вид термической обработки Температура иагрева в «С Механические свойства после термической обработки (не менее)
3 Д О И X® О'* к «о Твердость по Брннелю НВ
37ХНЛ 0,32—0,42 С 0,40—0,70 Мп 0,25—0,45 Si 0,40—0,80 Сг 1,10—1,40 Ni Нормализация 820—840 30 8 207
40ХН2Л 0,35—0,45 С 0,50—0,80 Мп 0,25—0,45 Si 0,60—0,90 Сг 1,50—2,00 Ni Нормализация Отпуск 910—930 660—680 32 12 187
20ХМЛ 0,20 С 0,36 Сг 0,30 Мо 0,41 Si Нормализация Отпуск 830 590 69 9
'зонмл 0,32 С 1,35 Ni 0,70 Мп 0,32 Мо Отжиг Нормализация Отпуск 1000 930 690 44 25 —
зохмл 0,30 С 0,40 Si 0,20 Мо 0,80 Мп 0,80 Сг Закалка в воде Отпуск 840 675 69 18 230
40ХМЛ 0,39 С 0,39 Si 0,80 Мп 0,69 Сг 0,43 Мо Нормализация Отпуск 860 650 53 19 —
20Х2МЛ 0,20 С 0,37 Si 0,63 Мп 2,50 Сг 1,05 Мо Двойная нормализация и отпуск 890—910 640—660 63 18 207
116
117
chipmaker.ru
Продолжение табл. 40
Марка стали Химический состав в % Вид термической обработки Температура нагрева в °C Механические свойства после термической обработки (не менее)
в кГ/мм3 « В % Твердость по Бри не лю НВ
Х28 0,50—1,00 С 26,00—30,00 Сг 0,50—1,30 Si 0,50—0,80 Мп Закалка в масле и отпуск 860 550 35 6 220—270
Х34 1,50—2,20 С 32,00—36,00 Сг 1,30—1,70 Si 0,50—0,80 Мп Закалка в масле в отпуск 860 550 40 5 250—320
25Х5МЛ 0,20-0,30 С 4,00—6,00 Сг 0,25—0,45 Ni 0,50 Мо 0,5—0.80 Мп Отжиг Охлаждение с печью 850—870 40 25 202
25Х14Л 0,22—0,28 С 12,00—14,00 Сг 0,50—0,70 Si 0,30—0,50 Мп Закалка (воздух) Отпуск Охлаждение с печью 1050 760—780 30 16 170
Х18Н8Л 0,25—0,40 С 0,80—1,20 Si 7,50—8,50 Ni 0,40—0,60 Мп 18,00—20,00 Сг Закалка в воде Отпуск 1050— —1100 Не испытывается —
Х25Н2Л 0,40—0,60 С 1,00—2,00 Si 1,50—2,00 Ni 0,40—0,70 Мп 24,00—26,00 Сг Термической обработке не подвергается — Не испытывается 207—228
Х25Н12Л 0,40—0,60 С 1.70—1,50 Si 12,00—13,00 Ni 0,20—0,50 Мп 24,00—27,00 Сг Термической обработке не подвергается. — Не испытывается 179
118
Продолжение табл. 40
Марка стали Temflfca-тура нагрева в °C ^Йзикческие свойства ^^мической обработки (не менее)
Химический состав в % Вид термической обработки
at * 4S о вз в в % Твердость по Брниелю НВ
Х25Н20Л 0,40—0,60 С 1,50—2,00 Si 21,00—26,00 Ni 0,40—0,70 Мп 24,00—26,00 Сг Термической обработке ие подвергается — Не испытывается 148—197
ПЗЛ 0,90—1,40 С 0,40—1,00 Si 10,00—14,00 Мп Закалка в воде 1000— —1150 25—40 35—45 180—220
Таблица 41
Режимы термической обработки пружинио-рессорной стали [35]
Марка стали Температура иагрева под закалку Среда охлаждения Температура отпуска в °C Твердость HRC
55 785—820 Вода 420—450 35—42
65 785—810 Масло 250 52—54
400 45
500 37
75 780—820 » 375 40—46
85 770—800 » 375—400 40—48
65Г— у 790—810 » 380—420 42—47
50ХГ 840—870 » 450—480 40—43
50ХФА 840—870 » 375—420 42—50
50ХГФ 850—880 » 520—550 40—43
55ГС 800—820 » 400—420 40—45
55С2 850—880 » 475—500 40—43
60С2 840—870 » 400—475 43—48
65С2ВА 840—860 » 450 —
60С2Н2А 830—850 » 400—430 —
58СН2А 875—900 » 400—425 4§—49
119
Т а б лица 42
Режимы технической обработки нержавеющих, кислотостойких
и окалиностоиких сталей
Термическая обработка Механические свойства
Марка Закалка Отпуск л «ч
стали температура среда охлаждения температура в °C среда охлаж- дения о сЬ m2? О m б в % Размер сечение в мм
1X13 950—1050 Масло 500—550 550—600 Воздух — 100 75 8 10 —
2X13 950—1050 » 500—550 » — 120 7 —
550—600 » —- 80 9 —
3X13 1000—1050 » 500 200—225 » — 95 ...105 9 —
» 48—50 5 -—
4X13 1000—1050 > 200—300 550—600 » 50-55 160 — До 60
» — 90 8 До 60
Х18 1000—1075 » 200—225 275—300 » » 57—60 52—55 — — —
Х17Н2 1000—1075 » 250—300 540—560 » 36—42 30—35 по -100 10 14 До 100 До 100
Х25 850—875 Вода 180—200 » — 58 25 ——
0Х18Н9 1000—1050 Воздух — » — 65 45 —
1Х18Н9 1050—1100 Вода — » —— 58 40 —
2Х18Н9 1100—1150 » — <18 65 40—45 До 100
1Х18Н9Т 1050—1100 » — — <18. 55 40 До 100
Х18Н11Б 1050—1100 » — — <18 — — —
Х18Н12М2Т 1050—1100 » — — <18 55 40 —
Х23Н13 1050—1100 — — <18 55 30 —
Х23Н18 1050—1100 » — — <18 55 45 60
Х20Н14С2 1050—1100 » — — <18 — — —
Х13Н4Г9 1050—1100 » — — <18 — — —
Х18Н25С2 1050—1100 Воздух — — <18 — — —
4Х14Н14В2М 1150—1200 Вода — — — 70 35 —
Х9С2 1000—1050 Масло 800—830 Воздух — 85 25 —
Х6СМ 950—975 » 800—820 » <18 65 28 —
Х10С2М 1100—1150 Вода 750—780 » — 90 15 —
120
Таблица 43
Режимы термической обработки жаропрочных сталей и сплавов
Марка материала Режим термической обработки Механические свойства
прн комнатной темпе- ратуре предел длитело-ной прочности в кГ/мм*
в кГ 1ммг 6 в %
18Х2Н4ВА Закалка 860° С в масле + -j- отпуск 560° С 113,5 10,0 108 при 300° С
4Х12Н8Г8МФБ (ЭИ481) Закалка 1140—1150° С 1,5—2,0 ч, охлаждение в воде + старение 670° С16 ч; дальнейшее повышение температуры до 790° С 16 ч, охлаждение на воздухе 94,0 16,5 28 при 700° С
ХН77ТЮ (ЭИ 437А) Закалка 1080° С 8 ч, охлаждение на воздухе + старение 700° С 16 ч, охлаждение на воздухе 104,0 36,0 38 при 700° С
ХН75МБТЮ (ЭИ602) Закалка 1050—1080° С, охлаждение на воздухе 83,0 38,1 16—17 при 700° С
ХН78Т (ЭИ435) Закалка 980—1020° С, охлаждение на воздухе 73,0 36,0 105 при 700° С
ВЖ98 Закалка 1200° С, охлаждение на воздухе 81,0 35,5 10 при 800° С
ЭИ826 Закалка 1200° С 2 ч, охлаждение на воздухе + закалка 1050° С 4 ч, охлаждение на воздухе + старение 800° С 16 ч, охлаждение на воздухе 109,0 18,0 58—67 при 700° С
ХН77ТЮР (ЭИ437Б) Закалка 1080° С 8 ч, охлаждение на воздухе + старение 700° С 16 ч, охлаждение на воздухе 103,0 20,0 46—47 при 700° С
ХН70ВМТЮ (ЭИ617) Закалка 1190+10° С 2 ч, охлаждение на воздухе + + закалка 1050± 10° С 4 ч, охлаждение на воздухе 4-+ старение 800° С 16 ч, охлаждение на воздухе 114,0 14,5 48—52 при 700° С
121
Таблица 44
Режимы термической обработки сталей, применяемых в котлотурбостроении
Марки стали и сплава Режимы термической обработки Механические свойства
при комнатной температуре предел длитель-ной прочности в кГ/ммъ
св в кГ/ммг 6 в %
15ХМ, 15ХМА Закалка 900—920° С, охлаждение (воздух) + отпуск 630—650° С 54,0 25,5 24,0 при 450° С
34ХН, 35ХМ 35ХМА Нормализация 880° С+ + отпуск 650° С 2 ч 71,3 22,0 j
Закалка 880° С в масле + отпуск 650° С 2 ч 89,5 22,6
25Х2МФА Закалка 930—950° С в масле + отпуск 620— 660° С 89,6—107,0 16—19 19—21 при 500° С
Нормализация 1000° С+ отпуск 650° С 96—100 16,5 16,0 при 500° С
Отжиг 920° С 55,0 24,2 —
2X13 Нормализация 1000— 1020° С + отпуск 720— 750° С 72,0 21,0 16,0 при 500° С
15ХНМФ Нормализация 1050— 1100° С + отпуск 720— 740° С 2 ч 74,5 19,0 15—17 при 550° С
1Х14Н14В2М ЭИ257 Нормализация 1100° С 57,0 67,7 17,0 при 550° С
ХН35ВТ ЭИ612 Закалка 1180° С 1 ч, охлаждение в воде + +старение 780° С 8—10 ч и 730° С 25 ч 80—87 18—30 22,5 при 570° С
122
Продолжение табл. 44
Марки стали и сплава Режимы термической обработки Механические свойства
при комнатной температуре предел длительной прочности в кГ/мм*
в кГ/мм* 6 В %
ХН80ТБЮ ЭИ607 Закалка 1100° С 5 ч, охлаждение в воде + -|- тройное ступенчатое старение 1) 1000° С 2 ч; охлаждение с печью до 900° С, выдержка 1 ч; охлаждение с печью до 800° С, выдержка 2 ч 2) 750° С 20 ч. 3) 700° С 48 ч. 105,0 30 —
ЛАЗ Нормализация 1180° С 10—12 ч+ отпуск 800° С 8—10 ч 46,0—58,5 21 5— —32,0 11,5 при 650° С
Таблица 45
Твердость углеродистых сталей после отпуска [7]
Марка стали Режим закалки Твердость после закалкн HRC Твердость HRC после отпуска при температуре (в °C)
температура в °C среда охлаждения 200 300 400 500 600
20 900—920 34—40 32—36 28—32 22—26 14—18 10—15
30 870—890 42—48 40—44 34—38 28—32 20—24 14—18
40 840—860 Вода 48—51 45—50 40—44 32—36 24—28 20—24
50 820—860 54—60 52—56 46—50 38—42 30—34 24—28
60 800—820 60—62 58—60 52—54 44—48 36—40 30—38
У7 790- 810 62—64 60—62 52—56 48—52 — —
У8 780—800 63—65 61—63 52—56 48—58 — —
У9 770—790 Через воду 63—65 61—63 52—56 48—52 — —
У10 770—790 в масло 62—64 61—63 54—58 48—52 — —
У11 770—790 62—64 61—63 54—58 48—52 — —
У12 770—790 62—64 61—63 54—58 48—52 — —
У13 770—790 62—64 61—63 54—58 48—52 — —
123
chipmaker.ru
Таблица 46
Влияние обработки холодом на свойства некоторых закаленных сталей
Марка стали Температура закалки в °C Температура обработки холодом в *С Приращение твердости HRC Изменение длины в %
У8 780 0 0,6 —
У10 780 0 1,5 —
У12 780 —20 0,3 —
ХГ 850 —50 2,0 0,299
\/ Х^Г 820 —80 2,5 0,037
850 —30 2,5 0,050
ШХ15 1050 —60 1,5 0,050
1100 —70 4,5 —
Х12Ф1 1150. —90 18,0 0,588
850 —85 3,8 0,211
18ХНВА (после цементации) 790 —50 1,3 0,088
12Х2Н4А (после цементации) 800 •—85 3,8 0,112
Таблица 47
Цвета побежалости при нагреве некоторых нержавеющих сталей и жаропрочных сплавов
Температура нагрева в’С 1Х18Н9Т ХН38ВТ (ЭИ703) ХН75МБТЮ (ЭИ602) ХН77ТЮР (ЭИ437Б) АНВ300
300 Светлосоломенный — — — —
400 Соломенный Соломенный Светло-желтый — Светлосоломенный
500 Красновато-коричневый Фиолетовый Желтый Светлосоломенный Желтосоломенный
600 Фиолетовосиний Коричнево-синий Коричневый Фиолетовый Синий
700 Синий Синий Синий Синий Голубой
800 — Голубой Голубой Голубой Светлосерый
900 — — Синий'
124
ОХЛАЖДАЮЩИЕ СРЕДЫ И ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Для нагрева изделий под закалку и отпуск, а также для охлаждения при изотермической и ступенчатой закалке применяются смеси солей, состав которых и условия применения приведены в табл. 48.
Т‘а блица 48
Смеси, применяемые в качестве нагревающих сред в соляных печах-ваниах
Состав смесей Температура плавления смесн в- °C Температура применения
Наименование соли Химические формулы % по весу
Калиевая селитра Нитрит натрия KNO3 NaNO2 55 45 137 150—500
Натриевая селитра Нитрит натрия NaNO3 NaNO2 55 45 221 230—550
Калиевая селитра Натриевая селитра KNO3 NaNO3 55 45 218 230--550
Поваренная соль Хлористый кальций NaCl CaCl2 28 72 500 540—870
Кальцинированная сода ' Хлористый калий Na2CO3 KC1 50 50 560 580—820
Поваренная соль Углекислый калий NaCl K2CO3 50 50 560 580—820
Хлористый кальций Хлористый барий Поваренная соль CaCl2 BaCl2 NaCl 33.3 33,3 33,4 570 600—870
Поваренная соль Кальцинированная сода NaCl Na2CO3 35 65 620 650—820
Хлористый кальций Хлористый барий CaCl2 • BaCl2 50 50 600 650—900
Поваренная соль Хлористый барий NaCl BaCl2 22 78 654 675—900
Поваренная соль Хлористый калий NaCl KC1 44 56 663 700—870
Поваренная соль NaCl 100 808 850—1100
Хлористый барий BaClt 100 960 1100—1350
125
Охлаждающая способность закалочной среды зависит от температуры, объема и физических свойств охлаждающей среды.
Все закалочные среды можно разделить на три группы:
1) с малой скоростью охлаждения: воздух; железные и медные плиты; расплавленные соли калиевой и натриевой селитры; сжатый воздух;
2) с умеренной скоростью охлаждения: чистая вода при температуре 50—75° С; растительные и минеральные масла; мазут; мыльная вода;
3) с большей скоростью охлаждения: чистая вода с температурой не более 40—45° С; водные растворы едких щелочей, поваренной соли, кислот, марганцовокислого калия, соды; водяной душ.
Свойства охлаждающих сред приведены в табл. 49—53.
В табл. 54 даны приближенные нормы расхода вспомогательных материалов в термических цехах.
Таблица 49
Скорость охлаждении стали в различных закаливающих средах
Закаливающая среда Скорость охлаждения град/сек в интервале
650—550° С 300—200° С
Вода при температуре 18° С 600 270
» » » 28° С 500 270
» » » 50° С 100 270
» » » 74° С 30 200
10-процентный водный раствор едкого натра при 18° С 1200 300
10-процентный водный раствор поваренной соли при 18° С 1100 300
10-процентный водный раствор соды при 18° С 800 270
10-процентный водный раствор серной кислоты при 18° С 750 300
5-процентный раствор марганцовокислого калия 450 100
Дистиллированная вода 250 200
Эмульсия масла в воде 70 200
Мыльная вода 30 200
Минеральное машинное масло 150 30
Трансформаторное масло 120 25
Сплав 75% Sn, 20% Cd (~175° С) 450 50
Медные плиты 60 30
Железные плиты 35 15
126
Таблица SO
Свойства закалочных масел [34]
Наименование закалочных масел Удельный sec при температуре 18° С Температура вспышки ’в °C CQ Абсолютная вяз-кость при темепра-туре 20° С Примерная вязкость при температуре 40° С 1 Относительная зака- лнвающая способность при температуре 20° С в сравнении с водой
1емпература пламенения i
Веретенное 2 0,876 165 — 2,20—2,00 — 0,35
Веретенное 3 0,881 170 — 2,80—3,20 — —
Трансформаторное 0,869 155 182 , 0,218 75 0,17
Машинное 0,909 207 240 1,290 250 0,22
Хлопковое 0.925 321 360 0,795 175 0,36
Оливковое 0,917 310 360 0,800 200 0,37
Парафиновое 0,879 163 188 — — 0,29
Рапсовое 0,874 193 229 — 250 0,22
Пальмовое — 224 252 0,449 220 0,15
Машинное Л (ГОСТ 1707—51) 0,864 180 220 4,50 — —
Машинное С (ГОСТ 1707—51) 0,900 190 240 5,5—7,0 — —
Машинное СУ (ГОСТ •1707—51) 0,900 200 — 6,0—7,5 — 0.22
Цилиндровое — 215 — — — —
Таблица 51
Свойства водных растворов хлористого натрия и кальция, едкого натра и чистой воды [34]
Закалочная среда Удельный нес при температуре 15° С Скорость циркуляции в м/сек Относительные закаливающие способности при различных температурах ванны в °C
20 40 60 80 100
Раствор поваренной соли (%) 5 1,036 В покое 1,12 0,91 0,62 0,28
10 1,073 0,9 1,23 — — — —
15 1,111 0,9 1,27 — — — —
20 1,151 В покое 1,06 — — — —
26 1,204 0,9 0,81 — — — —
127
Продолжение табл. 51
Закалочная среда Удельный вес 1 при температуре 15* С Скорость циркуляции в м/сек Относительные закаливающие сяособениости при различных температурах ванны в °C
20 40 60 80 100
Раствор едкого натра (в %): 2,5 1,029 В покое 1,19
5 1,058 То же 1,17 1,04 0,78 0,41 —
5 — 0,9 1,2 1,11 0,9 0,49 0,2
10 1,113 0,9 1,2 — — — —
15 1,169 В покое 1,14 — — — —
15 — 0,9 1,11 — — — —
20 1,223 0,9 1,07 — — — —
50 1,529 0,9 1,05 — — — —
Раствор хлористого кальция (в %): 5 10 1,042 1,085 В покое То же 1,06 1,17 — —
20 1,179 » 1,06 — — — —
Вода » 1.0 0,72 0,44 0,18 0,07
То же — 0,9 1,01 0,73 0,46 0,19 0,08
Таблица 52
Интенсивность охлаждения в различных закалочных средах [26]
Движение среды нлн изделия Воздух Масло Вода Соленая вода
Без движения 0,02 0,25—0,30 0,9—1,0 2
Слабое движение — 0,30—0,35 1,0—1,1 2,0—2,2
Движение средней интенсивности — 0,35—0,40 1,2—1,3 —
Энергичное движение — 0,4—0,5 1,4—1,5 —
Сильное движение — 0,5—0,8 1,6—2,0 —
Бурное движение — 0,8—1,1 4 5
Примечание. Большее число соответствует более интенсивному охлажде-
НН»
128
Таблица 53
Закалочные среды, применяемые для ступеиЧатой и изотермической закалки [33J
Состав смеси Температура плавления в °C Температура применения в °C
Наименование Химическая формула % по весу
Едкий натр Едкое кали NaOH КОН 20 80 130 150—500
Едкий натр Едкое кали NaOH кон 35 65 155 180—500
Селитра калиевая Селитра натриевая KNOS NaNO3 55 45 218 230—260
Селитра натриевая Нитрит натрия NaNO3 NaNO2 55 45 221 230—550
Нитрит натрия Селитра калиевая NaNO2 KNOd 45 55 137 160—550
Примечание. Селитра при перегреве свыше 500—600° С вступает В химическое соединение с железом и чугуном, что может вызвать взрыв.
Таблица 54
Средние нормы расхода вспомогательных материалов в термическом цехе
Наименование материала Технологическая операция Расход в кг на 1 ли обрабатываемой детали
Карбюризатор Цементация 80
Пиробензол » 30
Глина красная Упаковка 50
Прутки 0 10—12 мм Цементация 15
Асбест листовой толщиной 3—5 мм Изоляция 1.0
Асбест шнуровой » 1.0
Сталь листовая углеродистая тол- Цементация, закалка, от- 50
щиной 5—10 мм пуск
Жароупорное литье и прокат Цементация, закалка 8,0
Аммиак Азотирование 70
Соли нейтральные Закалка в соляных ван- 20
нах
Хлористый барий Закалка 20
Масло веретенное » 15
Каустическая сода » 1,0
9 Филинов и Фиргвр
129
chipmaker.ru
Продолжение табл. 54
Наименование материала Технологическая операция Расход в кг на 1 т обрабатываемой детали
Сода кальцинированная Промывка 20
Проволока вязальная 0 1,0 лом Закалка 1,0
Масло «Вапор Т» Отпуск 10
Масло «Вискозин» 20
Селитра калиевая и натриевая » 30
Хромпик Промывка 20
Песок речной Очистка от окалины 80
Дробь чугунная То же 1,0
ВИДЫ БРАКА ПРИ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКЕ
Основным условием предотвращения брака при термической обработке является строгое соблюдение режима согласно технологической карте, которая составляется на основании исследования результатов термической обработки. Брак может быть исправимым и неисправимым. Неисправимый брак связан с нарушением химического состава поверхностных слоев металла при окислении, с нарушением структуры (пережог), сильным короблением. Остальные виды брака могут быть исправлены, но высокое качество термической обработки после исправления брака получить затруднительно.
Виды брака при термической обработке и методы их предупреждения приведены в табл. 55.
Таблица 55
Классификация брака термической обработки
Вид брака Причины брака Способы предупреждения
Трещины внешние и внутренние (внешние и внутренние разрывы металла) То же » Неправильный выбор закалочной среды Несвоевременный отпуск Резкая закалка Соблюдение технологического процесса Сократить разрыв между закалкой и отпуском Применить ступенчатую закалку Применить прерывистое охлаждение в двух охладителях
130
Продолжение табл. 55
Внд брака Причины брака Способы предупреждения
Трещины внешние и внутренние (внешние и внутренние разрывы металла) То же Окисление — значительный слой окалины на поверхности детали То же Обезуглероживание (выгорание углерода с поверхности) Оплавление Крупнозернистая микроструктура (иногда в сталях видманштеттово строение) Камневидный излом Выделение углерода по границам зерен Недостаточная защита при закалке деталей с различным сечением и сложной конфигурации Нерациональная конструкция детали (резкие переходы, острые углы) Нагрев в окислительной атмосфере Завышенное время выдержки при нагреве То же Слишком высокая температура нагрева Завышенное время выдержки при нагреве Неисправность оборудования, нагревательных и регулирующих устройств Неправильная укладка деталей в печи Перегрев выше заданной температуры Завышенное время выдержки Неисправность оборудования, нагревательных и регулирующих устройств Перегрев выше установленной температуры Нагрев значительно выше заданной температуры Чрезмерное время выдержки при нагреве Неисправность оборудования, нагревательных и регулирующих устройств Изолировать асбестом отверстия у краев и резкие переходы Избегать при конструировании острых углов и резких переходов Нагрев в нейтральной атмосфере Устранить причину То же » » » Не располагать детали близко к спиралям или электродам (в соляной ванне) Устранить причину То же » » » » » »
9*
131
Продолжение табл. 55
Вид брака Причины брака Способы предупреждения
Черный излом (включения свободного графита) Нафталиновый излом (круп некристаллический излом с блестками) Межкристаллитная коррозия (разрушение границ зерен металла) Повышенная твердость (отклонение от требований ТУ) Пониженная твердость (отклонение от требований ТУ) Неравномерная твердость Несоответствие механических свойств (несоответствие численных результатов механических испытаний требованиям ТУ) Деформация детали (искривление, коробление, прогиб и т. и.) Недостаточная скорость охлаждения (при отжиге) Вторичная закалка без предварительного отжига Не выдержан температурный режим Заниженная температура нагрева (при отжиге и отпуске) Повышенная скорость охлаждения Недостаточное время выдержки (при отпуске) Неправильный выбор закалочной среды Нагрев ниже заданной температуры (при закалке) Нагрев выше заданной температуры (прн отпуске) Недостаточное время выдержки (при закалке) Неправильное погружение в закалочную среду Местное обезуглероживание. Неоднород- ность исходной структуры Неправильная термообработка. Несоответствие металла требованиям ГОСТ и ТУ Неправильный отбор и изготовление образцов для испытаний Неравномерный нагрев Неравномерное охлаждение Неправильная укладка деталей в печи Устранить причину Отжиг перед второй закалкой Устранить причину То же » » » » » » » »
132
Продолжение табл. 55
Вид брака Причины брака Способы предупреждения
Деформация детали (искривление, коробление, прогиб и т. п.) Оплавление поверхностного слоя при нагреве т. в. ч. Точечное оплавление Неисправность оборудования Неправильное погружение в закалочную среду Завышенное время выдержки при нагреве, слишком высокая температура нагрева Соприкосновение с поверхностью индуктора Устранить причину Детали погружать в закалочную среду в строго вертикальном положении Устранить причину То же
ХИМИКО-ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА
Цементация. Процесс химико-термической обработки, состоящий в поверхностном насыщении углеродом деталей, изготовленных из малоуглеродистой стали, называется цементацией.
Цементация широко применяется в тех случаях, когда необходимо получить высокую твердость и значительное сопротивление износу поверхности детали при трении в сочетании с вязкой сердцевиной детали. Цементация обычно производится на глубине от десятых долей миллиметра до нескольких миллиметров.
Цементация осуществляется путем выдержки стальных деталей в науглероживающей среде — карбюризаторе при температуре выше точки АсЯ для данной стали. Продолжительность выдержки зависит от требуемой глубины цементованного слоя и температуры нагрева.
Цементация в твердом карбюризаторе. Перед цементацией детали очищают от загрязнения, масляных пятен, ржавчины и сушат. Подготовленные к цементации детали укладывают в металлические ящики. На дно ящика насыпают слой карбюризатора толщиной 20—60 мм в зависимости от размеров и веса детали. Составы некоторых применяемых карбюризаторов приведены в табл. 56. Т$атем детали укладывают так, чтобы между ними был зазор не менее 25 мм; такой же зазор соблюдается между деталями и стенкой ящика. Детали засыпают карбюризатором, который слегка утрамбовывают. Между верхним рядом деталей и крышкой ящика слой карбюризатора должен быть не менее 40—60 мм. Ящик закрывают крышкой. Для создания герметичности зазор между крышкой и ящиком обмазывают глиной, смешанной с обычным песком.
Контроль качества цементации осуществляется при помощи образцов-свидетелей, изготовляемых из прутков малоуглеродистой стали 0 3—8 мм и длиной 100—НО мм. Один образец закладывается 133
Таблица 56
Составы некоторых твердых карбюризаторов, применяемых для цементации стали
Состав Содержание в % (по весу) Состав Содержание в % (по весу)
Древесный уголь Углекислый барий Сода Патока 80—75 12—15 1—2 4—5 Древесный уголь Углекислый барий 85—90 10—15
Древесный уголь Сода 80—85 15—20
Древесный уголь Чистый каменноугольный кокс Углекислый барий Сода Мел Патока 65—55 20—25 6—8 2—3 4—5
Древесный уголь Углекислый барий Сода 80—85 5—8 10—12
в середину ящика, а два вставляются в имеющиеся в крышке отверстия; по этим двум «свидетелям» контролируется процесс цементации. Окончательные результаты проверяются по третьему свидетелю \
Газовая цементация. Этот вид химико-термической обработки имеет ряд преимуществ: менее трудоемок, резко сокращает длительность процесса нагрева, дает возможность производить закалку деталей непосредственно после цементации, улучшает условия труда. Газовую цементацию производят во вращающихся ретортах, в шахтных печах и печах непрерывного действия. Детали загружают в печь на поддонах, корзинах или специальных приспособлениях.
Для науглероживания применяют различные газовые карбюризаторы: светильный, природный, коксовый, нефтяной газы, сжиженные газы бутана и пропана, а также пары бензола, керосина, пиробензола и синтина, подаваемые непосредственно в реторту.
Зависимость глубины слоя при газовой цементации от температуры и продолжительности выдержки показана в табл. 57. Примерный расход жидких и газовых карбюризаторов дан в табл. 58.
1 Следует учитывать разницу в сечении образца-свидетеля и детали, так как сечение оказывает влияние на глубину слоя цементации.
134
Таблица 57
Глубина цементированного слоя в мм при газовой цементации в зависимости от температуры и времени выдержки 1 [35]
Л CQ ей К к Температура в °C
820 850 875 900 925 950 975 1000
Врем держ Глубина цементированного слоя в мм
1 0,30 0,38 0,45 0,53 0,63 0,75 0,85 1,0
2 0,70 0,53 0,63 0,76 0,90 1,00 1,22 1,42
3 0,53 0,63 0,80 0,94 1,10 1,30 1,50 1,70
4 0,60 0,74 0,89 1,07 1,27 1,50 1.75 2,00
5 0,70 0,80 1,00 1,20 1,42 1,68 1,96 2,25
6 0,76 0,91 1,09 1,32 1,55 1,83 2,13 2,46
7 0,78 1,00 1,19 1,42 1,68 1,98 2,30 2,55
8 0,86 1,04 1.27 1,52 1,80 2,10 2,46 2,80
9 0,90 1,12 1,35 1,60 1,90 2,23 2,55 3,00
10 0,96 1.17 1,42 1,70 2,00 2,36 2,80 3,20
И 1,02 1,22 1,50 1,78 2,11 2,46 2,80 3,35
12 1,04 1,30 1,55 1,85 2,21 2,50 3,05 3,55
13 1,09 1,35 1,62 1,93 2,29 2,54 3,06 3,56
14 1,14 1,40 1,68 2,00 2,39 2,80 3,30 3,80
15 1,20 1,45 1,73 2,10 2,47 2,80 3,38 3,92
16 1,22 1,50 1,80 2,13 2,54 2,85 3,50 4,05
17 1,27 1,52 1,85 2,20 2,55 3,05 3,55 4,17
18 1,30 1,57 1,90 2,29 2,69 3,17 3,72 4,32
19 1,35 1,62 1,96 2,34 2,70 3,30 3,81 4,40
20 1,37 1,68 2,00 2,39 2,80 3,31 3,89 4,55
21 1,40 1,70 2,06 2,46 2,90 3,41 3,98 4,62
22 1,42 1,75 2,10 2,51 2,96 3,50 4,06 4,73
23 1,47 1,77 2,15 2,54 3,05 3,55 4,17 4,83
24 1,50 1,83 2,2 2,62 3,10 3,65 4,29 5,00
25 1,52 1,85 2,23 2,66 3,16 3,70 4,33 5,10
1 Время выдержки отсчитывается с момента достижения цементуемыми деталями заданной температуры.
135
chipmaker.ru
Таблица 58
Примерный расход жидких и газовых карбюризаторов при температуре 900—930°С в печах [38]
Тип лечи - В нутренние рабочие размеры муфеля в мм Средняя едииовремен-пая загрузка в ке * Расход керосина*), синтипа 2), или пиробензола (число капель в мин) Расход газового карбюризатора в м*/ч
диаметр глубина при нагреве н охлаждении При выдержке при нагреве и охлаждении при выдержке
Шахтные печи
Ц25 300 450 50 25—35 40—60 — —
Ц35 300 600 100 25—35 50—60 — —
Ц60 450 600 150 35—45 60—90 0.3—0,5 0,9—1,2
Ц75 450 900 220 35—45 60—90 0.3—0.5 0,9—1.2
Ц90 600 900 400 50—75 120—150 0.4—0,6 1,2—1,6
Ц105 600 1200 600 50—75 120—150 0,4—0.6 1,2-1,6
Ц205 740 2000 1500 60—80 150—170 — —
780 2600 — 80—90 170—200 3) — —
——— 1800 1500 1500—3000 80—100 260—280 — —
Муфельная печь непре- -рывного действия (сечение муфеля 0,8 х 0,4 м) длиной:
8,5 м — — — — 2—2.5 л/ч*) — 3—4
6,5 м — — —‘ — 1,5—1,8 л/ч6) — —
Безмуфель-ная печь непрерывного действия длиной 12 м н сечением 2,5X2,3 м
*) Применяется осветительный керосин (желательно Грозненского месторождения). 2) Сннтин — новый жидкий карбюризатор, более дорогой, чем керосин, но не содержит сернистых соединений и при разложении выделяет мало сажи (7]. 3) Соответствует примерно расходу 0,7—0,8 л/ч. 4) В печь дополнительно вводится 6,5—7 л/мин аммиака- 6) В печь дополнительно вводится 8— 10 л/м ин аммиака- Дополнительная подача аммиака имеет целью уменьшить выделение сажи на стенках муфеля и излучающих трубок. При указанных условиях содержание азота в поверхностном слое стали увеличивается всего лишь до нескольких сотых долей процента.
136
Таблица 59
Состав паст для цементации
Содержание в % (весовых) Разжижители Скорость цементации
Сажа I Na2COa или ВаСО3 K4Fe(CN)’ ! 6 а е л s CQ Р. <я О ь 1—г S а « = Мазут Декстрин
30—60 ’ 50 20—40 40 10—15 5—10 10 — Канцелярский клей При 930° С за 4 ч слой 1,2—1,5 мм
30 10 — 40 20 Керосин При 1100—1150° С за 50 мин слой 1,3 мм
Примечания. Консистенция пасты сметаиообразная. Пасты наносят на деталь путем окунания или кистью, а затем просушивают.
Цементация деталей пастами. В состав паст (табл. 59) для цементации входят: голландская сажа или торфяной кокс, углекислый барий, сода, щавелевокислый калий или натрий, соли органических кислот, соли кобальта или никеля. Все составляющие пасты превращают в порошкообразное состояние, перемешивают и разводят разжижителями. Для получения цементованного слоя глубиной 1—1,5 мм на поверхность детали наносят кистью пасту толщиной в 3—4 мм или деталь несколько раз погружают в бак с пастой. После затвердевания пасты детали укладывают в ящики, закрывают крышками и тщательно обмазывают глиной. Процесс цементации ведется при температуре 880—920° С. Время выдержки устанавливается в зависимости от требуемой глубины цементации. Цементация пастами имеет следующие преимущества по сравнению с цементацией в твердом карбюризаторе: длительность процесса сокращается в 2—3 раза; создается возможность закалки деталей непосредственно после цементационного нагрева.
Для защиты от цементации применяют различные обмазки, состоящие из огнеупорных материалов (табл. 60).
В табл. 61 приведены виды брака цементованных изделий и способы их устранения.
Цианирование,, Процесс насыщения поверхностный слоев стальных изделий одновременно углеродом и азотом называется цианированием. После цианирования поверхность приобретает большую твердость и износостойкость, чем при обычной цементации. Цианированию подвергают детали, работающие на износ при динамической нагрузке, а также режущий инструмент.
Различают три вида цианирования: низкотемпературное при температуре 540—560° С, среднетемпературное при 820—860° С; высокотемпературное при 920—960° С. В зависимости от вида карбюризатора различают следующие виды цианирования: жидкостное, газовое и цианирование в твердой среде.
137
chipmaker.ru
Таблица 60
Обмазки для защиты поверхности от цементации
Состав обмазки % (ПО объему) Способ изготовления
Свинцовый сурик Однохлористая медь 35 65 В спиртовом канифольном лаке разводят оба порошка до сметанообраз-иого состояния и наносят кисточкой на деталь ровным слоем толщиной до 1 мм
Глина огнеупорная Песок Бура Селитра натриевая Окись свинца 42—44 40—42 10 3 3 Глину сушат и растирают, затем все составляющие перемешивают и разводят на жидком стекле. Полученную массу наносят на места, не подлежащие цементации
Тальк Глина сухая огнеупорная Вода 50 25 25 Глину растирают, добавляют тальк и воду. Полученную смесь замешивают на жидком стекле до сметанообразного состояния
Асбест трепаный Шамотная глина 10 90 Составляющие смешиваются и разбавляются водой. Состав применяют для предохранения отверстий от цементации
Глинозем Кремнезем Окись железа Окись титана Окись магния 56—60 36—40 3 0,25 0,75 После тщательного перемешивания всех составляющих разводят состав на жидком стекле (80% жидкого стекла + 20% воды). Готовую пасту наносят на деталь в два слоя
Глина молотая Песок сеяный Бура Нитрит натрия 40 45 12 3 После тщательного перемешивания составляющих состав разбавляют жидким стеклом до сметанообразного состояния. Паста наносится в один слой
Тальк Окись алюминия Свинцовый сурик 58 28 14 После тщательного растирания смеси добавляют 75% жидкого стекла (уд. в. 1,4—1,5). Перед нанесением пасты поверхности, подлежащие защите, очищают. Нанесение пасты производят кистью в два слоя. После нанесения первого слоя производится сушка на воздухе в течение 1 ч, а после нанесения второго слоя — сушка при температуре 60—70° С также в течение 1 ч
138
Таблица 61
Классификация брака при цементации и способы его устранения
Вид брака Причины брака Способы устранения брака
Чрезмерно большая глубина цементированного слоя Заниженный слой цементированного слоя Повышенная концентрация углерода в цементированном слое Пониженная концентрация углерода в цементированном слое Неравномерная глубина цементированного слоя Отслаивание закаленного цементированного слоя Завышенное время выдержки при цементации Применение сильного карбюризатора Высокая температура цементации Неравномерная температура в печи Недостаточное время выдержки прн цементации Заниженная температура цементации Применение слабого карбюризатора Неравномерная температура в печи Недостаточная подача газа или керосина в случае газовой цементации Применение сильного карбюризатора Завышенное время выдержки при цементации Применение слабого карбюризатора Зажиренная и грязная поверхность детали Неправильная упаковка цементационных ящиков Большая усадка карбюризатора Отложение сажи при газовой цементации Резкий переход цементованного слоя к сердцевине Наличие цементитной сетки Устранить причины, вызывающие брак; при завышенной глубине цементации брак неисправим Устранить причины, вызывающие брак То же » » Тщательно дозировать цементующие вещества Устранить причины, вызывающие брак Устранить причины, вызывающие брак Очищать детали при цементации от жира, грязи, окалины и ржавчины Тщательно замазывать цементационные ящики Утрамбовывать карбюризатор в цементационных ящиках Более тщательно дозировать цементующие вещества Уменьшить процент свежего карбюризатора То же
139
chipmaker.ru
Продолжение табл. 61
Вид брака Причины брака Способы устранения .брака
Хрупкость (выкрашивание) поверхности Стекловидные наплывы на поверхности изделия Применение сильного карбюризатора Завышенное время выдержки Применение излишне высокопроцентных ванн при жидкостном цианировании Повышенное содержание диссоциированного аммиака при азотировании и газовом цианировании Наличие песка в карбюризаторе Устранить причины, вызывающие брак То же » Устранить причины, вызывающие брак Не допускать, попадания песка в карбюризатор
Низкотемпературное цианирование применяют для повышения твердости и красностойкости режущего инструмента из быстрорежущей и высокохромистой стали (протяжки, сверла, развертки, зенкера, метчики и фрезы). При низкотемпературном цианировании поверхностный слой насыщается преимущественно азотом и в меньшей степени углеродом.
Жидкостное низкотемпературное цианирование инструмента производится на глубину 0,015—0,03 мм после окончательной механической и термической обработок. Цианирование осуществляется в цианистых ваннах следующего состава (в %):
Поваренная соль ..........25—30
Сода .....................20—25
Цианистые соли............40—50
Температура цианирования инструмента должна совпадать с температурой отпуска.
• При низкотемпературном цианировании инструмента в твердой среде наиболее распространены следующие составы смесей (в %).
Состав 1. Уголь древесный сухой .............60
Сода ...............................Ю—25
Желтая или красная кровяная соль 25—40
Состав 2. Уголь древесный сухой ..............85—86
Желтая кровяная соль . . ... 14—15
Другие составы смесей для цианирования в твердой среде приведены в.табл. 62.
140
Таблица 62
Составы смесей в % для низкотемпературного цианирования в твердой среде [34]
№ смеси Древесный уголь Желтая кровяная соль K4Fe (CN)e-3H2O Na2COe, ВаСО8 нли КоСОа Животный уголь (роговая илн костяная крупа)
1 2 3 При 10—15% св< 60—80 40—50 40—60 м е ч а н и е. ?жей и 85—90г 20—40 15—20 20—25 Прн цианировании при £ отработанной смесей. 15—20 меняются смеси, со 20—30 20—40 стоящие из
В ящик, изготовленный из котельного железа, насыпают слой смеси 50—60 мм и укладывают инструменты так, чтобы между ними был зазор 10—12 мм, засыпают их карбюризатором и закрывают крышкой. Нагрев ящиков осуществляется в пламенных печах или электропечах при температуре 540—560° С с выдержкой в течение 2—3 ч и последующим охлаждением на воздухе до 200° С. Глубина цианированного слоя составляет 0,02—0,03 мм при твердости Я [/1000—1100.
Среднетемпературное и высокотемпературное цианирование производится в расплавленных солях или в муфелях с применением газовых карбюризаторов.
Составы солей и газов приведены в табл. 63 и 64. При местном цианировании могут быть применены специальные пасты (табл. 65 и 66).
Азотирование (нитрирование). Азотированием называется процесс насыщения поверхности металла азотом.
Азотирование изделий производится с целью повышения поверхностной твердости, износостойкости, усталостной прочности и коррозионной стойкости.
Различают два вида азотирования: прочностное и антикоррозионное.
При прочностном азотировании детали, изготовленные из сталей, легированных алюминием, хромом, молибденом и ванадием, выдерживают в среде диссоциированного аммиака при температуре 480—650° С в течение длительного времени (сердце-вина сохраняет свойства исходного металла).
Антикоррозионное азотирование отличается от прочностного кратковременностью и небольшой глубиной азотированного слоя (0,025—0,06 мм). Антикоррозионному азотированию подвергают детали, изготовляемые из углеродистых, а также из 141
Таблица 63
Состав вани для жидкостного высокотемпературного цианирования [23]
Характеристика ванн Максимальная, глубина слоя а мм Время анализа состава аани Состав ванны в % Режим цианирования
NaCN 1 Цианплав ГИПХ 8 NaCl NasCOa N 'я CQ ВаСО3 м о о температура цианирования в °C продолжительность циаиироваиия в ч, мин глубина цианирования в мм
Вайна для цианирования иа небольшую глубину 0,35 При расплавлении Рабочий анализ 50 20-25 — 50 25—50 25—30 — — — 840 840 870 870 0-30 1—00 0-30 1—00 0,15-0,20 0,20—0,25 0,20-0,25 0,25—0,35
0,60 При расплавлении Рабочий анализ 0,5—1,0 9 36 — —" 55 840 840 870 0—30 1-00 0-30 1-00 0,15—0,25 0,25—0,30 0,20—0,30 0,35—0,45
Продолжение табл. 63
Характеристика ванн Максимальная глубина слоя в мм Время анализа состава ваии 1 Состав ванны в % Режим цианирования '
NaCN 1 Цианплав ГИПХ 2 NaCl И о о я Z В аС12 ВаСОз СаС12 температура цианирования в °C продолжительность цианирования в ч, । мин глубина цианирования в мм
Активная ванна с NaCN н ВаС12 для цианирования на различную глубину 1,0 При расплавлении Рабочий анализ 10 8—12 — 40 30-55 <10 50 >15 35—50 — 840 900 900 900 1-20 1-00 2-00 4—00 д 0,25—0,30 0,50—0,60 0,7—0,80 1,0—1,2
Ваниа для глубокого цианирования 1 Цианистый натрий сод 3 Цианплав ГИПХ соде. 2,0 ержит 8 >жит 21, При расплавлении Рабочий анализ 5-96% NaCN. 7% Са (CN)2, 21 8 3-8 ,8% NaCN, 3,5% С< 10 s-30 lCNt, 1 4% NaC 82 >30 , 1,9% >40 0» 8% CaF 900 900 900 950 950 950 , 26,1% 0,25 0-45 1—30 2-00 3—00 6-00 СаС12, 0,20—0,25 0,30—0,50 0,50—0,80 0,8-1,0 1,0-1,2 1,4-1,6 2,5% С.
chipmaker, ru
Таблица 64
Примерный расход карбюризатора и аммиака при газовом цианировании
Тип лечи Виутреиние рабочие размеры муфеля в мм Расход карбюризатора (число капель в минуту) Расход аммиака в л[мин
диаметр глубина
— 250 400 40—50 пиробензола 2,0—2,5
Ц25 300 450 60—70 керосина 6,5
Ц25 300 450 50—60 керосина 1,5
— 600 800 4 л естественного газа 1,0
Ц205 740 2000 160—180 пиробензола 6,0
Таблица 65
Состав паст, применяемых при цианировании конструкционных сталей [35]
Наименование компоиеитов Номера ласт
1 | 2 | 3 1 4 1 5
Соста в в % (по есу)
Голландская сажа или торфяной мелкозернистый кокс 40—50 30—60 35 . 45 40
ВаСО3 — — 15 20 15
Na2CO3 или К2СО3 20—40 20—40 20 20 20
K2Fe (CN)„ 5-10 5—10 15 15 20
Щавелевокислый натрий или калий — 5-10 — — —
Цианплав ГИПХ 5—10 5—10 — — —
Муравьинокислый никель или щавелевокислый кобальт — 5—10 — — —
Феррохром — — 15 — —
Песок — — — — 5
Таблица 66
Время выдержки для цианирования деталей пастами при температуре 920—930° С [35]
Время выдержки в ч Глубина слоя в мм
доэвтектоидная зона эвтектоидная зона заэвтектондная зона общая глубина
0,75 0,35 Паста № 1 0,50 —- 0,85
1,0 0,40 0,50 0,35 1,25
144
Продолжение табл. 66
Время выдержки в ч Глубина слоя в мм
доэвтектоидная зона эвтектоидная зона заэвтектоидная зона общая глубина
Паста № 1
1,5 0,70 0,55 0,40 1,65
2,0 0,70 0,60 0,50 1,80
3,0 0,70 0,75 0,55 2,0
4,0 0,70 1,10 0,70 2,5
Паста № 2
0,5 0,40 0,30 — 0,70
0,75 0,40 0,30 0,10 0,80
1,0 0,40 0,30 0,20 0,90
1,5 0,6 0,4 0,25 1,25
2,0 0,7 0,55 0,35 1,60
мало- и среднелегированных сталей. Зависимость глубины азотированного слоя от продолжительности процесса показана на фиг. 28.
Фиг. 28. Зависимость глубины азотированного слоя от продолжительности процесса (температура азотирования 500° С).'
В табл. 67 приведены наиболее распространенные режимы прочностного азотирования деталей, изготовленных из разных марок стали. Режимы антикоррозионного азотирования даны в табл. 68. Для предохранения поверхности детали от азотирования применяют различные способы защиты (табл. 69).
Ю Филинов и Фиргер 145
chipmaker.ru
Таблица 67
Примеры применяемых режимов прочностного азотирования [23]
Марка стали Температура процесса Степень диссоциации аммиака в % Продолжительность в Ч Глубина слоя в мм Поверхностная твердость, обычно достигаемая (HV)
500—520 20—40 35 0,30—0,35 1000—1150
38ХМЮА 500—520 20—40 55 0,50—0,50 1000—1150
530—550 30—50 35 0,45—0,50 950—1100
35ХЮА 500—520 550—570 20—40 50—60 12+25 0,50—0,60 950—1100
38ХВФЮА 500—520 20—40 35 55 0,30—0,35 0,50—0,55 850—950 850—950
480—500 15—30 35 0,25—0,30 650—750
30Х2Н2ВФА 480—500 15—30 55 0,45—0,50 650—750
30Х2Н2ВА 500—520 20—40 55 0,50—0,55 600—700
490—500 15—30 35 0,25—0,30 700—850
490—500 15—30 55 0,45-0,50 700—850
ЗОХЗВА 500—520 20—40 55 0,50—0,55 650—750
490—500 15—30 35 0,25—0,30 650—750
18Х2Н4ВА 490—500 15—30 55 0,45—0,50 650—750
500—520 20—40 55 0,50—0,55 600—700
40ХНВА 490—500 15—30 35 0,25—0,30 550—650
490—500 15—30 50 0,45—0,50 550—650
40ХНМА 500—520 20—40 55 0,50—0,55 500—600
500—520 20—40 55 0,15—0,25 950—1100
1X13; 2X13; 3X13 540—560 40—55 55 0,25—0,35 850—950
530—580 20+40 0,25—0,27 800—850
15X11МФ 530—560 35—60 20+20 0,37 —
540—560 40—55 55 0,08—0,12 850—1000
4Х14Н14В2М 560—580 45—60 55 0,10—0,15 800—950
620—630 45—65 55 0,12—0,18 700—800
540—560 40—55 55 0,18—0,25 900—1000
4Х14Н2В2 560—580 45—60 55 0,20—0,30 800—950
540—560 40—55 55 0,15—0,22 850—1000
25Х18Н8ВА 560—580 45—60 55 0,18-0,25 800—950
146
Продолжение табл. 67
Марка стали Температура процесса в °C Степень диссоциации аммиака в % Продолжительность в ч Глубина слоя в мм Поверхностная твердость, обычно достигаемая (tfV)
20ХЗМВФ 500—520 20—40 15 0,20—0,30 —
Х12Ф 500—520 500—520 20—45 20—45 25 55 0,16—0,20 0,20—0,30 900—1100
4Х8В2 500—520 20—45 55 0,30—0,35 900—1000
ЗХ2В8 500—520 20—45 55 0,30—0,35 900—1000
4ХВ2С 500—520 20—45 55 0,45—0,55 700—750
7X3 500—520 20—45 55 0,45—0,55 675—750
Таблица 68
Режимы аитикоррозиоииого азотирования стали, обеспечивающие получение коррозионноустойчивого слоя толщиной 0,015—0,040 мм
Группа стали Азотируемые детали Режимы азотирования
температура азоти- : рования в °C . продолжитель ность процесса в мин степень диссоциации аммиака в % охлаждение
Малоуглеродистая и и средне-углеродистая сталь 3) Тяги, штыри, болты, вентили паропроводов, мелкие детали приборов и аппаратов, резаки, сварочные горелки, детали арматуры паровых котлов и др. 600Б> 650 700 60—120 45—90 15—30 35-50 45—65 55—75 С печью, в воде, в масле, в муфеле, вынутом из печи 2)
Высокоуглеродистая и мало легированная сталь Различные детали приборов и аппаратов (шестерни, валики, золотники, оси, гайки, винты, штифты и др.). 770-8504) 5—10 До 80 В масле или воде, в зависимости от марки стали
’) Давление аммиака в муфеле 5—-50 мм вод. ст. • *) Для получения вязкого азотированного слоя желательно быстрое охлаждение. • ) Сред не угле род истые стали перед азотированием обычно подвергают улучшению, поэтому температура азотирования не должна превышать 650° С. * ) Температура окончательного нагрева совпадает с температурой закалки стали. Азотирование происходит ао время иагрева и при короткой выдержке под закалку. • ) Прн повышении температуры время выдержки уменьшают.
10*
147
chipmaker, ru
Таблица 69
Способы местной защиты от азотирования [23]
Метод защиты Толщина нанесённого слоя в мм
Лужение гальваническое с последующим фосфатированием 0,01—0,02
Никелирование гальваническое 0,05—0,06
Цинкование гальваническое 0,04—0,05
Гальваническое биметаллическое покрытие: свинец — цинк; медь — свинец; никель — свинец 1-й металл 0,005, 2-й металл 0,015
Обмазки: 1) свинцово-оловянистая пыль (60 : 40), разбавляется на смеси: 5 частей растительного масла, 1 часть стеарина, 2 части свиного сала; 2) 2 части пульверизованной смолы и 1 часть хлористого цинка; 3) жидкое стекло (двухкратное нанесение на поверхность) с последующей сушкой при температуре 100—120° С 1—2
ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА
По химическому составу инструментальная сталь делится на углеродистую и легированную.
По способу производства инструментальные стали делятся на качественные и высококачественные.
Высококачественные инструментальные стали должны содержать пониженное количество серы, фосфора и неметаллических включений.
Химический состав сталей приведен в табл. 70.
По назначению инструментальные стали можно разделить на пять групп:
1) режущие углеродистые и легированные стали;
2) быстрорежущие стали;
3) стали для штампов при деформировании в холодном состоянии;
4) стали для штампов при деформировании в горячем состоянии;
5) стали для измерительного инструмента.
Закалка инструмента производится для получения высокой твердости и высоких механических свойств.
Инструмент, изготовленный из углеродистой и легированной стали, имеет сравнительно узкий интервал температур закалки. Повышение температуры закалки намного выше критических точек (табл. 71) ухудшает механические свойства в связи с ростом зерна 148
Химический состав инструментальных сталей
Прочие 1 1 1 1,15-1,30 Мо 0,08-0,15 Ti
> 1 1 1 IT с 1 с о > 1 1
& 1 с СГ 1 1Г 1,20-1,60 1,50-0,80 0 50—0 80 1
Z СО ю LO Ю Ю с- СМ ем СМ см см о I 000 о о’ с 1 V/ V/ V/ V/ V/ V <0,25 <0,25 1,40—1,80 1,4-1,80
о с со ос ~ СГ 1 1 со С _7 О сс 1Г о •- 1Г с с 1,40-1,80 9 90—9 70 С о * ст с 0,5—0,8 0 50—0 80 С ОС с с LC с 0,90-1,25
Л LT g с Ю сГ со с- о С о с 1Г О-с с 0,035 0.03 1 0,03 | <0,03 <0,03 <0,03 <0,03 <0,03 <0,03 <0,03 <0,03
00 0 030 0 030 С (Г CZ с о о СО со И cf о о о с о~ о о с V/ <0,03 <0,03 <0,03 0,03 <0,03 sr 0.03 со со о о о о V/ V
Мп С 1 с о с 0,20—0,40 0 15—0 35 со со о о с со со ь- о с: о о о о с 1111 ю со lo см с ~ ~ О о о о с 0,8—1,20 0’90-0 40 0,8-1,10 0,90—1,20 0,90—1,20 0 50-0 80 0,50-0,80
S5 0,15—0,35 0,15—0,35 о 15—0 35 1Г О-с 1Г Г с > СО О О 5. со ю °- А. со > О СО СО со I О О* I 1 с 12 V/ V/ g g V 5 О - — О с- с с 0,15—0,35 0,15-0,35 <0,35 <0,35
О с 1 1Г с 0.75-0,84 0 85—0 04 <г *Ф О Ю LT ОСЧсОЬ^СГ S —Г —Г о с bill Ю Ю СО CD Lr Оз •_“| , 7 f—7 ОС О ~ с 0,95—1,10 0 30—0.40 с: с •— ст с 0,85—0,95 0.55-0.70 050—0.60 0,50-0,60
Марка стали ш , с с. S н ОСЧ,|СОООсчС[Д[ПХК t'.ooo, — — (—IxxHx^xxx^ >, X X >, >> X 1 t-~ cn X co X о ю ю ю
149
chipmaker, ru
p 4 Ю eg Ш E P4 о О £ о со о' 1 1 О £ S о“ О О £ О S-
0) s к CJ к о Kt о Cu c c 0,15- 1 о CD со о со с? со о“
> 1 1 1 0,15-0,30 1 0,15—0,30 0,15-0,30 0,20-0,40 1 1 1 2,0—2,6 1 GD г—А 1,3—1,7
& 1 1 1 1 1 1 0,80—1,20 1 1 1 2,00-2,50 8,5—10,0 17,5-19,0 8,5-10,0
z <0,25 ! <0,35 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
и 0,60-090 1.30-1,60 11,4-13,0 11,0-12.5 0,75-1,05 0,45—0,70 0,10—0,30 1 1,30-1,60 1,00-1,30 1,00-1 30 3,8-4,4 <3,8—4,4 <4,0—4,6
Ch О V 1 <0,03 1 1 1 1 1 1 1 1 0,03 0,03 СО о о*
<Л <0,03 1 <0,03 1 1 1 1 1 1 1 1 <0,03 • <0,03 <0,03
* Mn 1,20-1,60 о V .<0,35 j <0,35 <0,40 0,30-0,60 0,20—0,40 0,20—0,40 <0,40 <0,40 0,20-0,40 1 1 1
s 0,25-0,65 1 <0 35 <0,4 <0,35 , <0,35 <0,35 <0,35 <0,35 1,2-1,60 0,6—1,0 0,50—0.80 1 1 1
о 0,50—0,60 0,95-1,10 2,00-2,30 1 $ 0,95-1,10 0,80-0,90 1,05-1,25 0,95—1,05 0,35-0,45 0,60—0,70 0,45-0,54 0,85-0,95 0,70-0,80 0,70-0,80
Марка стали 5ХГМ X Х12 Х12М 60 X 85ХФ В1 е 4ХС 6ХС 5ХВ2С 6d Р18 ЭИ347
150
Таблица 71
Температура критических точек инструментальных сталей
Марка стали Температура в *С Марка стали Температура в °C
Лс, Ас3 или Аст Ас, Ас, или Аст
У7 730 770 9ХВГ 750 900
У8 730 — 5ХНВ 750 820
У9 730 — 5ХНМ 720 770
У10 730 800 5ХНТ 720 770
У12 730 820 5ХГМ 740 770
У13 720 830 В1 740 820
ХГ 740 980 Ф 730 770
Х09 740 880 4ХВ2С 780 840
9Х 745 860 5ХВ2С 775 820
7X3 770 950 6ХВ2С 775 810
8X3 770 960 5ХВГ 730 780
9ХС 770 870 4ХС 770 860
ХВГ 750 940 6ХС 770 835
и повышенными напряжениями после закалки. Не меньшее значение для качества инструмента имеет правильный выбор среды нагрева. Вследствие большого окисления поверхности, особенно режущей кромки, нагрев инструментов под закалку в открытом виде в пламенных печах или электропечах нежелателен; нагрев под закалку рекомендуется производить в расплавленных солях.
Окалина, образующаяся при нагреве инструмента в печах, создает неравномерную твердость поверхности, что ведет к забракованию инструмента, так как на отдельных участках твердость понижается до HRC 55—58. При нагреве инструмента в соляных ваннах соль необходимо раскислить древесным углем, бурой или желтой кровяной солью.
Инструмент охлаждают в воде, водных растворах щелочей, масле, селитре и других средах.
Охлаждение инструмента, изготовляемого из высокоуглеродистых сталей, производят обычно через воду в масло. Сначала охлаждают его в воде с температурой 20—30° С в течение 5—10 сек. (до потемнения), а затем быстро передают в масло до полного охлаждения.
С целью уменьшения коробления в процессе закалки для ответственного и сложного по своей конфигурации инструмента, изготовляемого из марок сталей 9ХС, X, ХВГ и других, применяется изотермическая или ступенчатая закалка.
Для получения чистой поверхности инструмента после закалки С. С. Волковым и В. Д. Садовским предложено производить нагрев
151
Таблица 72
Нормы твердости легированной инструментальной стали в состоянии поставки и после закалки (по ГОСТ 5950—51)
Марка стали Сталь в состоянии поставки Сталь после закалки
твердость НВ диаметр отпечатка в мм при диаметре шарика D = 10 мм и нагрузке Р = 3000 кГ температура закалки твердость ВВС (не ниже)
Х12 269—217 3,7—4,1 950—1000 60
Х12М - 265—207 3,8-4,2 950—1000 58
ХГ 241—197 3,9—4,3 800—830 61
X 229—187 4,0—4,4 830—860 62
9Х 217—179 4,1—4,5 820—850 62
7X3 229—187 4,0—4,4 850—880 55
8X3 255—207 3,8—4,2 850—880 55
9ХС 241—197 3,9—4,3 820—860 62
6ХС 229—187 4,0—4,4 840—860 56
4ХС 207—170 4,2--4,6 880—900 47
ХГС 255—207 3,8-4,2 820—860 62
Ф 217—170 4,1—4,5 780—820 * 62
8ХФ 207—170 4,2—4,6 800—850 * 61
В1 229—187 4,0—4,4 800—850 46
ЗХ2В8 255—207 3,8—4,2 1075—1127 46
ХВ5 285—229 3,6—4,0 800—820 65
' ( 4ХВ2С 217—179 4,1—4,5 800—900 * ,53
Q5XB2C 255—207 3,8-4,2 860—900 55
6ХВ2С 285—229 3,6—4,0 800—900 57
( ХВГ 255—207 3,8— _ 800—830 62
9ХВГ 241—197 3,9—4,3 800—830 62
5ХВГ 217—179 4,1—4,5 850—900 57
5ХНМ 241—197 3,9—4,3 830—860 47
5ХГМ 241—197 3,9—4,3 820—850 50
5ХНТ <241 >3,9 — —
Приме лаждение в аол ч а и и е. Для ст е. Остальные охл алей, отмеченных зв< аждаются в масле. гздочкой *, приме няется ох-
152
инструмента в расплавленных солях и охлаждение после нагрева в расплавленных щелочах, с последующим окончательным охлаждением на воздухе.
Инструмент, работающий в условиях повышенного износа, рекомендуется после закалки (перед отпуском) подвергать обработке холодом при температуре до —80° С, что превращает остаточный аустенит в мартенсит и увеличивает твердость и износостойкость инструмента.
Нормы твердости легированной инструментальной стали приведены в табл. 72. В табл. 73—75 даны режимы термической обработки инструментальной стали.
Таблица 73 *
Нормы выдержки при нагреве инструментов из углеродистой и легированной стали [8]
Наименование агрегата Температура нагрева в °C Время иагрева на каждый миллиметр диаметра в сек
углеродистая сталь легированная сталь»
Пламенная печь 800—900 60—70 65—80
То же с упаковкой изделий в ящик 800—900 90—100 120—150
Электропечь 770—820 820—880 60—65 50—55 70—75 < 60—65
Соляная ванна 770—820 820—880 12—14 10—12 18—20 16—18
Свинцовая ванна 770—820 820—880 П •ЧОО &-10 7—8
Таблица 74
Время выдержки инструмента при отпуске в масляной или селитровой ванне и в шахтной печи типа ПН-32 или ПН-34
Диаметр (толщина) инструмента в мм Время выдержки В Ч Диаметр (толщина) инструмента в мм Время выдержки в ч
До 20 1,0 41—60 2,0
21—40 1,5 Свыше 60 2,5
Прокаливаемость инструментальных сталей. Одним из распространенных и несложных методов определения прокаливаемости неглубоко прокаливающихся сталей является проба на излом. 153
ch/рта ker.ru
О
X 4 cd H cc о H X Pt о C-QJ 4 u >> CO X о K_ о X X <D «5 CQ о b o u, en X Cd X OJ s >> X-b X X <D X Q >> X H o X <D X s cd X cd n X X-X cd и g. cd X X s & co отпуск в масляной ванне А А А А А А А « о о о о а о о о о со со со со со cocococo ^ааааааааааааааааааа
Закалка Соляные ванны | нагрев kt Л ЛА АЛА А А А О О о О ООО 000 СО СО СОСО СО СО СО СО СО со ^аааааааааааааалааа О —< СЧ СО "Ф 1О —< — счсчсохгооог-аоо —
подогрев ^ААААААААаАаАААААААА счсо’фког^-ооосчсоиог^соосчсоюг^ооо -н^^^^^СЧСЧСЧСЧОСЧсО
Свинцовая ванна CU A A A A A A А Л А А А А А А А А О Ю Ю О О О to иО о о О о о о о о to СЧ со LO СО —< СЧ СО LO СО со СО ю СО — см || А А А А А А ААААААААа ' СЧ СЧ СО СО СО LQiOO>OOb^COCOO
Камерные и шахтные печн закалка без подогрева ^ааа«Ааааа аАаааааа ЮСОСЧЮОСОСЧОСОСЧ со^оюсчососч — СЧСЧСО^^1Л —< СЧ СЧ со ”ф 'ф ю Уааааааааа
нагрев ^ааааааааааааааааааа ЮЮГ-О—< lO b- —' LO Ь -' Ю 00 —< Ю Г- *-н LO Ь-—*-Н’-’СЧСЧСЧСОСОСО’^тГМ<Ю1ЛЮО
подогрев | а? А А А А А А ААААААААА А О О LO ио О О ю tOOOlOOLOOOLO 1.0 СО со со СО М< Ю Ю —' сч сч со со тГ ю ю vaaaaAaaaaaaa
Бремя нагрева при высоком отпуске в камерных печах 2 А А А А АаАААААААА А А А О О О ю о О1О1ООЮ1ООЮ1ОО OiOO СО СО ’Ф Ю —'СЧСОх^Ю СЧ СО "Ф —< —« хГ &>aaaaaaaaaaaaaa ^-•^-.^^^счсчсчососососо
Максимальная толщи- на в мм СОСООСЧЮОЮОЮОКООХЛОЮОЮОЮО —'-“«(MCNCOCO^^LOiO^WSNGOCOO
154
По ГОСТ 5657—51 на углеродистую инструментальную сталь предусмотрена шкала оценки прокаливаемое™ по излому образцов, закаленных при температуре 760, 800 и 840° С и охлажденных в воде. Испытание на прокаливаемость производится как на квадратных, так и на круглых образцах диаметром 21—23 мм, имеющих вырезы 5—7 мм.
По шкале оценки прокаливаемое™ (фиг. 29) к группе I относятся метчики диаметром до 14 мм и сверла диаметром до 20 мм-, к группе II — метчики диаметром 25 мм, развертки разных диа
Фиг. 29. Шкала оценки прокаливаемости инструментальной углеродистой стали (210 лл.
Обозначение изломов
Незаколенный
О вязкая сердцевина
Сквозная 'прокаливаемость
Перегрев
метров и сверла диаметром 25—30 мм-, к группе III — штифтованные развертки, плашки круглые и метчики разных размеров; к группе IV — сверла всех размеров, штифтованные развертки и плашки круглые; к группе V — плашки круглые больших размеров и сверла.
Быстрорежущая сталь. Наиболее распространенными марками быстрорежущей стали являются средневольфрамовая сталь марки Р9 и высоковольфрамовая Р18.
Характерным свойством быстрорежущей стали является красностойкость, т. е. способность стали сохранять режущую способность, высокую твердость и износостойкость при разогреве режущей кромки до 600° С в процессе резания металла с большой скоростью.
Из быстрорежущей стали изготовляют плашки, резьбовые и червячные фрезы, долбяки, метчрки, зенкера, протяжки и другой инструмент,
155
156 CD о 00 си 00 о СП О О СП СТ) о СИ СП СП о СП о СО СП СО о to СП to о СП to со СП СО Максимальная толщина в мм Время г
2 » 15 » to to 1 » 55 » 1 » 50 » 1 » 40 » 1 » 35 » « 0S « I 1 1 » 25 » 1 » 20 » 1 » 10 » и— 1— Л 55 » 50 » 40 » 35 » 35 » 30 » 30 мин подогрев Камерные и шахтные печи ft 1 ft т 3
1 » 35 » 1 » 30 » 1 » 25 » 1 » 20 » 1 » 15 » « 01 « I 58 » 55 » I 49 » 43 » 40 » 34 » 28 » 25 » 19 » 16 » 13 » 10 » 7 мин нагрев | § г г 1
40 » 37 » 35 » 33 » 30 » 28 » 26 » 23 » 30 » 22 » 20 » 17 » 15 » 30 » « SI 10 » 30 » со 6 » 30 » СП 2 » 30 » 1 мин 30 сек । подогрев Соляные Закалка ске инструмента, стали
9 » 30 » 18 » 30 » 17 к 30 » « OS « 9! 15 » 14 » 13 » >—- СП >—• 10 » 8 » 30 » 7 » 45 » 1 6 » 30 » 5 » 15 » 30 » 3 » 15 » 2 » 30 » to 1 мин 15 сек 45 сек нагрев ' ванны 3 U с § § 3 с с
3 » 3 » СО 2 » 30 » 2 » 30 » 2 » 30 » 2 » 30 » 2 » to to 1 » 30 » « 0S « I 1 » 30 » 1 » 30 » 1 ч 30 мин ►— — ►— Н-* Л масляных ваннах Отпуск в шахтных печах, селитровых и из легированной Г} О\ ъ R Л Й S
Таблица 17
Время нагрева'при закалке и отпуске инструмента, изготовленного из высокоуглеродистой стали
Максимальная толщина в мм Закалка • Отпуск
Камерные н шахтные печи Соляные ванны печь после выравнивания температуры масляная ванна
1-й подогрев 2-й подогрев окончательный нагрев 1-й подогрев 2-й подогрев окончательный нагрев
3 6 9 12 15 30 мин 30 > 35 » 35 » 40 » 5 мин 5 » 7 » 10 » 12 » 1 мин 30 сек 3 » 4 » 5 » 7 » 1 мин 30 сек 3 » 4 » 30 » 6 » 7 » 30 » 1 мин 15 сек 2 » 30 » 3 > 45 » 5 » 6 » 15 » 30 сек 1 мин 1 » 30 » 2 » 2 » 30 » 1 ч 1 ч
20 25 30 35 40 50 мин 55 » 1 ч 1 » 1 » 10 » 17 мин 20 » 25 » 30 . 32 » 9 мин 10 » 13 » 16 » 17 » 10 мин 30 сек 12 » 15 » 18 » 19 » 30 » 8 мин 45 сек 10 » 12 » 30 » 15 » 16 » 15 » 8 мин 30 сек 4 » 5 » 6 » 6 » 30 » 1 ч 15 мин 1 ч 30 мин
45 50 55 1 ч 20 мин 1 » 25 » 1 » 30 » 38 мин 42 » 45 » 19 мин 22 » 23 » 22 мин 30 сек 25 » 30 ь 27 » 18 мин 45 сек 21 » 15 » 22 » 30 » 7 мин 30 сек 8 » 30 » 9 > 1 ч 15 мин 2 ч
60 65 70 75 1 ч 35 мин 1 » 40 d 1 » 50 » 1 » 55 » 50 мин 54 » 58 » 1 ч 25 мин 28 » 29 » 33 » 30 мин 32 » 34 » 30 сек 37 » 30 » 25 мин 27 » 28 » 45 сек 31 » 15 » 10 мин 11 » И » 30 сек 12 > 30 » 1 ч 30 мин 2 ч 30 мин
80 85 90 2 ч 2 » 2 » 15 мин 1 ч 10 мин 1 » 10 » 1 » 15 » 35 мин 36 » 40 » 40 мин 30 сек 42 » 45 » 33 мин 45 сек 35 > 37 » 30 » 13 мин 30 сек 14 » 15 » — 3 ч
chipmaker.ru
Таблица 78
Ориентировочные режимы отжига инструментальных сталей для улучшения обрабатываемости при резанни 1
Марка стали Температура нагрева в СС Охлаждение Диаметр отпечатка по Бринелю в мм
У7, У7А, У8, У8А, У8ГА У9, У9А У10, У10А, У10Г У12, У12А У13, У13А 750—780 750—780 760—780 760—780 760—780 С печью по 50° в час до температуры 500° С, затем на воздухе ( ) >4,4 >4,35 >4,3 >4,2 >4,1
X 9Х Х09 Х12 ХГ ХВГ Х12М 4ХС 6ХС 9ХС 4ХВ2С 5ХВ2С 5ХНМ 5ХГМ ЗХ2В8 5ХВГ 9ХВГ 1 Для улучшения также высокий отпуск nj 780—800 780—800 780—800 850—870 780—800 780—800 850—870 840—880 760—800 720—840 800—820 800—820 830—860 830—860 840—860 770—800 780—800 обрабатываемо эн температуре г С печью по 30° в час до температуры 400° С и далее на воздухе гти инструментальных сталей 650—680" С. 4,0—4,4 4,1—4,5 4,0—4,5 3,7—4,0 3,9—4,3 3,8—4,2 3,8—4,2 4,2—4,5 3,9—4,3 4,1—4,4 3,8—4,2 3,9—4,3 3,9—4,3 3,8-4,2 4,0—4,3 3,9—4,3 трименяется
158
Таблица 79
Ориентировочные режимы изотермического отжига инструментальных сталей в камерных печах
Наименование сталей Температура садки в °C Температура отжига в °C Время нагрева на каждые 25 мм сечения в мин Время выдержки при температуре отжига Режим изотермической выдержки
температура в °C время в ч
Легированные 400—500 710—800 60 V4 времени нагрева 660± 10 2
Быстрорежущие 400—500 870± 10 80 */8 времени нагрева 710± 10 2
Для подготовки структуры быстрорежущей стали под закалку и понижения твердости при механической обработке применяют отжиг при температуре 830—850° С. Отжиг рекомендуется проводить небольшими садками в пламенных или электрических печах. Для предотвращения окалины и создания нужных условий охлаждения отжигаемый инструмент или заготовки упаковывают в закрытые ящики.
Температуру закалки назначают в зависимости от марки стали, конфигурации, размеров инструмента и условий его работы. Не рекомендуется производить нагрев инструмента сразу до высокой температуры, так как могут появиться трещины, особенно у инструмента сложной формы. Инструмент любой формы малых и средних габаритов следует обрабатывать с предварительным подогревом и только после этого можно переносить его в ванну с высокой температурой.
Для инструмента больших габаритов, особенно сложной формы, следует применять двойной подогрев: первый при низкой температуре (примерно 400° С), а второй при 480—800° С. И только после этого инструмент можно перенести в ванну с высокой температурой.
Закаленный инструмент из быстрорежущей стали подогревают многократному отпуску яри температуре 550—580° С.
Перед отпуском инструмента ответственного назначения реко- / мендуется производить его обработку холодом. '
Режимы термической обработки и виды 'брака инструмента, изготовленного из быстрорежущей стали, приведены в табл. 80—83.
159
chipmaker.ru
о Таблица 80
<=>
Время нагрева при закалке и отпуске инструмента, изготовленного из быстрорежущей стали (Р18 и Р9)
Минимальная толщина в мм Закалка Отпуск в печи «Хомо» (ПН-31, ПН-32 н др.)
Камерные шахтные печи Соляные ванны
педогрев окончательный нагрев подогрев окончательный нагреа
1-й 2-й 1-й 2-й
3 6 9 12 15 30 мин 30 » 35 » 35 » 40 » 10 мин 12 » 1 мин 1 » 30 сек 2 » 15 » 3 » 3 » 30 » 2 мин 4 » 6 » 6 » 7 » 4 мин 5 » 1 мин 1 » 1 » 15 сек 1 » 30 » 1 » 25 » 3 раза по 45 мин
20 25 30 35 40 45 50 50 мин 55 » 1 ч 1 » 1 » 10 » 1 » 20 » 1 » 25 » 17 мин 20 » 25 » 30 » 32 » 38 » 42 » 5 мин 6 » 7 » 8 » 30 сек 9 » 11 » 15 » 12 » 45 » 10 мин 12 » 14 » 17 » 18 » 21 » 24 » 7 мин 8 » 10 » 12 » 13 » 15 » 18 » 2 мин 30 сек 2 » 45 » 3 » 30 » 4 » 15 » 4 » 30 » 5 » 15 » 6 » 3 раза по 1 ч
55 60 65 70 75 80 85 90 1 ч 30 мин 1 » 35 » 1 » 50 » 1 » 50 » 1 » 55 » 2 » 2 » 2 » 15 » 45 мин 50 » 55 » 58 » 1 ч 1 ч 10 мин 1 » 10 » 1 » 15 » 13 мин 15 » 16 мин 30 сек 17 » 15 » 18 » 45 » 20 » 15 » 21 » 30 » 22 » 30 » 25 мин 28 » 31 » 32 » 35 » 38 » 39 » 32 » 18 мин 21 » 22 » 24 » 26 » 28 » 29 » 31 » 6 мин 15 сек 7 » 7 » 45 » 8 » 8 » 45 » 9 » 30 » 10 » 10 » 30 » 3 раза по 1 ч
Таблица 8Г
11 Филинов и Фиргер
Типовые режимы термической обработки для инструмента, изготовленного нз быстрорежущей стали (твердость после закалки и отпуска 1 HRC 62—65)
Сложная форма
Наименование инструмента Простая форма 1-й подогрев 2-й подогрев Р18 Р9 ЭИ347 Р18 Р9; ЭИ347
Температура иагрева в °C’ Температу в ра отпуска °C
Инструмент диаметром менее 5 мм 775—800 350—400 775-800 1250—1270 1200-1220 1200—1215 570-590 550-570
Фасонные инструменты 0 5— 10 мм — 350—400 775-800 1260—1280 1210-1230 1210-1275 570-590 550—570
Сверла 0 15—20 мм и резцы 775—800 — — 1280—1300 1240—1250 1230-1240 580—590 550—570
Фасонные инструменты:
’ 0 10—70 мм — 350—400 775-800 1270-1290 1220-1240 1220—1240 580—590 550-570
070 мм — 350—400 775—800 1260—1280 1210—1230 1210—1225 570—590 550—590
1 Трехкратный отпуск.
chipmaker.ru
Т а б ли ца 82
Время выдержки при цианировании инструмента из быстрорежущей стали [35]
Наименование инструмента Диаметр в мм Цианирование
твердым карбюризатором . в ч жидким карбюризатором в MUH газовое в ч
средие-процент-ная ванна высокопроцентная ванна
10—50 3 10—12 15—18 1,5
Фрезы цилиндрические 55—70 3,0—3,5 13—15 18—22 1,75
>70 3,5—4,0 15—18 22—23 2,0
Фрезы резьбовые и чер- 20—35 1,5 10—12 8—9 1,0
вячные 35—50 2,0 12—14 9 1,25
50—75 2,5 14—18 10 1,5
>75 3,0 15—20 11—12 2,0
4—6 1,5 8 10—12 0,75
Фрезы шлицевые 6—10 2,0 10—12 12—18 1,0
>ю 2,0—2,5 12—15 18—22 1,25
10—15 1,5—2,0 9—10 12—15 1,0
Развертка 15—20 2,0 11—12 15—18 1,25
20—30 2,5 13—15 18—20 1,5
Сверла, развертки и 10—15 2,0—2,5 10 12—15 1,0
зенкеры 15—20 2,5—3,0 12 15—18 1,25
20—30 3,0—3,5 15 18—20 2,0
10—15 1,5 12 8 1,0
Протяжки 15—20 2,0 14 9 1,25
20—30 2,5 15—18 11—12 1,5
>30 3,0 20—25 14—15 2,0
10—15 1,5—2,0 7 10—12 1,0
Метчики 15—20 2,0—2,5 8 12-15 1,25
20—30 2,5—3,0 10 15—18 1,5
>30 12—15 18—20 2,0
Дисковые фрезы 3—10 2—3,0 6—10 — 1,0—1,5
Фасонные и тангенци- >ю 3—4,0 15—20 1,5-2,0
альные резцы 2,0—3,5 12—30 — 1,0—2,0
162
Таблица 83
Виды брака при термической обработке инструмента из быстрорежущей стали
Вид брака Причины Меры предупреждения
Обезуглероживание инструмента Отжиг в ’Ьткрытом виде при температуре 800— 900° С. Нагрев в ванне с хлористым барием без раскисления Нагрев в ящиках, засыпанных чугунной стружкой или отработанным карбюризатором. Раскисление ванны 0.5—1% ферросилиция (от веса соли ) или 1—2% обезвоженной буры (от веса соли)
Трещины | Очень быстрый нагрев инструмента сложной формы, перегрев при закалке, вызывающий рост зерна; резкое охлаждение Применение подогрева. Наблюдение за температурой и продолжительностью нагрева. Снижение скорости охлаждения
Оплавление поверхности Перегрев при закалке. Инструмент находится близко к электродам бариевой ванны Наблюдение за температурой ванны и за правильной посадкой инструмента в ванну
Заниженная твердость Заниженная температура нагрева под закалку; завышенная температура отпуска Соблюдение технологического процесса
Н афтал инистый излом Очень высокая температура окончания горячей механической обработки Повторная закалка произведена без промежуточного отжига Соблюдение технологического процесса ковки Отжиг перед повторной закалкой
Повреждение поверхности — образование «шагрени» Местное поверхностное оплавление при нагреве под закалку в пламенных печах Закалку производить с нагревом в бариевых ваннах
ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ШТАМПОВ
При нагреве под закалку штампы загружают в печь при температуре 600—650° С с выдержкой в течение 2 ч, а затем температуру повышают до заданной со скоростью 75—100° в час.
Время выдержки в пламенной или газовой печи определяют для малолегированной стали из расчета 35—40 мин, а для сталей ЗХ2В8, 4Х8В2, 7X3, и 8X3 40—50 мин на каждые 25 мм наименьшей толщины штампа. В электрических печах время нагрева увеличивается соответственно до 50 и 60 мин на каждые 25 мм наименьшей
11 • 163
chipmaker.ru
толщины штампа. Охлаждение после отжига производится с пёчью со скоростью 40—50° в час до 350—400° С, затем на воздухе.
Продолжительность отпуска после закалки штампов определяется из расчета 40—45 мин для доэвтектоидных сталей (4ХС, ЗОХГС, 35ХГС, 4ХВ2С и др.) и 50—60 мин для заэвтектоидных сталей на каждые 25 мм наименьшей толщины штампа.
Режимы термической обработки штампов приведены в таблицах 84—87.
Таблица 84
Температуры отжига заготовок для штампов горячего деформирования
Марка стали Температура нагрева в °C Твердость НВ Марка стали Температура нагрева в °C Т вердость НВ
7X3 780—800 187—229 5ХВГ 760—790 197—241
8X3 780—790 207—255 6ХС 820—840 197—241
4ХС 820— 840 197—228 ЗОХГС 840—880 187—228
5ХНТ 760—790 192—235 35ХГС 840—870 197—228
5ХНС 790—810 207—255 ЗХ2В8 820—840 207—255
5ХНВ, 760—790 197—241 4ХВ2С 800—820 179—217
5ХНМ 4Х8В2 820—830 207—255
5ХНСВ 790—820 207—255 6ХВ2С 780—800 180—217
5ХВ2С 800—820 207—255
Таблица 85
Типовые режимы термической обработки штампов
Марка стали Закалка Габариты штампов Отпуск
температура нагрева в °C среда охлаждения 5^ ? g За; температура нагрева в °C твердость после отпуска
НВ HRC
У7 800—830 Вода 62—64 — 370—400 340—375 37—40
7X3 830—860 Масло 59—61 — 480—520 364—430 39—45
8X3 820—850 » 60—62 — 480—520 387—430 41—45
4ХС 890—920 » 52—54 — 240—270 495—512 51—52
6ХС 840—860 860—880 Вода Масло 58—60 58—60 — 240—270 350—450 295—512 402—430 51—52 43—45
5ХНМ, 5ХНВ 830—800 » 54—58 Мелкие Средние Крупные 520—540 530—550 560—580 387—430 364—402 321—364 41—45 39—43 35—39
164
Продолжение табл. 85
Марка стали Закалка Габариты штампов Отпуск
температура нагрева в °C среда охлаждения твердость после закалки HRC температура нагрева °C твердость после отпуска
НВ ннс
5ХНТ 830—850 Масло 53—58 Мелкие Средние 475—485 485—510 387—430 364—402 41—45 39—43
5ХНС 850—870 » 55—59 Мелкие Средние Крупные 500—520 510—530 520—540 387—430 364—402 321—364 41—^45 39—43 35-39
5ХВГ 840—860 » 56—58 — 240—270 420—450 495—512 430—460 51—52 46—48
ЗОХГС 890—920 Вода» а затем масло 46—52 — 520—560 277—310 29—34
35ХГС 870—900 То же 48—56 — 600—660 277—310 29—31
5ХНСВ 850—870 Масло 55—59 Мелкие Средние Крупные 520—540 530—550 550—570 387—430 364—402 321—364 41—45 39—43 35—39
ЗХ2В8 1050— 1100 » 49—52 — 600—620 402—474 42—48
' 4ХВ2С 870—900 » 52—56 — 240—270 420—450 512—540 430—460 53—55
1 —- 4о—48
5ХВ2С 870—900 » 54—57 — 240—270 420—450 512—540 430—460 53—55 46—48
6ХВ2С 850—875 » 58—60 — 240—270 420—450 512—540 430—460 53—55 46—48
5ХН2ВФ 830—870 » — — 500 525—550 550—575 388—451 341—388 321—368 41—47 37—41 35—39
830—870 На воздухе — — 500—550 575—625 306—341 269—306 33—37 28—33
5ХГМ 830—870 Масло — — 550 575 600 625—650 650—675 388—451 341—388 321—368 306—341 269—306 41—47 37—41 35—39 33—37 28—33
5ХГС 840—880 » — — 550—580 580—610 600-620 610—640 620—650 388—451 341—388 321—368 306—341 269—306 41—47 37—41 35—39 33—37 28-33
И>5
r.ru
Таблица 86
Продолжительность нагрева н выдержки молотовых штампов при отпуске в пламенной печи
(по данным Г. Л. Лившица и Е. В. Смирнова)
Высота штампа в мм Продолжительность
нагрева до температуры отпуска выдержки при температуре отпуска
250 7 ч 30 мин 1 ч 30 мин
300 9 » 1 » 50 »
350 10 » 30 » 2 » 10 »
400 12 » 2 » 30 »
450 13 » 30 » 2 » 40 »
500 15 » 3 »
550 16 » 30 » 3 » 20 »
600 18 » 3 » 40 »
700 21 » 4 » 10 »
Таблица 87
Температура отпуска хвостовой части молотовых штампов (па данным Г. Л. Лившица, Е. С. Эйфира, Л. А. Никольского)
Габариты штампов Температура нагрева в °C для стали Твердость хвостовой части штампа после отпуска
5ХНМ 5ХНСВ, 5ХНС, 5ХНВ 5ХНТ ннс НВ
Мелкие и средние 580—610 590—610 600—620 33—37 302—340
Крупные 650—680 670—690 — 25—30 248—286
ГЛАВА V
ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ЧУГУНА
КЛАССИФИКАЦИЯ И МАРКИРОВКА ЧУГУНА
Чугун — это сплав железа с углеродом (более 2% углерода) и другими элементами. В зависимости от состава, условий затвердевания и скорости охлаждения углерод в чугуне может находиться в химически связанном состоянии в виде цементита или в структурно свободном состоянии в виде графита.
По химическому составу чугуны разделяются на нелегированные и легированные.
Нелегированные чугуны, кроме железа и углерода, содержат также примеси марганца, кремния, серы и фосфора. В легированные чугуны (табл. 88), кроме того, специально вводятся хром, никель, медь и другие легирующие элементы.
Низколегированные и среднелегированные чугуны применяют в основном как конструкционный материал. Среднелегированные чугуны отличаются повышенной износоустойчивостью при нормальных и повышенных температурах, а также высокими антифрикционными свойствами.
Высоколегированные чугуны применяют в условиях, где требуется материал с особыми свойствами: немагнитные, антикоррозийные, жаростойкие и другие материалы.
По структуре чугуны можно разделить на следующие группы.
1. Белые чугуны (с белым изломом), в которых углерод находится в форме цементита.
Белый чугун состоит из перлита и большого количества крупных цементитных включений, отличается высокой твердостью и хрупкостью, трудно поддается механической обработке. В машиностроении 167
Таблица 88
Группы легированных чугунов
Вид чугуна
Содержание специальных легирующих элементов
Низ кол егирован ный
Среднелегированный Высоколегированный
<2,5
2,5—10
>10
Примечание. К легирующим элементам относятся: марганец в количестве более 2%; кремний — более 4%; фосфор — более 1,5%: остальные элементы в количестве более 0,5%.
chipmaker.ru
он применяется редко. Для изготовления изделий, работающих на износ (прокатные валки, ободы колес и т. п.), применяется отбеленный чугун. В этом случае структура белого чугуна получается только в поверхностных слоях отливки.
2. Чугуны с серым изломом, содержащие углерод главным образом в форме графита. Они разделяются на серые литейные чугуны, ковкие, модифицированные и высокопрочные чугуны.
Серый литейный чугун содержит свободный углерод — графит, образующийся при затвердевании чугуна в виде пластинок или чешуек, пронизывающих стальную основу чугуна по всем направлениям. Серый чугун сравнительно мягок, хрупок и легко поддается обработке режущим инструментом.
Ковким чугуном называют чугун, полученный из белого чугуна длительным отжигом, вследствие чего цементит распадается на феррит и графит. Графит выделяется в виде округленных скоплений — углерода отжига.
Высокопрочным чугуном называется серый чугун, модифицированный магнием или сплавом магния и никеля. Высокопрочный чугун имеет после литья графитовые выделения шаровидной формы и отличается высокой прочностью; применяется как заменитель стального литья.
Модифицированный чугун представляет собой разновидность литейного чугуна, в который во время выпуска из вагранки или другого плавильного агрегата добавлено небольшое количество (0,1— 0,6%) специальных присадок — модификаторов (силикокальций, сплавы ферросилиция разных марок и др.). Модифицированный чугун характеризуется сильным измельчением чешуйчатых графитовых включений.
Маркировка чугунов осуществляется путем сочетания букв и цифр. Приняты следующие буквенные обозначения: Ч — чугун; С — серый; К — ковкий; В — высокопрочный; М — модифицированный.
Цифрами обозначаются механические свойства чугуна. В марках серого и модифицированного чугунов первые две цифры после букв указывают предел прочности на растяжение, вторые цифры — предел прочности на изгиб. Например, СЧ 15-32 — серый чугун с пределом прочности на растяжение 15 кПмм2 и пределом прочности на изгиб 32 кПмм2.
В ковком и высокопрочном чугунах первые две цифры означают-предел прочности на растяжение, вторые — относительное удлине ние. Например, ВЧ 60-2 — высокопрочный чугун с пределом прочности 60кПммг и относительным удлинением 2%; КЧ 37-12 — ковкий чугун с пределом прочности 37 кПмм2 и относительным удлинением 12%.
Серые чугуны классифицируют по структуре основной металлической массы, которая может изменяться так же, как структура стали:
168
а) ферритный (литейный, высокопрочный или ковкий) чугун имеет структуру основной металлической массы в виде феррита;
б) перлитный чугун имеет структуру основной металлической массы в виде перлита;
в) перлито-ферритный содержит более 50% перлита; остальное — феррит;
г) феррито-перлитный содержит около 50% феррита; остальное— перлит;
Форма графитовых включений у серых чугунов может быть разная в зависимости от типа чугуна.
ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ И ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ЧУГУНА
Химический состав чугуна приведен в табл. 89.
Термическая обработка чугуна применяется для следующих целей:
1) уменьшения твердости в отбеленных частях отливок;
2) снятия внутренних напряжений;
3) стабилизации размеров;
4) изменения механических свойств;
5) получения ковкого чугуна;
6) улучшения поверхности перед эмалированием;
7) повышения твердости поверхности.
Отжиг с целью уменьшения твердости применяется для деталей с тонкими сечениями, отлитых в металлические- формы. У таких деталей часто наблюдается местный отбел, для устранения которого применяют отжиг при температуре 900—950° С с выдержкой в течение 2—3 ч с последующим охлаждением на воздухе. Такой отжиг обеспечивает необходимую степень распада цементита.
Серый чугун с небольшой степенью отбела, не поддающийся механической обработке, можно подвергать отжигу с пониженной температурой нагрева 700—720° С и кратковременной выдержкой.
Отжиг для снятия внутренних напряжений и стабилизации размеров производится при низких температурах (600° С). Отливки загружают в печь при температуре 300° С; дальнейшее повышение температуры производят со скоростью 75—100° в час до 550—600° С и выдерживают при этой температуре из расчета 2 ч на каждые 25 мм толщины стенки. Охлаждение отливок осуществляется вместе с печью со скоростью 25—50° в час (в зависимости от сложности формы и величины отливок) до 200° С; дальнейшее охлаждение происходит на воздухе.
На многих заводах для снятия внутренних напряжений и стабилизации размеров применяют естественное старение до механической обработки, выдерживая отливки на складах в течение 12—18 месяцев.
Изменение механических свойств чугуна достигается изменением структуры металлической основы с помощью термической обработки. Термической обработке обычно подвергают чугун с перлитной и пер-лито-ферритной основой.
Нормализация применяется для отливок малых сечений и несложной формы с целью повышения прочности и износостойкости.
169
Таблица 89
Химический состав чугунов в %
Марка чугуна с Si Мп р S Сг Ni Mg Cu
СЧ12-28 3,2—3,8 2,4—2,7 С е р ы 0,5—0,8 чугуны <0,65 <0,15 <0,15 <0,50 —
СЧ15-32 3,2-3,8 2,4—2,7 0,5—0,8 <0,65 <0,15 <0,15 <0,50 —
СЧ18-36 3,2—3,6 2,0—2,4 0,5—0,8 <0,65 <0,15 <0,15 <0,50 —
СЧ21-40 3,1—3,5 2,0—2,4 0,5—0,9 <0,40 <0,15 <0,15 <0.50 — —
СЧ24-44 3,0—3,5 1,9—2,3 0,5—0,8 <0,50 <0,14 <0,30 <0,50 — —
СЧ28-48 2,9—3,4 1,8—2,1 0,7-1,0 <0,30 <0,12 <0,30 <0,50 — —
СЧ 35-52 2,8—3,4 1,7—2,0 0,8-1,1 <0,30 <0,12 <0,30 <0,50 — —
СЧ35-56 2,7—3,2 1,1—1,5 0,8—0,2 <0,20 <0,12 <0,30 <0,50 —
СЧ 38-60 2,5—2,8 1,1—1,3 1,0—1,4 <0,20 <0,12 <0,30 <0,50 — —
В Ч 45-0 3,4—3,7 В ы 2,7—3,0 с о к о п р о 0,5—0,8 ч н ы е ч у г 0,1—0.2 у н ы <0,03 0,05—0,12
ВЧ50-1,5 >3,2 2,5—2,8 0,4—0,8 0,1—0,2 <0,03 — — 0,05—0,12 —
ВЧ60-2 3,0-3,5 3,6—3,2 0,4—0,8 <0,1 <0,02 — — 0,05—0,12 —
ВЧ45-5 3,0—3,4 2,4—3,0 0,4—0,8 <0.1 <0,02 — — 0,05—0,12 —
ВЧ40-10 2,7—3,5 1,3—2,5 <0,4 <0,1 <0,02 — 0,05-0,12 —
Продолжение табл. 89
Марка чугуна с Si Мп р S Сг Ni Mg Cu
кчзо-з 2,8—3,2 0,7—1,1 К о в к 0,3—0,6 е чугун <0,20 ы <0,20 <0,08
К.435-4 2,8—3,2 0,7—1,1 0,3—0,6 <0,20 <0,20 <0,08
КЧ40-3 2,8—3,2 0,7—1,1 0,3—0,6 <0,20 <0,20 <0,08
КЧ30-6 2,7—3,1 0,7—1,1 0,3—0,6 <0,20 <0,18 <0,08
КЧ38-8 2,5—2,9 0,8—1,2 0,3—0,6 <0,20 <0,18 <0,08
КЧ35-10 2,4—2,8 0,9—1,4 0,3—0,5 <0,20 <0,12 <0,06
КЧ37-12 2,2—2,5 1,0-1,5 0,3—0,5 <0,20 <0,12 <0,06 — — —
АСЧ1 3,2—3,6 А н 1,6—2,4 т и ф р и к ц 0,6—0,9 ионные 0,15—0,20 у г у н ы До 0,12 0,2—0,4 0,2—0,4 <0,7
АСЧ2 3,2—3,8 1,4—2,2 0,4—0,7 0,15—0,40 <0,12 0,2—0,4 0,2—0,4 0,3—0,5
АСЧЗ 3,2—3,8 1,7—2,6 0,4—0,7 0,15—0,40 <0,12 <0,3 <0,3 0,3—0^5
АВЧ1 2,8—3,5 1,8—2,5 0,5—1,2 <0.2 <0,03 — —. <0,03 <0,7
АВЧ2 АКЧ1 1 АКЧ2 / 2,8—3,5 2,2—2,7 0,5—0,8 <0,2 <0,03 — — <0,03
2,6—3,0 0,8—1,3 0,3—0,6 <0,15 <0,12 <0,06 — •— —
МСЧ28-48 2,7—3,4 Мод 1,1—1,8 и ф и ц н р о 0,8—1,1 ванные <0,3 у г у н ы <0,12 <0,3 <0,3
МСЧ35-52 г 2,7—3,2 1,0—1,7 0,8—1,2 <0,3 <0,12 <0,3 <0,5
МСЧ35-56 2,6—3,0 0,9—1,6 1,0—1,2 <0,3 <0,12 0,2—0,5 <0J
МСЧ38-60 2,6—3,0 0,8—1,5 1,1—1,3 <0,3 <0,12 0,2—0,5 <о:в — —
МСЧбо 1 МСЧ 60 / 2,4—2,8 2,2—2,6 0,5—0,65 <0,15 <0,15 <0,08 — — —-
chipmaker.ru
Процесс нормализации состоит в нагреве отливок до 870—900' С, выдержке при этой температуре в течение 1—3 ч с последующим охлаждением на воздухе или в струе сжатого воздуха. При нормализации происходит изменение структуры чугуна, приводящее к повышению твердости от НВ 120—140 до НВ 200—250.
Для деталей сложной конфигурации рекомендуется после нормализации дать дополнительно отпуск при температуре 600—650 С.
Закалка чугунных отливок производится для повышения твердости, прочности и износостойкости. Процесс закалки состоит в нагреве отливок до температуры 830—880° С, выдержке при этой температуре с последующим охлаждением в масле или в воде. При охлаждении отливок в воде температура нагрева снижается до 800— 820° С. Скорость нагрева под закалку устанавливают в зависимости от конфигурации отливок. Отливки простой конфигурации нагревают быстро, а сложной конфигурации — медленно со скоростью 75—100° в час.
После закалки отливки подвергают отпуску при температуре 200—500е С в зависимости от требований, предъявляемых к механическим свойствам чугуна.
Для получения максимальной износостойкости и твердости температура отпуска должна быть 200—250° С.
С целью уменьшения коробления и образования трещин для чугунных отливок применяется изотермическая закалка.
Наиболее распространенный режим изотермической закалки отливок из серого чугуна на перлитной основе с незначительным количеством феррита — нагрев до температуры 870—900° С, выдержка 25—30 мин, охлаждение в расплавленных солях при температуре 275—350° С, выдержка при этой температуре 15—25 мин и дальнейшее охлаждение на воздухе.
Закалку чугунных отливок с нагревом т. в. ч. применяют для деталей, изготовленных из перлитного серого чугуна, модифицированного чугуна, ковкого и высокопрочного магниевого чугунов с шаровидным графитом. Серый чугун с большим количеством феррита не рекомендуется нагревать под закалку т. в. ч., так как очень вы-, сокая температура может привести к образованию трещин.
Ковкий чугун получается отжигом отливок из белого чугуна. Отжиг — основная операция технологического процесса получения ковкого чугуна, при которой происходит изменение структуры и свойств исходного белого чугуна. Чугун, имеющий в отбеленном состоянии очень высокую твердость и хрупкость, приобретает после отжига хорошую обрабатываемость и вязкость.
Для эмалирования применяется чугун с содержанием 3,3—3,5 % С, 2,0—2,2% Si, 0,4% Сг и 0,4% NL Чугун должен иметь хорошие литейные свойства и сохранять неизменную структуру при многократном отжиге.
Перед покрытием кислотоупорными эмалями отливки подвергают отжигу для обезуглероживания поверхностного слоя и удаления газов, так как имеющийся в чугуне графит и адсорбированные т
газы могут образовать под слоем эмали пузыри, и эмалированный слой будет отслаиваться. Отжиг производится при температуре 850— 900° С с выдержкой примерно 1 ч; последующее охлаждение происходит на воздухе.
Режимы термической обработки чугунов приведены в табл. 90—95.
Таблица 90
Режимы термической обработки чугунных штампов [35]
Вид штампа Содержание элементов в % Режим термической обработки Твердость НВ
с Si Мп Сг N1 прочие элементы 1 щмиература : закалки охлаждение температура отпуска
Высадочные штампы для горячей штамповки 2,7—3,0 1,5—2,0 0,6-0,8 0,3—0,6 1.25— 1,75 0,4—0,6 840—860 Масло 500—550 310—340
Ковочные штампы 3,0—3,2 1,3—1,5 0,6—0,8 0,6—0,8 1,5—2,0 о,з 840—860 500—550 310—340
Штампы для холодной штамповки 3,0—3,2 1,2—1.5 0,6—0,8 0,3—0,6 0,5—1,0 — 840—860 » 300—400 450—500
Фасонные штампы для холодной штамповки 2,8—3,2 1,3-1,5 0,6—0,8 0.5-0,75 1,25— 1,75 — 850—870 » 300—400 500—540
Таблица 91
Режимы отжига чугунных отливок
Назначение отжига Скорость нагрева в град/ч Температура иагрева в °C Выдержка в ч Охлаждение
Улучшение обрабатываемости, устранение отбела и повышение пластичности 100—150 800—1060 1—5» в зависимости от габарита и веса отли- вок Медленное с печью или на воздухе
Снятие напряжений 100—150 400—650 1—10, в зависимости от веса отливок С печью; в отдельных случаях на воздухе
Перед покрытием кислотоупор ными эмалями 90—150 850—900 0,2—1,0 На воздухе
173
Таблица 92
174
Технология термической обработки чугуна (по данным М. Н. Кунявского)
Операция термической ( обработки Вил чугуна Нагрев Температура нагрева в “С Время иагрева Охлаждение Назначение термической обработки
Термическая о бработка для снят ия вну т р е нних иапря жеи и й
Отжиг низкотемпературный (отжиг для снятия внутренних напряжений, искусственное старение, стабилизирующий отжиг) Серый чугун Медленный, 75—100° в час 500—550 Достаточное для иагрева всех частей, 1—8 ч в зависимости от конфигурации деталей Медленное, 25—50° в час до 200° С Снятие напряжений, повышение прочности, вязкости, исключение короблений и трещин при механической обработке и в эксплуатации
Термическая о бработка, связанна я с разложением цементита
Отжиг графитизирующий низкотемпературный (отжиг для уменьшения твердости, для улучшения обрабатываемости) Отжиг графитизирующий (длительный отжиг для получения ковкого чугуна) Серый чугун, ковкий чугун, антифрикционный ковкий чугун, высокопрочный чугун Белый чугун, отбеленный чугун, чугун с глобулярным графитом Медленный для деталей сложной конфигурации, ускоренный для деталей простой конфигурации То же Ниже Ат 600—750 900—1050 (1.-я стадия графитизации) 800—700 Достаточное для полного или требуемого частичного распада эвтектоидного цементита Для серого чугуна 1—4 ч, для ковкого до 60 ч. Достаточное для полного распада свободного цементита и установления струк- Медленное для деталей сложной конфигурации, ускоренное для деталей простой конфигурации Замедленное, 250—300° в час до интервала критической температуры; в ин- Улучшение обрабатываемости резанием, снятие внутренних напряжений, повышение пластичности, ударной вязкости и антифрикционных свойств Превращение хрупкого и твердого чугуна в мягкий и пластичный ковкий чугун
Отжиг графитизирующий неполный (отжиг для получения перлитного ковкого чугуна, перлито-феррит-ного ковкого чугуна, специальных видов ковкого чугуна, антифрикционного ковкого чугуна Отжиг графитизирующий сфероидизации (отжиг для получения зернистого перлита, специального ковкого чугуна Белый чугун Белый чугун Медленный для деталей сложной конфигурации, ускоренный {для деталей простой конфигурации Медленный для деталей сложной конфигурации, ускоренный для деталей простой конфигурации (2-я стадия графитизации) 900—1050 (1-я стадия графитиза-ции) 700—800 (2-я стадия графитизации) 900—1050 (1-я стадия графитизации) туры аустенита и углерода отжига Достаточное для полного распада свободного цементита и установления структуры аустенита и углерода отжига Достаточное для полного распада свободного цементита и установления структуры аустенита и ^углерода отжига тервале 700— 800° очень медленное (2—3° в час) или длительная выдержка несколько ниже Др После 2-й стадии графитизации медленное охлаждение до 650° С и далее на воздухе Ускоренное до интервала критических температур, неполная выдержка во 2-й стадии графитизации Охлаждение ниже дли- тельная выдержка для сфероидизации эвтектоидного цементита Превращения хрупкого и твердого чугуна в мягкий и пластичный ковкий чугун и повышение сопротивляемости износу при повышении твердости и прочности Улучшение обрабатываемости резанием, повышение прочности и вязкости
о
Продолжение табл. 9?
Операция термической обработки Вид чугуна Нагрев Температура нагрева в °C Время нагрева Охлаждение Назначение термической обработки
Отжиг графитизирующий ускоренный (сверхускоренный отжиг, дисперсионный отжиг, скоростной отжиг с предварительной закалкой) Белый чугун Предварительный нагрев до 900— 950° С за 1 ч. Закалка в масле, воде или расплавленных солях при 250—300°С (или нормализация при 900— 950° С) 900—1050 Достаточное для полного распада свободного цементита и установления структуры аустенита н углерода отжига, но выдержка в 6— 7 раз меньшая Охлаждение ниже Д1( длительная выдержка для сфероидизации эвтектоидного цементита,что при графитизирующем отжиге, но выдержка в 7— 10 раз меньшая Превращение хрупкого и твердого белого чугуна в мягкий и пластичный ковкий чугун
Термическ ая обработ к а для уве л и ч е н и я количества связанного ) Углерода
Нормализация серого чугуна Серый чугун, модифицированный серый чугун Медленный для деталей сложной конфигурации, ускоренный для деталей простой конфигурации 850—950 Достаточное для насыщения аустенита углеродом, 0,5—3,0 ч Ускоренное, обеспечивающее превращение аустенита в перлит (на воздухе для деталей простой конфигурации, замедленное при 600° С для деталей сложной конфигурации) Повышение прочности и износостойкости. После нормализации применяется также высокий отпуск
Нормализация ковкого чугуна Ковкий чугун В зависимости от конструкции деталей 860-920 То же, 2 ч На воздухе Повышение прочности и износостойкости. После нормализации применяет-
е S ь к а о СО а е а тз о Т е р м и ч е с к а я об Серый и ковкий чугун работка д В зависимости от конструкции детали ля улучи 830-880 I е н и я механг Достаточное для растворения углерода в железе (0,5—3,0. ч) ческих свой ся высокий отпуск при 650— 680° С с выдержкой 1,0—1,5 ч с т в Повышение твердости, прочности и износостойкости
Закалка шеиие) (улуч- В масл< воде J или
Закалка мическая изотер- Белый, серый и ковкий чугун То же 830—900 10—90 мин В ной 200- расплавлен-соли при -400° С То же при меньшем короблении
Отпуск Все виды чугуна в закаленном состоянии При загрузке в печь с температурой отпуска Ниже Д] в зависимости от требуемой твердости 0,5—3 ч На воздухе Снижение твердости, снятие закалочных напряжений, повышение пластичности
chipmaker.ru
Таблица 93
Режимы отжига для снятия литейных напряжений
Толщина . стенок отливок в мм Температура загрузки Скорость иагрева в град/ч Температура отжига в °C Продолжительность выдержки в ч Продол- жительность остывания в ч Температура выдачи отливок иа воздух в °C
70—100 ! 200 75 500 10 8 150
40—70 200 70 450 8 8 150
10—40 150 60 425 6 7 150
6—8 100—30 100 550 0,5—1,0 — 200—300
Таблица 94
Режимы отжига для снятия отбела в отливках толщиной до 20 мм, получаемых в металлических формах
Характеристика отбела Температура иагрева в °C Выдержка в ч Охлвждение
Местный неглубокий отбел 850—900 0,5—0,25 В печи или на
Глубокий отбел 900—1000 3,0—0,5 воздухе
Таблица 95
Режимы нормализации и отпуска чугунных отливок
Виды чугун в Температура нормализации в °C Выдержка в ч Охлаждение Температура отпуска в °C Выдержка в ч
для повыше- ния сопротивления износу для повышения механических свойств
Серый чугун 850—900 0,5—2,0 На воз- 200—350 350—450 0,5—0,75
Ковкий чугун 800—850 0,5—3,0 духе 400—550 550—650 0,5—1,5
Легированный чугун 820—870 0,5—3,0 То же 300—450 450—650 0,5—1,0
Высокопрочный чугун 850—900 0,5—3,0 » 200—350 375—450 0,5—1,0
ГЛАВА VI
ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ЦВЕТНЫХ СПЛАВОВ
МАРКИРОВКА ЦВЕТНЫХ СПЛАВОВ
Согласно ГОСТ приняты следующие обозначения:
А — алюминий, Б — бериллий, Бр. — бронза, Ж — железо, К — кадмий, Л — латунь, Мц — марганец, Н — никель и никелевые сплавы, О — олово, С — свинец, ф — фосфор, Ц — цинк.
В марках латуней первое число означает среднее содержание меди в процентах, остальные числа — содержание других элементов в той последовательности, в которой стоят буквы. Например, ЛМцС 58-2-2 — латунь марганцовисто-свинцовая, содержащая 58% меди, 2% марганца и 2% свинца, остальное — цинк.
В бронзах обозначается содержание только добавочных элементов. Например, Бр. ОЦ4-3 — бронза олбвянисто-цинковая с содержанием 4% олова, 3% цинка, остальное — медь.
Таким же образом маркируются никелевые сплавы. Например, НМц2,5 — никелевый сплав с 2,5% марганца.
Алюминиевые сплавы (основой является алюминий) разделяются на две группы: деформируемые алюминиевые сплавы, поставляемые в виде проката (листы, трубы, прутки и др.) и литейные алюминиевые, поставляемые в виде отливок.
Деформируемые алюминиевые сплавы условно обозначаются буквами Д, Ак, АВ, ВД и В, после которых стоит номер сплава: например, Д16, АК6 и т. п.
Литейные алюминиевые сплавы обозначаются буквами АЛ, после которых указывается номер сплава: например, АЛ1, АЛЗ и т. п.
Магниевые сплавы (основой является магний) также разделяются на две группы: деформируемые и литейные магниевые сплавы.
Деформируемые магниевые сплавы обозначаются буквами МА, а за ними следует номер сплава: например, МАЗ, МА8 и т. п.
Литейные магниевые сплавы обозначаются буквами МЛ; за ними указывается номер сплава: например, МЛ5, МЛ6 и т. п.
Буква М после марки материала означает отожженное состояние, буква Т — термообработанное состояние.
12* 17©
Таблица 96
Химический состав латуней в %
Наименование латуни Марка латуни Си РЬ Fe Мп А1 Sn Si Ni Zn Сумма примесей
Томпак , Л96 95,0—97,0 . - 0,2
Томпак Л90 88,0—9 НО — — — — — — — 0,2
Полутомпак Л 80 79,0—81,0 — — — — — — — 0,3
— Л68 67,0—70,0 — — — — — — — 0,3
— Л62 60,5—63,5 — — — — — — — 0,5
Алюминиево-иикелевая ЛАН59-3-2 57,0—60,0 — — — 2,5—3,5 — — 2,0—3,0 0,9
Железисто-марганцовистая ЛЖМц59-1-1 57,0—60,0 — 0,6—1,0 0,5—0,8 0,1—0,2 0,3—0,7 — — S s § 0,25
Марганцовистая ЛМп58-2 57,0—60,0 — — 1,0—2,0 — — — — a 1,2
Свинцовистая ЛС59-1 57,0—60,0 0,8—1,9 — — — — — — 0,75
» ЛС64-2 63,0—66,0 1,5—2,0 — — — — — — 0,3
ЛС74-3 72,0—75,0 2,4—3,0 — — — ’— — — 0,25
Оловянистая Л062-1 61,0—63,0 — — — — 0,7-1,1 — — 0,3
ЛО70-1 69,0—71,0 — — — — 1,0—1,5 — — 0,3
Никелевая ЛН65-5 64,0—67,0 5,0—6,5 0,3
Таблица 97
Химический состав бронз в %
Наименование бронзы Марка бронзы А1 Мп Fe Ni Zn Pb Sn Cu Сумма примесей
Алюминиевая Бр.А5 4—6 1,6
» Бр.А7 6—8 — — — — — — 1,6
Алюминиево-марган-цовая Бр.АМц9-2 8—10 1,5—2,5 — — — — — 1,7
Алюминиево-железистая Бр.АЖ9-4 8—10 — 2—4 — —- — — 1,7
А люминиево-желези -сто-никелевая Бр.АЖН 10-4-4 9,5—11 — 3,5—5,5 3,5—5,5 — — — СП CO о E 0,8
Оловянисто-цинково-свинцовистая Бр.ОЦС4-4-2,5 — — — — 3,5 1,5—3,5 3-5 О о 0,2
Бериллиевая Бр.Б2 1,9—2,2 — — 0,2—0,5 — — — 0,5
Марганцовистая Бр.Мцб — 4,5—5,5 — — — — — 0,9
Оловянно-цинковая Бр.ОЦ4-3 2,7—3,3 3,5—4,0 0,2
chipmaker.ru
СОСТАВЫ И ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ЛАТУНЕЙ, БРОНЗ И НИКЕЛЕВЫХ СПЛАВОВ
Наиболее распространенными сплавами меди являются латуни (сплавы с цинком) и бронзы (сплавы с оловом, свинцом, алюминием и другими элементами). В табл. 96—97 приведены составы латуней и бронз. Режимы термической обработки этих сплавов даны в в табл. 98—100. В табл. 101 приведены режимы отжига некоторых сплавов на никелевой основе.
Таблица 98
Температура отжига деформируемых латуней *
Марка Температура отжига в °C Твердость по Бринелю НВ Марка Температура отжига в «С Твердость по Брниелю НВ
ЛТ961 540—600 — ЛМц58-2 600—650 <85
ЛТ90 650—720 <53
Л 80 600—700 <53 ЛС59-1 600—650 <75
Л68 600—700 <52 ЛС64-2 620—670 <40
Л62 600—700 <56 ЛС74-3 650 —
ЛАН59-3-2 600—650 <117 ЛО62-1 650 <85
ЛО70-1 620 —
ЛЖМц59-1 600—650 <80 ЛТО90-1 650—720 <57
ЛН65-5 650 —
1 ЛТ — Латуиь-тоыпак.
Таблица 99
Температура отжига броиз [12]
Марка Температура отжига в °C Твердость по Бринелю НВ Марка Температура отжига в °C Т вердость по Бринелю НВ
Бр.А5 600—700 <60 Бр.Мцб 700—750 <80
Бр.АМц9-2 Бр.АЖ9-4 650—750 700—750 <80 <110 Бр.Б2 650—700 <100
Бр.АЖН 10-4-4 700—750 140—160 Бр.ОЦ4-3 600 —
Бр.ОЦС4-4,25 600 — Бр.А5 Бр.А7 600—700 650—750 <63 <70
182
Таблица 100
Режимы закал^иг_идтпуска бронз [12]
Наименование бронзы Марка Закалка Отпуск Твердость по Бринелю НВ
температура нагрева в °C среда охлаждения температура иагрева в °C
Алюминиево-железистая Бр.АЖ9-4 . 850 Вода 350 —
Алюминиевомарганцовистая Бр.АМц9-2 800 То же 400 150—187
Алюминиево-же-лезисто-марганцо-вистая Бр.АЖМцЮ-3-1,5 830—860 » 300—350 207—285
Алюминиево-же-лезисто-ннкелевая Бр.АЖН10-4-4 920 » 650 200—240
Кремне-маргаи-цовистая Бр.КМцЗ-1 800 » 410—475 130—180
Куниаль Бр.НА14-3 Бр.НА6-1,5 800—820 Воздух или вода 520—540 260 210
Бериллиевая . . . Бр.Б2 780—800 Вода 300—350 340—370
-
Кремне-никеле-вая Бр.КШ-З 850 То же 450 150—200
Таблица 101
Режимы отжига никелевых и медио-никелевых сплавов [12]
Наименование сплава Маркасплава Температура отжига в °C Твердость по Бринелю ДБ
Никель марганцовистый НМц2,5 900 —
НМц5 800-850 147
Алюмель НМцАК2-2-1 900—950 120—130
Хромель НХ9,5 850—900 150—200
Монель-металл НМЖМц28-2,5-1,5 800—850 120—130
Ферронихром НЖХМц16-15-1,5 750—850 160
Копель НМ56.5 800-850 85-90
Константан НММц58,5—1,5 800—850 75—90
Мельхиор НМ81 650—750 60—70
Сплав ТБ НМ84 750—780 60—70
Нейзильбер НМц65-20 700—750 70
Манганин НММп85-12 700—750 120
Сплав ТП НМ99.4 500 50—60
Мельхиор НМЗО 780—810 60—70
183
chipmaker.ru
СОСТАВЫ И ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ДЕФОРМИРУЕМЫХ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ
Алюминиевые сплавы подвергают закалке с целью получения пересыщенного твердого раствора, из которого при последующем старении выпадает мелкодисперсная фаза, упрочняющая сплав.
Температуру нагрева под закалку выбирают с учетом особенностей каждого сплава.
Верхним пределом температуры нагрева под закалку является температура, выше которой может иметь место пережог сплава, т. е. местное оплавление границ зерен. Нижний предел температуры нагрева под закалку определяется необходимостью обеспечения условий для получения твердого раствора.
Детали из сплавов Д1, Д6 и Д16 приобретают наилучшее сочетание механических и коррозионных свойств после старения при температуре 10—40° (естественное старение).
Детали из сплавов АВ, АК6, АК8, АК4, АК4-1 применяют после старения при повышенных температурах (искусственное старение).
Сплавы АВ, АК6 и АК8 могут применяться после естественного старения, их коррозионная стойкость при этом будет выше, чем после искусственного старения.
Химический состав деформируемых алюминиевых сплавов приведен в табл. 102.
В табл. 103 приведены температуры закалки деформируемых алюминиевых сплавов. При нагреве под закалку полуфабрикатов из сплавов Д16, АК8 толщиной более 50 мм рекомендуется пользоваться нижним пределом температуры нагрева. Деформируемые полуфабрикаты (особенно листы) толщиной до 5 мм следует нагревать под
Таблица 103
Температура нагрева алюминиевых сплавов под закалку в °C
Марка сплава Допустимый интервал температуры нагрева под закалку Температура начала отсчета продолжительности нагрева
Д1 505±5„ 490
Д16 500±5 490
Д6 500±3 495
АК4, АК4-1 536i50 520
АВ 520± 10 505
АК6 510±^° 500
АК8 500±5 490
184
Химический состав деформируемых алюминиевых сплавов в %
уээаииёи екмЛэ щ ОО О 1П О О О0 сч —о о о о —
иээиийи аиьойи *“К 1 о о о о о о о о
"ф ф ч о j В1Г9МНН и ГЕЭ1Г9Ж ЕИИЛэ о о 0,7
(не f с N со со со со СО СЧ сОсО о о о о о о о о
а В Z ООО 1 * 0,1 0,1
К с £ 1 °1 о о 1
од ю in ООО — 0,35 1
ф 1О 1О ООО 1 о о о
IV BSOHOQ
прочие элементы 1 1 1 0Г02—0,1
<и 0,5—1,2 сч сч сч 7 7 7 in г- о о о о
S я О) ф 1,1—1,6 1 п 1 к 3 >
О с S О и Ф S я Z 1,0-1,5 1,0—1,5
о к и О Мп °о о о О о -Г 1 1 J СО LQ ООО 0,15-0,35 (или Сг в том же количестве) л л л я 3 с > - > с >
Mg О С с з о 3 о 3 — *’и 0,65—1,0 1 Л 1 я 3 ОС 0,45—0,9 .0,4—0,8 л л л я 3
3 о о О! О' 3 с > о 3 o' 1 О' з с 3 1,9—2,5 1,9—2,5 Л 0 л к 1,8—2,6 Q 0—4 Я 3
Марка сплава Д1 Д16 ПК S I < АК4-1 AR од < а
185
chipmaker.ru
закалку при температуре, близкой к верхнему пределу. Продолжительность выдержки при нагреве под закалку необходимо устанавливать, исходя из характеристик детали (вид детали, способ изготовления, максимальная толщина), а также из условий нагрева (в селитровой ванне, в воздушной среде).
Продолжительность выдержки при нагреве под закалку характеризуется данными табл. 104. В табл. 105—107 приведены режимы старения и отжига сплавов, а также их механические свойства.
Таблица 104
Продолжительность выдержки при нагреве под закалку
Вид полуфабриката Толщина в мм Продолжительность выдержки в мин
в селитровых ваииах в электропечах с принудительной циркуляцией воздуха
Плакированные листы или нагар- До 0,8 5 10—12
тованные после отжига 1.0—1,2 7 15—20
1,5—1,8 10 20—25
2,0—4,0 15 25—30
5,0—7,0 20 35—40
8,0—10,0 25 45—50
Холоднодеформированные ото- До 1,0 15 20
жженные трубы 1,1—2,0 15 30
>2,0 15 40
Холоднодеформированные непла- До 2,5 10 30
кированные листы, горячекатаные 2,6—5,0 15 45
плиты, горячепрессованные прутки, 5,1—10,0 20 60
полосы, втулки 10,1—15,0 25 75
15,1—30,0 30 90
31—50 40 120
51—75 50 150
76—100 70 180
101—150 80 210
Штамповки и поковки До 2,5 10 30
2,6—5,0 10 45
5.1—30 40 60
31—50 50 120
51—75 60 150
76—100 90 180
101—150 120 210
/ X
При мЛ ч а и и е. При толщине детали более 150 мм минимальное время выдержки
устанавливается 1 мин на I мм максимальной толщины детали при нагреве в селитровой
ванне и 1,5 мин иа 1 мм максимальной толщины при иагреве в воздушной печи.
186
Таблица 105
Режимы старения
i Марка сплава Виды старения Температура старения в °C Продолжи-тел ьность старения в ч
Д1, Д6, Д16 Естественное Комнатная 96
АВ, АК6, АК8 » » 96
АВ Искусственное 150—165 12—15
АК6, АД8 » 150—165 6—15
АК4-1 180—190 10
Таблица 106
Режимы промежуточного отжига полуфабрикатов из листа ' для снятия нагартовки (иаклепа)
Время выдержки при температуре отжига в мин
Режим Сплав Температура отжига в °C Толщина материала в мм селитровая ванна воздушная печь с принудительной циркуляцией возду- ! ха 1 воздушная печь без принудительной циркуляции воздуха Условия охлаждения
Первый Д1, Д6, Д7, Д16 390—430 0,3—2,0 2,1—4,0 4,1—6,0 6,1—10,0 — 40 50 60 90 60 80 90 120 Скорость охлаждения не выше 30° в час до 250— ' 270° С для сплавов • типа дуралюмина. Далее охлаждение на воздухе
Второй Д1, Д6, Д7, Д16 АВ 350—370 0,3—2,0 2,1—4,0 4,1—6,0 6,1—10,0 30 40 50 60 40 50 60 90 60 80 90 120 При отжиге в селитровой ванне охлаждение на воздухе вести до температуры выше 200° С, а затем в воде с последующей протиркой изделия мягкими салфетками
187
chipmaker.ru
Таблица 107
Механические свойства деформируемых алюминиевых сплавов после термической обработки
Марка сплава Режим термической обработки Вид полуфабриката Механические свойства
°в в кГ/мм2 с, % НВ
ие менее
Д1 Закалка и естест- Штамповка 38 121
венное старение Поковка 36 Ю 1 Уо
АК4 Закалка и искусст- Штамповка 38 41
венное старение Поковка 36 3/
АК4-1 То же Штамповки и по- 40 5 117
ковки
АК6 » Штамповка 39 10 100
Поковка 37 8 95
АК8 » Штамповка 42 81 110
Поковка 39 6 J
АВ » Штамповка 30 12 1 85
Поковка 28 ю 1
СОСТАВЫ И ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ЛИТЕЙНЫХ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ
Химический состав литейных алюминиевых сплавов приведен в табл. 108.
Условные обозначения методов литья и режимов термической обработки даны по ГОСТ 2685—53.
Для способов литья: 3 — литье в землю; К — литье в кокиль; Д — литье под давлением; М —• модифицирование сплава.
Для режимов термической обработки: Т1 —старение; Т2 — отжиг; ТЗ — искусственное старение; Т4 — закалка; Т5 — закалка и частичное старение; Тб — закалка и полное старение до максимальной твердости; Т7 — закалка и стабилизирующий отпуск; Т8 — закалка и смягчающий отпуск.
Режимы термической обработки даны в табл. 109. Старение деталей из алюминиевых сплавов может производиться в селитровых ваннах, составы которых зависят от температуры старения (табл. 110). Характеристика дефектов, обнаруживаемых при термической обработке литейных алюминиевых сплавов, причины образования и способы устранения приведены в табл. 111.
188
Q
Q
Химический состав литейных алюминиевых сплавон в %
сумма уч нты-ваемых примесей ч i 1.8 t'-v - 1 1 6'1
ю in СО 2,0 2,2 •—< 2,7 2.0
со ю СО СО- 2,2 1 о_ 2,5 ОЭ
f- 1 | 0,15 Ti + +0,20Сг 1 1 0,7Ti + ;+0,7Ве 1 1 1
'о' 0) Z 1 1 1 1 1 1 1 1 0,5 0,3
о хо ф Е <Л 1 о И 0,01 1 1 1 10'0 1 1
а о С N £0 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 о 0,3 0,6 0,5
Ф S S и 1 1 0,3 1 1 0,3 0,2 1 1
Е с ё 1 1 1 0,5 0,3 1 *—1 0,5 0,5 1
СС О' 1 1 1 1 СЧ 0,3 1 1 1
Mg 1 ) 1 о 0,03 I 1 1
ч 1 in сч LQ 1 1 I 1П 1 1
ф 0,8 СЧ 6'0 О о 0,3 in 1,5 1
со 0,8 о 9'0 0,6 •—1 о. 0,3 0,6 с4!
Остальное То же А А fit "fit fit fit fit
гинэнои -КОМ 9ИЬО(1и 1 й 1 1 1 III III —' оГ
2 а ф к о с g о 1 3,75-4,5 1,5-3,5 1 1,0-1,5 2,0-3,0 4,0—5,0 I 1 5,0-8,0 1,5-3,0
о а ф S а я о а Мп 1 0,2-0,8 0,25—0,5 1 1 1 I 1 1 0,2-0,6
О 5) 1 4,0—6,0 8,0—10.5 4,5—5,5 4,5-6,0 1 I о СО о <D 4,0-6,0 6,0-8,0
ЬО -1,75 -0,8 -0,30 -0.6 1 1 -11,5 -0,4 -0,5 -0,6
£ 1,25- 0,2- о' 0,35- 1 1 ю о 0,2- 0,2- 0,2-
•ssvua sjidBW АЛ1 АЛЗ АЛ4 АЛ5 АЛ6 АЛ7 । АЛ8 АЛ9 АЛ 10В со Ч <
189
Рекомендуемые режимы термической обработки для литей
Закалка
Марка сплава Режим термообработки температура нагрева в °C выдержка в ч (не менее) охлаждающая среда в °C
АЛ1 Т5 515±5 2—4 Вода 50—100 или воздух
АЛЗ Т1 Т5 Т2 Т7 Т8 525±5 525 ±5 500±5 4—6 4—6 5—6 Вода Вода Вода 50—100
АЛ4 Т1 Тб 535;tfo 2—6 Вода
АЛ5 Т1 Т5 Т7 525+5 525±?0 4 4 Вода Вода 50—100
АЛ6 Т2 — — —
АЛ7 Т4 515+5 10—15 Вода 50—100
Т5 515±5 10—15 Вода 50—100
АЛ8 Т4 435±5 15—20 Вода или масло 50—100
АЛ9 Т4 Т5 535+5 535±5 12 12 Вода 50—100 Вода 50—100
АЛ 10В Т1 Тб 490+®0 4—6 Вода 100
АЛ 14В Т5 520+15 2—4 Вода
* При старении и отпуске охлаждающая среда — воздух.
190
Т а б л и ц а 109
ных алюминиевых сплавов в печах с воздушной средой •’
Старение или отпуск 1 Способ • лнтья • Механические свойства
температура нагрева в °C выдержка в ч (не менее) °в в кГ/мм2 в в % НВ (диаметр шарика 10 мм, нагрузка 1000 кГ)
• (не менее)
220± 10 2—4 3; К 20 0,5 95
180+5 5 3; К 17 1 70
180=*= 5 5 1к 21 24 0,5 75 75
290+ 10 2—4 3; К 12 — 65
230+5 5 3; К 20 1 70
330+5 3 3; К 18 2 65
175+5 15 К 20 1,5 70
175+5 15 ( 3; М 23 3 70
|к 24 3 70
180+5 15 3; К 16 — 65
180+5 5 3 20 — 70
230+5 5 3; К 18 1 65
290± 10 3 3; К 15 1 45
1 3 20 6 60
— — 1 К 21 6 60
150+5 2—4 it 22 1 23 3 3 70 70
—- — 3 28 9 60
1 3 18 4 50
— — к 19 4 50
150+5 1—3 20 21 2 2 60 60
180+5 5 К 17 — 90
180±5 5 К 20 — 100
165± 10 20 к 24 0,5 85
191
chipmaker.ru
Таблица 110
Составы селитровых вйин Для иагрева алюминиевых сплавов
Состав смесей в % Температура плавления в °C Температура применения в °C Назначение
56KNO3 44NaNO3 153 175—500 Отжиг
50KNO3 50NaNO3 220 245—540 Отжиг
65—35NaNO3 35—65KNO3 153—230 260—540 Нагрев под закалку
100NaNO3 317 330—600 —
100KNO3 337 350—600 —
Примечания: 1. Для увеличения стойкости селитровых ванн и улучшения поверхностей деталей в ванну добавляется 2—3% хромпика (КгСг2О?), который вводится в ванну в виде смесн, состоящей из 5 частей селитры и 1 части сухого хромпика. 2. Исходные соли селитровых ванн не должны содержать более 0,5% ионов хлора, так как они способствуют коррозии деталей из алюминиевых сплавов. j Щелочность ванны в пересчете на К2СО3 не должна превышать 1%.
Т а б л и ц а 111
Дефекты термической обработки литейных алюминиевых сплавов [24]
Наименование дефектов Причины образования Способы устранения или предупреждения
Коробление Неравномерный и быстрый нагрев Неудовлетворительная укладка деталей на поддоны нагревательной печи Деформация под действием остаточных напряжений при длительном хранении деталей на складе Применение фиксирующих приспособлений для нагрева и закалки деталей Правильная укладка деталей, для крупных отливок создание крестовин и скрепляющих планок Изменение способа закал-, ки путем закалки не в воде, а холодным воздухом, туманом или струями воды, в масле и т. д. Рихтование перед старением и другие средства
Неполная закалка - • Недостаточная выдержка деталей в печи Пониженная температура нагрева Пониженная скорость закалки Повторная термическая обработка
192
Продолжение табл. 111
Наименование дефектов Причины образования Способы устранения нлп предупреждения
Неравномерная закалка Неравномерный прогрев и охлаждение отдельных частей деталей Повторная закалка с увеличением времени выдержки деталей в печи и более быстрое их охлаждение (закалка)
Образование трещин после закалки Несоответствие по химическому составу Сложность конфигурации и разностенность деталей Повышенная скорость нагрева и охлаждения Проверка химического состава деталей, подбор оптимальных соотношений компонентов Увеличение радиусов закруглений в переходных местах стенок детали Изменение скорости нагрева и охлаждения (закалка в масле при 180—240v С) Перераспределение внутренних напряжений изменением сечений стенок деталей, простановкой ребрышек и т. д. Изотермический режим термической обработки
Пережог Увеличенное содержание легкоплавкой примеси Наличие слишком больших массивных мест деталей и недостаточно равномерный подъем температуры Неравномерность температуры в различных зонах печи Не допускать попадания в шихту легкоплавких примесей Нагрев деталей вместе с печью не меньше 2 ч до температуры выдержки под закалку Периодическая проверка температуры в разных зонах печи
Коррозия Повышенное количество хлоридов в селитре Следы селитры в каналах и отверстиях деталей Систематическая проверка состава селитры с целью определения количества ионов хлора Тщательная промывка деталей после закалки
Неудовлетворительные механические свойства Отклонение от химического состава сплава Нарушение режима термической обработки Уточнение химического состава сплава Перекалка деталей
13 Филинов и Фиргер
193
chipmaker.ru
Химический состав и назначение литейных магниевых сплавов, подвергаемых термической обработке
<3
*4
43
Назначение сплавов Для изготовления деталей, подвергающихся статическим нагрузкам: деталей самолетов, двигателей автомобилей; корпусов приборов и инструментов I 1 Для деталей высокой нагруженностн: деталей самолетов, двигателей, агрегатов и приборов; корпусов бурильных пневматических и разных инструментов, радиоаппаратуры; корпусов фотокамер, пишущих машинок и т. п, । Для средненагруженных деталей различного назначения: радиоаппаратуры, корпусов ручных инструментов, биноклей, фотокамер и т, п. Таблица ИЗ Режимы термической обработки литейных магниевых сплавов ф ф к ф S 2 га м о «ч о И ф S ф в* К к та X ф Е ф 5 ф га О темпера- выдержка охлаж- | а л НВ (диаметр । тура на- в ч дающая । в 0/ шарика 10 мм, грева в °C (не менее) среда | в K11мм /0 нагрузка 1000 кГ} — — — 21 4 50 175±5 16 Воздух 22 2 60 - — — 21 4 50 175+5 16 Воздух 22 2 65 - — - 21 3 60 175+5 16 Воздух 21 1 65 работки: Т4 — гомогенизация; Тб — гомогенизация и старение.
Примеси (не более) та ф 2 S=K S S Ф 5» О. ° V Е 0,60 О ОТ S
Гомогенизация \ охлаждающая среда Воздух » » » i » » ической об
Ф и. 0,15 1 0,15 ! 0,15
Е о 0,15 1 1 31’0 | 1 0,15
। выдержка в ч СО СО 2. CD СО СО СО CJ о ? 7777 = ® = 1 I 1 I OJ О S 0 0 0)0) g д GJ <L> 3* XX 2
55 0,25 1 0,25 LT Сх с г
। Основные компоненты Мп 0,15—0,5 0,15-0,5 0,10—0,5 температура нагрева в °C О Ю Ю Ю Ю Ю Ю о +1 +1 +1 +1 -Н +1 „ §§12121212 з СО СО тг Tf -СГ § О
С 2—3 0,2-0,8 До 2,0 СИД литья гагагага £ ептт т в
< 5-7 7,5-9,3 9-11 Вид и о S Us а.с га р « а 1-0 та ЕГ xf СО О СО Ф ЙНЬННг- s к
Марка сплава i SIM СО § Марка сплава с XT l-Q ю <0 <D s. g. sgg s
194
СОСТАВЫ И ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА МАГНИЕВЫХ СПЛАВОВ
Термическую обработку магниевых сплавов следует производить в электрических камерных печах. Нагревательные элементы печи должны быть экранированы. Во избежание коррозии деталей экраны и внутренний кожух печи изготовляют из нержавеющей или окалиностойкой стали.
Распределение температуры в печи должно быть равномерным с перепадом ±5°, что достигается установкой вентилятора.
Во избежание взрыва или пожара категорически запрещается нагрев полуфабрикатов и деталей из магниевых сплавов в жидких селитровых или цианистых ваннах.
Полуфабрикаты перед укладкой в печь тщательно очищают от магниевой пыли, заусенцев, опилок, стружки и масла. Не разрешается загружать в печь влажные полуфабрикаты.
Химический состав магниевых сплавов и режимы их термической обработки приведены в табл. 112—114.
Т a б ли ц a 114
Виды брака при термической обработке магниевых сплавов [3]
Вид брака Внешний внд Способ определения Причины образования Способы предупреждения и устранения
Низкие механические свойства — Испытание механических свойств Просмотр микроструктуры Низкая температура нагрева при закалке илн недостаточная продолжительность выдержки Контроль за работой печи. Исправление повторной термической обработкой при строгом соблюдении режима
Местное оплавление Выделения на поверхности сильно окислившихся металлических корольков Мелкие раковины на поверхности и микропустоты во внутренних частях детали Внешний осмотр Просмотр микроструктуры Грубая литая структура Быстрый подъем температуры при закалке Неравномерная температура в печи Нагрев с предварительным подогревом Проверка пирометров, обслуживающих печь Понижение температуры нагрева при термообработке на 5—10°
13'
195
chipmaker.ru
Продолжение табл. 114
Вид брака Внешний вид Способ определения Причины образования Способы предупреждения и устранения
Окисление при нагреве Порошок на поверхности детали от серого до черного цвета. После обдувки песком на поверхности остаются мелкие раковины Внешний осмотр Перегрев или неравномерная температура в печи Подсос воздуха Попадание в печь паров воды Способы такие же, как при оплавлении Создание защитной атмосферы
Рост зерна в литых сплавах в процессе термической обработки Светлые пятна на механически обработанных поверхностях до и после оксидирования Внешний осмотр Нарушение технологического процесса литья Перед закалкой предварительный нагрев до 300° С в течение 1—2 ч для снятия внутренних напряжений
ГЛАВА VII
ОБОРУДОВАНИЕ ТЕРМИЧЕСКИХ ЦЕХОВ
КЛАССИФИКАЦИЯ и НАЗНАЧЕНИЕ ОБОРУДОВАНИЯ
К основному оборудованию цеха относятся нагревательные печи и печи-ванны, к вспомогательному — закалочные баки, приспособления для закалки, оборудование очистного отделения и контрольноизмерительная аппаратура.
Печи для термического цеха подразделяются следующим образом.
1. По технологическим признакам: универсальные печи для отжига, нормализации, закалки и высокого отпуска; цементационные; печи специального назначения для однотипных деталей.
2. По применяемой температуре: низкотемпературные печи, среднетемпературные, высокотемпературные.
3. По характеру загрузки и выгрузки: печи с неподвижным подом, с выдвижным подом, элеваторные, колпаковые, со съемным сводом, многокамерные, вертикальные.
4. По источнику получения тепла: мазутные печи, газовые, электрические.
5. Печи-ванны: универсальные, для жидкого цианирования, специальные, для высокотемпературного цианирования.
6. Нагревательные установки: для нагрева деталей т. в. ч.; для непосредственного нагрева в электрическом поле; для контактного электронагрева; для нагрева в электролитах; для поверхностного нагрева газокислородным пламенем.
ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ НАГРЕВА Т. В. Ч.
Нагрев стальных и чугунных изделий различных размеров под поверхностную закалку и пайку, а также плавка металла производятся т. в. ч.
Высокочастотный нагрев в промышленности стал впервые применяться в 1935—1937 гг., когда проф. В. П. Вологдиным был создан метод поверхностной закалки при нагреве т. в. ч.
197
chipmaker.ru
Для питания индукционных нагревательных установок применяют ламповые генераторы, а также машинные преобразователи частоты, состоящие из двух отдельных машин — двигателя и генератора, часто монтируемых в общем корпусе.
Высокочастотная установка состоит из генератора, индуктирующего т. в. ч., конденсаторной батареи, распределительного устройства, сигнальных блокирующих устройств, индуктора и приспособления для закалки, электроприборов.
Разнообразие форм и размеров деталей, подвергаемых нагреву под закалку т. в. ч., привело к изготовлению многочисленных конструкций как индукторов, так и устройств, применяемых для закалки деталей (см. табл. 115).
Т а б л и if а 115
Типы индукторов, применяемых для нагрева т. в. ч.
Наименование индуктора Область применения и способ изготовления
Одновитковый цилиндрический индуктор Для нагрева наружной поверхности цилиндрических деталей. Изготовлен из медной профилированной трубки
Одновитковый цилиндрический индуктор Для нагрева внутренней поверхности деталей. Изготовлен из профилированной медной трубки. Для повышения к. п. д. индуктор снабжается магнитопроводом, изготовленным из трансформаторной стали (при работе на машинном генераторе) или из феррита (при работе на ламповом генераторе)
Одновитковый разъемный индуктор Для нагрева шеек коленчатых валов двигателей внутреннего сгорания и подачи охлаждающей жидкости через отверстия на внутренней поверхности. Привод изготовлен из листовой меди толщиной 1—1,5 мм
Многовитковый цилиндрический индуктор со спрейером Для нагрева цилиндрических деталей при последовательной закалке. Изготовлен из профилированной трубки красной меди
Петлевой индуктор с вертикальными стойками Для одновременного нагрева боковых поверхностей цилиндрических деталей при вращении их вокруг вертикальной оси
Индуктор для одновременного нагрева конических деталей Для нагрева под закалку зубьев конических шестерен
Индуктор для нагрева внутренних диаметров Для нагрева внутренних поверхностей. Изготовлен из медной трубки
Зигзагообразный индуктор Для непрерывно-последовательного нагрева плоскости
Индуктор для подводного нагрева паза матриц Изготовлен из медной проволоки
198
Индукторы для нагрева под закалку представляют собой катушку, изготовленную из медной трубки диаметром 4; 6; 8; 10 мм и более, а также из трубок прямоугольного сечения:— ..««г.-™»—.. - „
Основные виды индукторов предназначены для нагрева внешних и внутренних поверхностей деталей, плоских поверхностей, деталей сложной формы.
Кольцевые индукторы для нагрева внешней и внутренней поверхностей изготовляют одновитковые и многовитковые.
Во избежание замыкания витков индуктора и случайного соприкосновения индуктора с деталью (что приводит к оплавлению детали) применяют различные способы изоляции индукторов (табл. 116).
Таблица 116
Способы изоляции индукторов
Применяемый материал Способ применения
Асбестовый шнур Индуктор обматывают асбестовым шнуром и и пропитывают жидким стеклом
Эмаль Индуктор покрывают эмалью для цветных металлов с повышенным содержанием свинца. В состав эмали входят 40% SiO2, 40% РЬ, 20% К2О. Для покрытия индукторов применяют пудровую эмаль, наносимую на поверхность сухим способом. После нанесения эмали изделия обжигают при температуре 700° С. Расход эмали при сухом способе составляет не более 8—10% от веса изделий. Эмалирование рекомендуется производить за два раза
Шамотный порошок, огнеупорная глина И" жидкое стекло __ _ 50% по весу шамотного порошка, просушенного и просеянного через сито с ячейкой 0,2 мм, смешивают с 50% молотой огнеупорной глины. В смесь добавляют 50% жидкого стекла и 50% воды и перемешивают состав стеклянной палочкой. В полученную жидкую кашицу погружают рабочую часть индуктора и производят естественную сушку. После просыхания изолированную часть следует зачистить наждачной бумагой. Толщина слоя покрытия должна быть 1,5—2,лш
Марша л ит, шамотный порошок и жидкое стекло 75% маршалита (по весу) смешивают с 25% шамотного порошка, хорошо просушенного и просеянного через сито с ячейкой размером 0,2 мм. В полученную смесь добавляют 95% жидкого стекла и 5% воды и дальше поступают так же, как с обмазкой, в которую входит шамотный порошок
199
Техническая характеристика промышленных ламповых генераторов для индукционного нагрева
гэ/ н ияаонвхэЛ зад S 8 8 5 тг СЧ С*- СЧ СО О’ О Q Q О СО СО —' ю со to СЧ СО
ИЧГ Й ИЯНОНЕХЗЛ НХИ<1врЕД 1180X 1020 2750Х 1500 2700Х 1500 90 ЛЛV17ЛЛ 5200Х 3200 3750 X 2500 3750Х 2500 4Л9ЛV949П 1
л/r н 1чНоя ваУп -СИЕЙЖЕКХО ttOXDEd §5 8 8 8 88 IQ со IQ LQ О СО LQ —• сч to —<
WHW И И1ГЕХЭ вина1ГйЕ1гпэЕб киайд 1 I 8 8
Н1ГЕХЭ Й Э1ГЛИХ И ейе1гпэе<1 зад I 25 50
1ьные онхзаьшгоя <£> Г «. ТГОО ь. г
Выпрямите.; лампы них to ю IQ <Х> Ю LO й 5 5 Ф Зе? 5 5"? СЧ -м -ч —. о f—• Он Оч Он ' Он Оч Оч Оч са и н и сан н н н
а> Е е.з онхэаынгоя — -М СЧ СЧ —< СЧ —
оз са схр; О) S О них ГУ-89А Г-431 Г-431 i Г* 4ППА • £ < <- 0 со —• —. S О СО со СО . г тг -е1
йгэ/ й ЕХОХЭЕЬ KEhOpEj 8 7 8 ? Q СЧ О ю § 8 8 8 8 ч СЧ СЧ сч сч с
ч аннажибнЕр! с 0 о с с с ООО 220/380 rtCk/Ч /Г1ЛЛ э о о о с Ю оо оо оо 0 О СО о со со О Э О со о о с ч сч сч сч с ч сч сч сч с в 0 ч
ги&м и чхэон -hiow KEH4iraxEpair -ОЯ КЕНЧТГЕИИЭМЕМ оо о О О О ООО СО О О О СО о о -Ч СЧ
vgm а их аз хо чхэон -Утюм BEwaKirpadx -ОН ЬЕНЧ1ГЕИИЭЯЕ1д/ 17,5 50 100 180 350 50 100 100
Тип генератора 0 Г Mil лгз-зо V- ЛГЗ-60 2 8 8 8 ой К Е "? _ t_ l_ t- СО s е: е е е;
200
Характеристики ламповых и машинных генераторов для индукционного нагрева металлов приведены в табл. 117, и 118. В табл. 119 приводятся значения глубины проникновения тока различной частоты в холодный и горячий металл.
Т аб ли ц а 118
Характеристика машинных генераторов повышенной частоты
Наименование Тип Мощность в квгп Частота в гц Напряжение в в Число оборотов в об/мин к. п. д. в %
Генератор Двигатель ПВ-50 2500 ВДЭ-60-2 55 60 2500 375—750 220—380 3000 70
Генератор ПВ-100-2500 ВДЭ-125-2 100 125 2500 375—750 220—380 3000 72
Генератор ПВ-100-8000 ВДЭ-130-4 ПО 130 8000 375—750 220—380 1500 63
Генератор Двигатель В ГО-250-2500 КАНО-350 2 250 350 2500 750—1500 300-6000 3000 80
Генератор В ГО-500-2500 АТМ-700-2 500 700 2500 750—1500 300—6000 3000 75
Таблица 119
Рекомендуемые частоты для индукционного нагрева под закалку на заданную глубину
Глубина закаленного слоя в мм 1,0 1.5 2,0 3,0 4,0 6,0 10,0
Наивысшая частота в гц 250 000 100 000 60 000 30 000 15 000 8000 2500
Наинизшая частота в гц 15 000 7000 4000 1500 1000 500 150
Оптимальная частота в гц 60 000 25 000 15 000 7000 400 1500 500
Генераторы, рекомендуемые для использования Ламповый Ламповый или машинный 8000 гц Ламповый или машинный 8000 гц Машинный 8000 гц Машинный 2500 гц Машинный 2000— 1000 гц Машинный 500 гц
ХАРАКТЕРИСТИКИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПЕЧЕЙ
В зависимости от назначения печи и вида термической обработки находят применение печи различной конструкции и мощности. В табл. 120—125 даны основные технические характеристики электрических печей. В табл. 126 приведены характеристики электрических ванн.
201
htfifpmaker.ru
Технические характеристики камерных электрических печей
Тип печей < ь , Обозначение Напряжение в в Рабочая ; гемнердтура ! в °C Мощность в кет Производительность в кг/ч м 2-® о я Се “ — Размеры рабочего пространства в мм
старое новое
ширина Длина высота
Среднетемпературные * КН-15 ✓ Н-15 380—22С 950 1К 0,20 0,43
‘ ’ О ПН-12 ПН-13 иН-30 Н-45 380—22С 380—220 950 950 30 45 50 125 200 275 350 140 125 230 330 1000 300 450 650 950 250 450
ПН-14 Н-60 380—220 950 60 0,72 600 1200 500
ПН-75 Н-75 380—220 950 75 1,13 750 1500 550
ПН-32 Щ-JOj 380—220 950 30 1,62 900 1800 600
ПИТ-312 Ш-35 380—220 950 35 0,13 0450 — 800
! ПШ-625 Ш-55 Ш-70 380—220 380—220 950 950 55 70 0,11 0,18 300 300 300 300 1200 2000
— ШО-130 380—220 850 134 0,70 0600 0950 — 2500 1850
Высокотемпературные — Г-65 380—220 1300 65 0,13 0,20 0,12 0,5 300 —
— Г-95 380—220 1300 95 300 кл 300 1470
— Г-30 50/80 1300 30 300 300 2200
Г-50 50/80 1300 50 20 300 450 400 700 250 350
Вертикальные низкотемпературные — -ПН-31 ПН-32 380-220 380—220 650 650 24 36 100 280 550 0,06 0400 500
— ПН-34 380—220 650 75 0,13 0,87 0500 0950 — 650 1220
Вертикальные для азотирования — ПА-32-1 ПА-32Д 380—22о! 380—220 650 650 30 45 Садка 300 кг Садка 600 кг — 500 500 — 650 1200
Т а б л и ц а 121
Технические характеристики электрических толкательных печей треста «Электропечь»
Тип печей Обозначение Мощность в кет Площадь пода в лс2 Рабочая темпера-тура в °C Размеры рабочего пространства Мощность по зонам в кет Производительность в кг/ч Емкость печи
ширина длина высота 1-я 2-я З-я ЧИСЛО поддонов вес деталей в кг общий вес в кг
Т-80 * 80 2,0 950 600 3356 400 55 25 — 200 10 800 1050
Т-100 100 2,4 950 600 4000 400 52 24 24 235 12 940 1250
Т-120 120 — 950 600 4650 400 60 30 30 — 14 1120 —
Т-140 140 2,8 950 600 4550 400 60 30 30 350 14 1120 1500
Т-170 170 4', 8 950 900 5300 500 86 42 42 420 16 1680 2250
Т-200 200 5,4 950 900 5950 500 110 45 45 490 18 1960 2600
Закалочные Т-220 200 5,9 950 900 6600 500 130 45 45 560 20 2240 2950
Т-240 240 6,4 950 1200 5300 500 136 52 52 700 8 2820 3450
Т-270 270 7,1 950 1200 5950 500 140 65 65 790 9 3160 3750
Т-300 300 7,9 950 1200 6600 500 156 72 72 885 10 3540 4200
Т-320 320 8,0 850 1500 5300 600 166 77 77 1000 8 4040 4700
Т-360 360 8,9 950 1500 5950 600 180 90 90 1150 9 4580 5350
4 Т-400 400 9,9 950 1500 6600 600 210 95 95 1250 10 5160 6000
5
ад
Ф
Продолжение табл. 121
Тип печей Обозначение Мощность в кет Площадь пода в м2 Рабочая температура в °C Размеры рабочего пространства Мощность по зонам в квпг Производительность в кг/ч Емкость печи
ширина длина высота 1-я 2-я 3-я ЧИСЛО поддонов вес деталей в кг общий вес в кг
Т-55 55 2,4 650 600 4000 400 35 20 — 200 13 1040 1365
Т-65 65 2,8 650 600 3750 400 35 20 — — — — —
Т-75 75 2,8 650 600 4550 400 39 18 18 235 15 1200 1575
Т-85 85 3,2 650 600 5320 400 45 20 20 350 17 1360 1785
Т-115 115 5,9 650 900 6600 500 61 27 '27 420 21 2200 2940
Т-135 135 6,5 650 900 7250 500 71 32 32 490 23 2350 3335
Отпускные Т-145 145 7,1 650 900 7900 500. 75 35 35 560 25 2800 3575
Т-165 165 7,9 650 1200 6600 500 85 40 40 700 10 3150 3750
Т-185 185 8,7 650 1200 7250 500 95 45 45 790 11 3465 4125
Т-195 195 9,5 650 1200 7900 500 101 47 47 885 12 3840 4560
Т-215 215 9,9 650 1500 6600 600 111 52 52 1000 10 4500 5250
Т-235 235 10,9 650 1500 7250 600 121 57 57 1150 И 5060 5885
Т-265 265 11,8 650 1500 7900 600 135 65 65 1250 12 5640 6540
Таблица 122
Характеристики конвейерных закалочных электрических печей треста «Электропечь»
Тип печей Мощность в кет Количе-СТВО ЗОИ Мощность зон в кет Мощность холостого хода в квпг Длина ленты конвейера в м Производитель- _ ность в кг/ч Размеры рабочего пространства в мм Рабочая температура в °C
ширина длина высота
1-я 2-я 3-я
К-70 70 2 50 20 32 — 120 400 2050 415
К-80 80 2 60 20 — 34 7,6 160 400 2700 415
К-90 90 2 60 30 . — 38,8 — 180 375 3220 415
к-юо 100 3 50 30 20 36 8,9 200 400 3350 415
К-120 120 3 60 40 20 35 10,2 250 400 4000 415
К-130 130 3 70 30 30 45 — 270 375 4180 415 875-900
К-160 160 3 90 40 30 46 10,2 360 600 4000 415
К-170 170 3 90 50 30 52 — 380 575 5140 415
К-180 180 3 90 60 30 50 11,5 410 600 4650 415
К-200 200 4 90 60 30—20 54 — 460 600 5300 415
к-ззо ? 330 4 150 100 40—40 90 2000 600 6200 415 _1
ipmaker.ru
Таблица 123
Технические характеристики отпускных конвейерных электрических печей треста «Электропечь»
Тип печей Мощность в кет Количе- ство ЗОИ Мощность зон в кет Мощность холостого хода в кет Длина ленты конвейера в м Производительность в кг/ч Размеры рабочего пространства в мм Напряжение в в
1-я 2-я 3-я ширина длина высота
К-45' 45 2 30 15 29 J0 120 400 2800 415 220—380
К-55 55 2 35 15 — 31 10 160 400 3450 415 220—380
К-65 65 3 40 25 — 25 11,3 200 375 4200 415 220—380
К-75 75 3 35 17,5 17,5 35 12,5 250 400 4750 415 220—380
К-95 95 3 50 20 25 26 — 270 575 4210 415 220-380
К-Ю5 105 4 45 30 15-15 45 13,75 410 600 5400 415 220—380
К-135 135 3 60 35 40 28 — 380 575 6120 415 220—380
К-35 40 3 35 __ __ 16,5 — 200 600 6150 415 220—380:
К-55 55 3 35 — — 11 130 400 4690 400 220—380
К-55А 55 3 25 10 20 25 — 270 575 7460 415 220—380'
Таблица 124
Технические характеристики шахтных электрических муфельных печей для газовой цементации [31]
Тип печей Размеры рабочего пространства Наружные размеры в м Мощность в кет Напряжение в в Число зон Емкость печн в кг Производительность печи в кг/ч Потери холостого хода в кет
диаметр в мм глубина в мм объем в м3 диаметр высота габарит выступа
Ц-25 300 600' 0,03 1,4 2,0 1,8 25 ’ 2 40—50 4-5 8
Ц-35 300 600 0,04 1,4 2,1 1,8 35 2 100-110 10—12 10
Ц-50 350 750 0,08 1,5 1,8 2,6 50 2 160—180 16—18 12
Ц-75 350 1500 0,15 1,5 2,6 3,4 75 3 300-330 25—30 15
Ц-100 350 1800 0,18 1,5 2,9 3,5 100 3 360—400 30-35 20
Ц-60 450 600 0,10 1,6 1,4 2,2 60 2 200—240 18—22 15
Ц-75 450 900 0,15 1,6 1,9 2,6 75 2 ' 300-350 25—30 17
Ц-90 450 1200 1,20 1,6 2,2 3,1 90 220 2 400—450 30—35 19
Ц-100 450 1500 0,25 1,6 2,5 3,4 100 3 500—600 40—45 22
Ц-110 450 1800 0,30 1,6 2,7 3,7 НО 3 600—700 50-60 25
Ц-90 600 900 0,25 1,8 2,0 2,7 ’ 90 2 500—600 40—45 20
Ц-105 600 1200 0,35 1,8 2.3 3,0 105 2 700-800 60—70 23
Ц-130 600 1500 0,45 1,8 2,6 3,6 130 3 900—1000 75-85 25
Ц-140 600 1800 0,50 1,8 2,9 4,0 140 3 1000—1100 80—90 30
Ц-150 600 2100 0,60 1,8 3,2 4,3 150 . 3 1200-1400 100—120 35
chipmaker.ru
Таблица 125
Техническая характеристика нбвкх камерных печей, разработанных ВНИИЭТО
Тип печей. Обозначение Напряжение в в | Рабочая температура в °C Мощность в квпг Производительность в кг/ч Атмосфера Размеры рабочего пространства в мм Вес в т
ши- рина 1 длина О о 3 С8 М Е-
Малые Н-20X40 850 8 15 Защитная 200 400 140 0,29-
Н-25x50 850 12 30 » 250 500 170 0,4
Н-30X65 850 18 50 » 300 650 200 0,5
Н-30Х 45 850 18 50 ' » 300 450| 300 —
Средние . Н-40X100 380/220 850 30 . 85 » 400 800 260 1,6
Н-40X55 850 30 85 » 400 550 400 -—
Н-50Х 100 850 45 150 » 500 1300 320 2,35
Н-50Х65 850 45 160 » 500 650 500 —
Крупные Н-65Х 130 850 70 220 » 650 1800 400 3,3
Н-65Х90 850 70 >230 » 650 900 600 —
Н-85Х 170 850 90 450 » 850 1700 500 —
Н-85Х110 850 90 360 » 850 1100 800 —
При м е ч а н и е. 3 обозначен ИИ п а чей цифрь показывай 1 от размерь ШИрЕ ны
и длины площади пода в см. Например, Н-20Х40—нагревательная печь с площадью
пода ZUU X 400 мм.
Таблица 126
Технические характеристики электрических ваин [31]
Тнп ваин Обозначение Мощность в квт Рабочая температура в °C Производительность в кг/ч Размеры рабочего пространства
диаметр илн площадь пода в мм высота в мм объем в л*3 площадь пода в м2
Круглые СП-2-35 35 1300 30 200 420 0,016 —
ванны СП-3-75 75 1300 75 340 580 0,050 —
С-20 20 1300 90 220 460 0,018 —
С-25 25 850 90 380 475 0,053 —
“ Сл5'“ 45 1300 200 340 600 0,055 —
Прямоуголь- С-50 50 600 100 600X900 450 0,54
ные ванны С-100 100 850 100 600X 900 450 — 0.54
ТЕПЛОВОЙ КОНТРОЛЬ
Высокие требования, предъявляемые к термической обработке, и точный технологический режим не могут быть выполнены без при-v менения непрерывного контроля.
Тепловой контроль осуществляется при помощи контрольно-измерительных и регулирующих приборов.
208
Для измерения низких температур в промышленных печах применяют термометры, а для высоких — термоэлектрические пирометры и оптические пирометры.
Термометры делятся иа три группы: ртутные, манометрические и термометры сопротивления (лагометры).
Ртутными термометрами измеряют температуру жидкой и газообразной среды в пределах от —50 до +500° (табл. 127). В промышленности ртутные термометры нашли незначительное применение.
Манометрические термометры применяют не только для измерения температур в пределах от —40 до +500° С, но и для автоматического регулирования температур.
Устройство термометра сопротивления основано на • изменении электрического сопротивления провода при увеличении температуры нагрева. Применяются для измерения температур от —120 до +500с С и могут быть показывающими и самопишущими.
Таблица 127
Технические характеристики стеклянных термометров, применяемых в промышленности
Тип Характеристика Шкала в °C Цена деления Длина в мм Назначение
верхней части рабочей [ части
о о tt прямые термометры и S >>о 2 s s £ 5&« S н
Технические с вложенной шкалой Термометры прямые и изогнутые под углом 90. 120 И 135° 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 4-50 +100 + 150 +200 +250 +300 +350 +400 +450 +500 0,5 или 1,0 0,5 илн 1,5 1,0 1,0 или 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 или 5,0 5,0 5,0 или 100 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 250 250±15 250±15 250±15 250±15 250±15 250±15 250±15 250±15 250±15 85 130 180 230 280 330 430 530 750 1000 1 Измерение температуры в закалочных баках, масляных отпускных ваннах
Контактные Прямые, изогнутые под углом 90° С одним контактом изогнутые под углом 20, 35 и 45° То же под углом 75 или 150° С двумя контактами изогнутые под углом 50, 60.н 80° 0 0 0 0 +50 +100 +150 +200 ' 1.0 1,0 1.0 2,0 135±5 135±5 135±5 135±5 160±5 160±5 160±5 160±5 85 130 230 330 Автоматическое регулирование температуры в закалочных баках
Жидкостные с метиловым спиртом Кснлоловые Ртутные Термометры состоят из термобаллонов, капилляра, трубчатой пружины, самопишущего механизма и указывающей шкалы —46 —40 —30 +150 +400 +500 Равномерная Равномерная до 120° Равномерная — — 20 22,0 10,0— 20,0 Регулирование температуры в закалочных баках, в масляных и соляных печах-ваннах
14 Филинов и Фиргер
209
Таблица 128
Техническая характеристика термопар [24]
Тип термопары Общая характеристика Характеристика защитного чехла
Хромель-алю- Платннор одни-платиновая
Хромель-алюмелевая мелевая
тп-п С фарфоровым наконечником Фарфоровый
ТП-IV ' Лабораторная без контактных зажимов Фарфоровая труба с бакелитовой головкой
тп-v То же То же
ТУ-VI Коленчатая Сталь ЭИ87
тх-п Коленчатая без штуцера Из стали 20 с наконечником: из стали Х27 из стали 1Х18Н9Т
TX-VII С неподвижным штуцером Из стали 1Х18Н9Т
TX-VII1 С неподвижным штуцером Из стали 20 с наконечником: из стали 1X18H9T из стали Х27
Температура Длина в мм Максимальная глубина погружения в мм Длина наконечника в мм
при длительном применении при кратковременном применении
1300 1600 400 200 300
650 200 300
900 400 500
1150 400 500
1400 400 500
1900 400 500
— — юоо 800 400
— — 500 300 —
— — 400 250 •—
! юоо - 500/, 400 500 —
800 — — — —
800 — 850 650 —
350 150
400 200
800 — 500 300
1000 — 600 400
950 750 —
1500 1300 1 —
тх-хш Без штуцера с муфтой и без муфты Из стали 20 с наконечником: из стали 1X18H9T из стали Х27 800 ЮОО — 500 750 юоо 1250 1500 2000 2500 3000 200 200 400 400 650 900 1150 1400 300 300 500 500 750 1000 1250 1500
TX-XV Малоинерционная с неподвижным штуцером Из стали 2Х13 с гладким наконечником 600 — 300 400 500 100 200 300 —
ТХА-146 Малоинерционная Из стали 1Х18Н9Т 800 — 500 750 1000 1250 1500 2000 300 550 800 1050 1300 1800 —
ТХА Без штуцера Из стали 20 с наконечником из стали Х251 ЮОО — 1000 1250 1500 2000 2500 380 480 630 880 ИЗО 480 580 730 980 1230
ТХ-Х-12 Гибкая, без арматуры; изоляция из фарфоровых бус х — 800 — 1200 — —
chipmaker.ru
Продолжение табл. 128
Длина наконеч- ника В ММ 1 1 1 1 1 1 оооооооо ооооюоюо СОСОЮЮ(^-ОСЧЮ 1 1 1 1 1 1 1 1 1
Максимальная глубина погружения в мм оооооо юоооюо _< сч СО 'Ф С" СО оооооооо OOOOiOOlOO оооооо оюоюоо СО tQ 00 о СО с© •—« —* *—« О О О О О Ю О О —»—< сч со
Длина в мм о о оо о о ю о о оюо СО 'Ф 'О о О LO оооооооо ОЮОГООООО IGN OCN ЮС ЮО —, СЧ сч со оооооо оюоюсо ЮЬОСЧЮО _сч о о о о оюоо со со to
эатура при кратковременном применении 008 1 1
ф t: 2 <u Ь к s о Е- О Д йх Ф к 2^ S s 5 К = сх □ к 009 600 600 600
Характеристика защитного чехла Из стали 20 или из стали 20 с наконечником из стали 1Х18Н9Т Из стали 20 с наконечником из стали 1Х18Н9Т / Из стали 1Х18Н9Т Из стали 2X13 с гладким наконечником
1 С X =Г С неподвижным штуцером Без штуцера с муфтой или без муфты Малоинерционная Малоинерционная с неподвижным штуцером
S го с о 2 СХ Ф > н тхк-хш TXK-146 TXK-XV
1 КВНЭ1ГЭПОЯ-Ч1ГЭИО<1 X
212
Т а б л и ц а 129
Материалы для изготовления термопар и температурные пределы их применения
Материал Предельная температура применения в °C Примечание
Медь 500 —
Серебро 700 —
Железо 600 В виде тонкой проволоки
» 800 В виде толстой проволоки
Константан 600 В виде тонкой проволоки
» 800 В виде толстой проволоки
Копель 600 В виде тонкой проволоки
» 800 Проволока диаметром более 3 мм
Никель 1100 При температурах свыше 700° С
становится хрупким
Хромель 1100 —
Нихром 1100 —•
Алюмель 1100 —
Уголь 1200 Только в восстановительной атмо-
сфере
Платина с 10% иридия 1100 —
Платина 1600 Только в окислительной атмосфере
Платина с 10% родия 1600 —
Высокие температуры измеряют термоэлектрическими пирометрами в пределах 1600° С с точностью до ±5°.
Термоэлектрические пирометры состоят из термопары, измерительного или регулирующего прибора и компенсирующих проводов.
Характеристики термопар и материалы для них приведены в табл. 128 и 129.
Милливольтметр предназначен для измерения температур и бывает двух типов — указывающий и самопишущий.
Оптические пирометры предназначены для определения высоких \ температур: они подразделяются на оптические пирометры* с нитью накала и пирометры излучения — радиационные.
Действие цирометров с нитью накала основано на визуальном сравнении цвета накала эталонной нити с цветом накала измеряемой ‘ поверхности. Миллиамперметр, встроенный в цепь эталонной нити, имеет градуирование по температуре накала нити.
Действие радиационных пирометров — ардометров — основано на тепловом воздействии лучей, исходящих от нагретого тела. Тепловые и световые лучи, исходящие от измеряемого тела, собираются
v 213
chipmaker.ru
в объективе, в фокусе которого помещен термоэлемент. Объектив наводят на тело, излучающее тепло, так, чтобы пучок лучей попадал на лучеприемник п нагревал концы термопар. Возникающая в термопаре термоэлектродвижущая сила передается по проводам к милливольтметру. Ардометр удобен тем, что он дает возможность производить наблюдение непрерывно и осуществляет как автоматическое регулирование (с помощью присоединенного к нему потенциометра), так и автоматическую запись температуры.
Ардометры выпускаются двух типов — переносный типа РП и стационарный типа РПС с измерением температур в пределах 700— 2000° С и погрешностью измерения температуры ±2%.
ГЛАВА VIII
БЕЗОКИСЛИТЕЛЬНЫЙ НАГРЕВ
При нагреве в атмосфере воздуха или среде топочных газов поверхность стальных деталей взаимодействует с окружающей средой, вызывая процессы окисления и обезуглероживания. Эти процессы, изменяя поверхностный состав стали, ухудшают качество деталей, приводят к безвозвратным потерям металла и дополнительным трудоемким очистным операциям.
Окисление стали, заключающееся в химическом взаимодействии кислорода или кислородосодержащих газов с железом и легирующими элементами, начинается уже при появлении цветов побежалости (180° С). Повышение температуры нагрева усиливает процесс окисления и сопровождается окалинообразованием.
Обезуглероживание, которое начинается при температуре выше 700° С, характеризуется обеднением поверхностных слоев детали углеродом, ухудшает свойства деталей при эксплуатации, так как нагрузка, как правило, распространяется на поверхностные слои.
Т а б ли ц а 130
Влияние обезуглероживания на передел выносливости стали
Тип стали Температура термической обработки в °C Предел выносливости при изгибе в кГ{ммъ
закалка отпуск полированного образца обезуглероженного образца
Кремнемарганцовистая 950 500 46,0 27,0
X ромованадиевая 850 600 42,5 32,0
В табл. 130 представлены данные о влиянии обезуглероживания на предел выносливости стали. Из этих данных видно, что повреждение поверхности детали за счет обезуглероживания значительно ухудшает качество готовых деталей. Такое же влияние на качество деталей оказывает окисление.
215
chipmaker.ru
Таблица 131
Классификация газов по действию иа сталь
Действие иа сталь Газы Химическая формула
Окисляющее Кислород Углекислый газ Водяной пар о2 со2 Н2О
Восстанавливающее Окись углерода Водород Метан со Н2 сн4
Обезуглероживающее Углекислый газ Водяной пар со2 Н2О
Науглероживающее Окись углерода Метан со сщ
Азотирующее Аммиак NH3
Нейтральное Азот Аргон Гелий n2 Аг Не
Таким образом, защита поверхности деталей в процессе нагрева под термическую обработку, а также при переносе в охлаждающую среду и охлаждении является неизбежной.
В табл. 131 приведены окисляющие и восстанавливающие газы, которые могут находиться в атмосфере печи. Из этих газов можно составить нейтральные газовые смеси или газовые смеси противоположного действия. Эти газы будут нейтрализовать друг друга при определенной температуре и составе стали, поверхность которой необходимо защищить от окисления и обезуглероживания. Такая атмо сфера печи будет нейтральна к поверхности нагреваемых деталей. Подобные атмосферы часто называют контролируемыми.
КЛАССИФИКАЦИЯ КОНТРОЛИРУЕМЫХ АТМОСФЕР
В табл. 132 приводится классификация контролируемых атмосфер.
ез гг а
ко с
Ь.
216
chipmaker.ru
Примечание. В промышленности наиболее широкое применение находят контролируемые атмосфер
218
СПОСОБЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ КОНТРОЛИРУЕМЫХ АТМОСФЕР
Для практического использования контролируемых атмосфер рекомендуются три способа [2 ].
1. Крекирование (диссоциация) газов — аммиака, углеводородов (природного, светильного, коксовального газов, бензола, керосина масла и т. п.) при необходимости с последующей очисткой и осушкой.’
2. Газогенераторный процесс с внешним обогревом реторты генератора и без него, с последующей очисткой от двуокиси углерода и водяного пара и осушкой.
3. Частичное сжигание газов (диссоциированного аммиака, генераторного, природного, сжиженных углеводородов и других промышленных газов) с различным коэффициентом расхода воздуха (0,25; 0,45—0,6; 0,8—0,9) при необходимости с последующей очисткой от двуокиси углерода и осушкой.
Для широкого внедрения в производство рекомендуются контролируемые атмосферы, получаемые на основе:
1) водорода (фиг. 30);
2) продуктов частичного сжигания углеводородов (эндогаз);
3) технического азота (фиг. 31)
На фиг. 30, 31 и 32 представлены схемы получения указанных контролируемых атмосфер. В табл. 133 приводятся сведения о Применении наиболее распространенных контролируемых атмосфер для определенных групп сталей и видов термической обработки.
В табл. 134 дана техническая характеристика газопрпготовитель-ных установок.
В табл. 135, 136 и 137 приведены сведения, которые могут служить основой для автоматического регулирования состава защитной атмосферы по точке росы.
В табл. 138 дана техническая характеристика ротаметров.
Т а б л и ц а 133
Применение контролируемых атмосфер
Вид термической обработки Обрабатываемый материал Требование к поверхности металла Атмосферы
Н2—Н2О— n2 (водород — водяной пар—азот) со—со 2- h2o-n2 (окись углерода— двуокись углерода— водород—ВОдя-ной пар—азот)
1 » Отжиг Малоуглеродистая сталь Светлая — +
Средне- и высокоуглеродистая сталь Светлая, без обезуглероживания — +
Средне- и высокоуглеродистая легированная сталь То же — +
219
Продолжение табл. 133
Вид термической обработки Обрабатываемый материал Требование к поверхности металла Атмосферы
Н2—Н2О— n2 (водород— водяной пар—азот) со—со2—н2— h2o-n2 (окись углерода— двуокись углерода—водород— водяной пар— —азот)
Отжиг Быстрорежущая сталь — +
Нержавеющая сталь Светлая + —
Высококремнистая сталь и трансформаторное железо Чистая + +
Чугун ковкий перлитный Чистая, без обезуглероживания — +
Чугун ковкий ферритный Чистая — +
Нормализация Малоуглеродистая Светлая + +
Средне- и высокоуглеродистая легированная сталь Светлая, без обезуглероживания — +
Закалка Средне- и высокоуглеродистая легированная сталь Светлая или чистая, без обезуглероживания —• +
Быстрорежущая сталь То же +
Отпуск Стали всех марок Светлая или чистая — 4-
Науглероживание (цементация) Цементируемые стали всех марок Светлая илн чистая + (с добавкой углеводородов от 1 до 4%)
Цианирование При Среднеуглеродистые и легированные стали. Быстрорежущие стали м е ч а и и е. Знаком + пок То же азаны рекомендуе мые атмосф 4~ (с добавкой углеводородов от 1 до 4% и аммиака от от 10 до 30%) еры.
220
———•—— Аммиак
-------- Газ : 75%Нг,25%,К2
--------Газ В атмосферу --------Воздух
--------Вода
Фиг. 30. Схемы приготовления контролируемой атмосферы: а — типовая, на основе водорода:
1 — пропаи-бутан; 2 — диссоцнатор аммиака; 3 — электролизер воды; 4 — водород; 5 — камера сжигания; 6 — очиститель от кислорода; 7 — адсорбер; 8 — га-зогенератор; 9 — увлажнитель.
б — при применении аммиака:
/ — испарители аммиака; 2 — диссоциаторы; 3 — адсорбер; 4 — воздухонагреватель; 5 — гидравлический (масляный) раствор.
221
Фиг. 31. Схема установки для получения контролируемой атмосферы на основе использования технического азота.
Фиг. 32. Схема установки для получения контролируемой атмосферы типа эндогаза:
1 — камера сероочистки; 2 — холодильник; 3 — ротометр; 4 — регулятор нулевого давления: 5—клапан смесительно-пропорционирующнй; 6 — генератор; 7 — холодильник; 8 — тягонапоромер; 9 — фильтр; 10 — заслонка;
11 — газодувка.
222
Техническая характеристика некоторых газоприготовительных установок треста «Электропечь», предназначенных для получения контролируемых атмосфер
Примечание Состав газа: 75% H,,25%N2. Точка росы: ЛП . С(>ог э I- 3 г С 10—20% Н2; до 80% Na. Точка росы: —40ч-60° С
Назначение установки Для защиты поверхности нержавеющих и жаропрочных сталей и сплавов 6 с Ё ТО И к верхности малоуглеродистой и трансформаторной стали, нержавеющей стали и сплавов
Габаритные размеры 4500X1600X1600 СЧ X О CD X о о LD 4500x1500x2800 5500x1600 x 2300 5500x1600x2300 5500x1600x2800
' Производительность установки в мл/ч о О СЧ О со О § со
Исходный продукт Жидкий аммиак в баллонах или цистернах •
Метод приготовления атмосферы Диссоциация аммиака с послед} ющей осушкой СК й Е: сз S с к cq аммиака с последующим частичным сжиганием и осушкой
1 Тнп установки и наименование атмосферы ОКБ-661 Диссоциированный аммиак ОКБ-662 Диссоциированный аммиак ОКБ-663 Диссоциированный аммиак ОКБ-672 Сожженный диссоциированный аммиак ОКБ-673 Сожженный диссоциированный аммиак ОКБ-674 Сожженный диссоциирован ный аммиак
Тип атмосферы огн—гн
223
jfchipmaker.ru
Продолжение табл. 134
Примечание Состав газа: 20% СО; 40% Ns; 40% Н3. Точка росы: -20 ч- +20° С Состав газа: 10% СО: 1 5—6% СО2; 15% Н2; 0,5% СН4; остальное Ns. Точка росы: +20° С
Назначение установки Для защиты поверхности средне-и высокоуглеродистых, среднелегированных и инструментальных сталей. Применяется в качестве газа — । разбавителя при газовой цементации и цианировании Для защиты поверхности стали при отпуске и низкотемпературном отжиге
Габаритные । размеры 4200x1500x2260 1
Производительность установки в м3/ч | О со ООО •— О) СО
Исходный продукт Высококоло-рийные углеводородные газы типа природного или сжиженные пропан-бутановые смесн в баллонах или цистернах
Метод приготовления атмосферы Частичное сжигание природного или сжиженного газа в присутствии катализатора ГИАП-3 Частичное сжигание природного илн сжнжениого газа с а - 0,6
Тнп установки и наименование 1 атмосферы ОКБ-724 Эндогаз Экзогаз
55 S’C’ Н о S сз О7'Н-гН ?'ОЭ—ОЭ "N--ОгН~гМ— гОЭ—ОЭ
224
Т а б ли ца 135
Содержание СО2 и Н2О в атмосфере и углерода в поверхностном слое стали (температура 925° С) [37]
Содержание СО2 в % Содержание Н2О Содержание углерода в поверхностном слое в %
В % по точке росы в ° С
0,1 0,26 —9,5 0,9
0,2 0,56 —1,0 0,5
0,3 0,87 +6,0 0,35
Табли ца 136
Значения точки росы для различного содержания НаО в газах [37]
Точка росы в °C Содержание влаги в % (по объему) Точка росы е °C Содержание влаги в % (по объему) Точка росы в °C Содержание влаги в % (по объему)
—20 0,102 1 0,652 12 1,40
—15 0,164 2 0,701 13 1,50
—10 0,257 3 0,753 14 1,60
—8 0,306 4 0,810 15 1,71
—6 0,364 5 0,868 16 1,82
—5 0,397 6 0,930 17 1,95
—4 0,432 7 0,998 18 2,08
—3 0,471 8 1,07. 19 2,22
—2 0,512 9 1,14 20 2,36
—1 0,558 10 1,22 — —
0 0,605 11 1,31 — —
15 Филинов и Фиргер
225
chlpmaker.ru
Т а б ли ц а 137
Влияние температуры печи на точку росы и состав атмосферы [37]
Компоненты атмосферы Состав атмосферы до ввода в печь (из генератора) в % Состав атмосферы в печи, в % (по объему) прн температуре в °C
760 870 980 юоо
Окись углерода 20,2 20,2 20,4 20,4 20,6
Водород 41,4 41,9 41,2 42,3 42,4
Метан С,2 0,2 0,2 0,3 0,2
Углекислота 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0
Кислород 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0
Точка росы в ° С —6,7 —3,9 -5,0 —8,9 —10,6
Т а б ли ц а 138
Основные технические характеристики ротаметров [37]
Обозначение Наибольшее допустимое рабочее давление в к Г /см2 Пределы измерения Длина шкалы в мм Материал поплавка Габаритные размеры в мм
вода в л/ч воздух в м3/ч
жидкость СП «и и от ДО от ДО
РС-3 6 4 — — 0,04 0,35 200 Эбонит 024X400
1,6 14 0,10 0,63 — Дуралюмин
6,0 34 0,20 1,00 — Сталь 1Х18Н9Т
РС-5 6 4 — 0,63 4,00 250 Эбонит 095X 460
— — 1,00 6,30 — Дуралюмин
16,0 100 — — — »
25,0 160 — — — »
— — 1,60 10,00 — Сталь 1Х18Н9Т
РС-7 5 3 — — 6,30 25,00 350 Эбонит 0150X640
160,0 1000 — —• — Дуралюмин
ГЛАВА IX
ПРОГРЕССИВНЫЕ СПОСОБЫ ОЧИСТКИ ДЕТАЛЕЙ ПОСЛЕ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ
Замена сухой пескоструйной очистки, вызывающей заболевания силикозом, безопасными способами очистки является одной из важнейших задач работников промышленности.
Пескоструйные работы связаны с выделением больших концентраций высокодисперсной пыли, содержащей до 96% кристаллического кварца (SiO2), причем преобладают наиболее опасные частицы размером до 1 мк.
Запыленность воздуха определяется весовой концентрацией пыли, которая выражается числом микроскопических и ультрамикрсско-пических частиц в миллиграммах на 1 м3 воздуха (мг/м3).
Согласно нормам, утвержденным Государственной санитарной инспекцией СССР от 10 января 1959 г., допускается запыленность воздуха у рабочих мест в следующем количестве (в мг/м3).
Пыль, содержащая более 70% свободного SiO2 1,0
Пыль, содержащая от 10 до 70% свободного SiO, 2,0 Пыль искусственных абразивов (корунда, карборунда) . 5,0
Прочие виды пыли .... . 10,0
Вентиляционные устройства пескоструйных камер, а также индивидуальные защитные приспособления вследствие различных конструктивных недостатков или неправильной эксплуатации часто полностью не ограждают рабочего-пескоструйщика от воздействия на него кварцевой пыли.
Значительным пылеобразованием сопровождается ряд таких вспомогательных процессов как сушка песка, просеивание его на сите перед загрузкой в аппарат и пр.
Таким образом, работа с кварцевым песком способствует заболеванию пескоструйщиков силикозом.
Задача замены пескоструйной очистки решается двумя путями: разработкой прогрессивных технологических процессов с применением безокислительного нагрева, исключающего очистные операции, и применением безопасных способов очистки. Радикальным решением является замена очистки деталей кварцевым песком другими более безопасными видами очистки: металлическим песком, дробью, травлением и др.
15* 227
chipmaker.ru
ОЧИСТКА МЕТАЛЛИЧЕСКИМ ПЕСКОМ
Фиг. 33. Схема пескоструйного аппарата эжек-ционного типа для очистки деталей песком.
Очистка металлическим песком отливок, поковок и деталей, прошедших термическую обработку, находит все более широкое распространение на машиностроительных предприятиях как в Советском Союзе, так и за рубежом.
Объясняется это тем, что металлический песок быстро и хорошо очищает детали и заготовки от различных видов загрязнений. При этом запыленность помещения, в котором происходит очистка, составляет всего 2,0—2,5 мг!мя и укладывается в допустимые нормы, установленные Государственной санитарной инспекцией (10 мг/м3).
Металлический песок изготовляется Старо-Оскольским механическим заводом и Могилевским металлургическим заводом.
Согласно техническим условиям металлический песок можно применять как в дробеструйных, так и в дробеметных аппаратах, предназначенных для очистки деталей.
Металлический песок состоит из чугунных зерен с острыми гранями, получающихся при измельчении чугунной дроби.
Химический состав дроби: 3 — 3,5% С, 1.5 — 2,0% Si, 0,4—0,7% Мп, не более 0,12%S, не более 0,4—0,5% р.
Выпускаются следующие сорта металлического песка:
Номер металлического песка
2,5
2,0
1,5
1,0
0,8
0,5
0,3
Размер зерен в мм
2,1—2,7
1,6—2,1
1.1—1,7
0,8—1,-2
0,6—0,9
0,4—0,6 .
0,4 и ниже
Размер ячеек снт в свету в мм
2,1—2,75
1,6—2,1
1,1—1,7
0,8—1,2
0,6—1,0
0,4—0,6
0,4
Металлический песок поставляется в контейнерах в бумажных мешках весом 35—40 кг каждый.
Очистка может осуществляться в обычных аппаратах эжекцион-ного типа (фиг. 33), в которых ранее производилась очистка кварцевым песком. Модернизация этих аппаратов, необходимая для перехода на очистку металлическим песком, незначительна и состоит в создании дополнительных уплотнений в аппаратах и установке (в отдельных случаях) в нижней части бункера пылеуловителей.
К недостаткам очистки металлическим песком следует отнести появление в отдельных случаях ржавчины на очищаемых деталях.
Это происходит вследствие скбйлснИя^в камере, большого количества пыли; оседая на очищенных поверхностях деталей, чугунные пылинки под воздействием (, влаги начинают образовывать очаги
коррозии. rj, - __
Указанное обстоятельство (усугубляется при поступлении в камеру влажного сжатого воздуха, который ускоряет коррозию чугунной пыли на поверхности деталей. В целях устранения этого недостатка необходимо устраивать в аппаратах специальные пылеуло------------------Л Z~>rrrz_
вители, а сжатый воздух очи-
Фиг. 34,?Общий вид£валков для размельчения дроби.
щать от влаги. Кроме того, после очистки заготовки рекомендуется обдувать воздухом для удаления с их поверхности чугунной пыли.
По опыту Старо-Оскольского механического завода, крупные предприятия могут организовать у себя производство металлического песка для удовлетворения своих потребностей.
Дробь изготовляют из отбеленного чугуна. Струя жидкого металла, имеющая температуру 1260—1280° С, падая на смоченную поверхность быстро вращающегося барабана (п = = 130 об/мин), разбивается на отдельные капли шаровидной формы; дробинки, попадая в охлаждающую среду дробоямы, подвергают закалке и покрывают антикоррозионным слоем
в растворе воды с хромпиком и щелочью. Полученные таким образом дробинки имеют твердость HRC 56—62. Объемный вес дроби — 4,0—4,5 m/м3, удельный вес — не более 7 Г/см'4.
Дляразмельчения крупной дробив металлический песок применяют двухвалковые дробилки (фиг. 34). Дробилка работает следующим образом. Чугунная дробь засыпается в приемный бункер 1 (фиг. 35). Через дозатор 2 дробь непрерывным потоком течет вниз и попадает между двумя перемалывающими валками 5 й 7. Валок 7 неподвижен, а валок 5 имеет возможность отходить от валка 7 благодаря подвижному (относительно оси 9) кронштейну 8.
Превращение дроби в песок происходит под воздействием пружин 6 поджимающих валок 5 к валку 7. Пройдя между валками, песок попадает на лоток 12 и по нему стекает в приемный бак 11, поставленный в приямок 10. Валок 7 дробилки приводится во вращение 229
228
1580
chipmaker.ru
Фиг. 36. Схема механического сита для йро-сеиваиия металлического песка.
230
от мотора 4 мощностью 20 кет через редуктор 3. Валок 5 является ведомым. Он получает вращение от зацепления с песком, находящимся между валками. Скорость вращения ведущего валка 25 об/мин. Твердость отбеленной поверхности чугунных валков — HRC 60.
Периодически, один раз в 2—3 недели, валки снимают и шлифуют до удаления изношенного слоя. При установке валков на место необходимо следить за тем, чтобы биение их не превышало 0,1 мм.
По данным Старо-Оскольского механического завода, производительность валковой дробилки находится в пределах 400—600 кг/ч со следующим выходом металлического песка по фракциям:
Размер частиц в мм 1,5 1,0 0,8 0,5 0,3
% (по фракциям) 33 12 17 27 11
Рассортировка металлического песка по фракциям после размола на валковой дробилке производится на механическом сите (фиг. 36) следующим образом. Песок загружается элеватором в приемный бункер. Через щель последнего песок непрерывно стекает на верхнее сито 1. Система, состоящая из четырех сит 7; 2; 3 и 4 с размером ячеек 1,6; 0,9; 0,63 и 0,4, получает быстрые продольные возвратно-поступательные движения от электродвигателя (мощность 4,5 кет) через редуктор 8, цепь 5 и качающийся вал 6. Так как вся система сит имеет небольшой наклон (4е), то песок, одновременно двигаясь, просеивается и стекает в ручьи козырька 7. Производительность сит достаточно велика (3 т/ч), поэтому они не лимитируют общий процесс изготовления песка.
В табл. 139 приводятся режимы очистки изделий металлическим песком.
Т а б л и ц а 139
Режимы очистки изделий металлическим песком
Наименование обрабатываемых изделий Средний размер зерна песка в мм Давление сжатого воздуха в ат
Чугунное литье:
1—5 кг 1 4—5
5—20 » 1,5 5—6
20—60 » 2 6
' свыше 100 » 2,5 6
Стальное литье:
до 20 кг 1,0 5—6
20—100 » 1,5—2 6
свыше 100 » 2—2,5 6
Бронзовое литье:
до 10 кг 0,8 4—5
10—30 » 1 5—6
231
Продолжение табл. 139
Наименование обрабатываемых изделий Средний размер зерна песка в мм Давление сжатого воздуха в ат
Бронзовое литье:
свыше 30 кг 1,5 6
Алюминиевое литье:
до 1 кг 0,3 2,5
1—5 » 0,5 3—3,5
5—15 » 0,8 3,5—4
15—30 » 1.0 4—4,5
свыше 30 » 1,5 5
Поковки, штамповки, детали после термиче-
ской обработки:
до 0,5 кг и детали с резьбой 0,3 2—2,5
0,5—3 » 0,5 2,5—3
3—15 » 0,8 3—4
15—35 » 1 4—5
35—60 » 1.5 6
свыше 60 » 1,5—2 6
Прокат (диаметр, сторона квадрата или шири-
на полки):
до 35 мм 0,8—1 3—4,5
свыше 35 мм 1—,15 6
Листовой металл:
толщиной до 1,5 мм 0,3—0,5 2,—2,5
1,5—4 » 0,5—0,8 2,5—4
свыше 4 » 0,8—1,5 4—6
Поверхности деталей под электролитическое 0,3—0,5 3,5
покрытие
ОЧИСТКА КОРУНДОВОЙ КРОШКОЙ
Для очистки мелких, а также резьбовых деталей и инструмента может применяться корундовая крошка. Последняя представляет собой регенерированные абразивные зерна электрокорунда из перемолотых отходов и использованных абразивных кругов с размером зерен 36 (36 отверстий на 1 кв. дюйм). Стоимость 1 т корундовой крошки 80—120 руб.
Корундовая крошка при очистке почти не изменяет геометрию детали, поэтому она вполне приемлема для очистки точных деталей (особенно резьбовых) и различных видов инструмента. Детали, очищенные корундовой крошкой, имеют темно-серый цвет. Очистка производится в обычных аппаратах эжекционного типа.
Запыленность воздушной среды у аппарата при работе с корундовой крошкой 1,0—2,0 мг/м3 при норме 5 лгг/лг3.
232
ОЧИСТКА ЧУГУННОЙ ДРОБЬЮ
Некоторые детали несложной формы, имеющие значительные припуски на механическую обработку (шестерни, кольца, гаечные ключи и др.) после термической обработки могут быть очищены от окалины чугунной дробью 00,8 мм в обычных аппаратах эжекционного типа, применявшихся ранее для очистки с помощью сухого кварцевого песка. Переделка этих аппаратов при переходе на дробь незначительная. Детали, очищенные чугунной дробью, имеют темно-матовую поверхность.
Следует отметить повышенную стойкость сопел, изготовленных из белого чугуна, при работе с дробью. Если при работе с сухим кварцевым песком сопла изнашивались через каждые 4 ч непрерывной работы, то при переходе на дробь в обычных аппаратах эжекционного типа аналогичные сопла стоят по неделе и более при трехсменной работе. Как известно, дробеметная обработка применяется для упрочнения поверхности деталей вследствие наклепа с целью придания этим поверхностям повышенных механических свойств. При очистке поверхностей деталей чугунной дробью появление наклепа нежелательно, так как наклепанные поверхности хуже поддаются последующей после очистки механической обработке и стойкость инструмента снижается. Поэтому необходимо очистку дробью производить таким образом, чтобы исключить или уменьшить наклеп поверхностей; очищаемые детали должны находиться под струей дроби возможно короткое время и сила удара дробинок о поверхность деталей должна быть наименьшая.
chipmaker, ru
ГЛАВА X
ОХРАНА ТРУДА И ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ В ТЕРМИЧЕСКИХ ЦЕХАХ
В соответствии с санитарными нормами строительства промышленных предприятий1 в термических цехах, кроме общих для всех цехов санитарных узлов, курительных, помещений для приема пищи, медпунктов и комнат личной гигиены женщин, должны быть специальные бытовые помещения (табл. 140).
Таблица 140 Бытовые помещения для термических цехов
Производственные участки Состав бытовых помещений
Термические цехи с выделением лучистого и конвекционного тепла Гардеробная, душевая, умывальная
Отделение термической обработки в свинцовых и цианистых печах-ваннах Гардеробная, душевая, умывальная и камеры для обезвреживания рабочей одежды
Отделение цементации твердым карбюризатором, пескоструйные и дробеструйные отделения Гардеробная, душевая, умывальная и камера для обеспыливания рабочей одежды
ВЕНТИЛЯЦИЯ
Правильное устройство вентиляции обеспечивает безопасные условия труда.
В термических цехах могут иметь место выделения окиси углерода, вредных паров свинца, цианистых соединений и других веществ, поэтому необходимо иметь надежную вентиляцию. Вентиляция помещений обеспечивается:
1) естественным проветриванием помещений;
2) устройством общих приточно-вытяжных систем;
3) устройством местных отсосов у оборудования, где выделяются вредные газы (табл. 141).
1 Н 101—54 утверждены Государственным комитетом Совета Министров СССР по делам строительства 4 ноября 1954 г,
2 34
Т а б л и ца 141
Способы удаления газов от установок для термической обработки
Характеристика процесса Удаляемые газы Допустимая концентрация по санитарным нормам в мг/л Рекомендуемый способ отсоса
Закалка и отпуск в масляной ванне Пары масел, дым, избыточное тепло 0,3 Бортовой отсос при закалке крупных изделий; отсос со сдувом
Нагрев в среде расплавов: цианистые ванны свинцовые ванны ванны с хлористым барием, щелочью Цианистые соединения, избыточное тепло Пары свинца, избыточное тепло Продукты разложения солей, избыточное тепло 0,0003 0,00001 Вытяжной шкаф или вытяжной зонт, а также бортовой отсос
Нагрев в пламенных печах Избыточное тепло, окись углерода 0,03 Вытяжной зонт
Нагрев в электропечах Избыточное тепло; продукты горения масла; следы карбюризатора и других веществ — Вытяжной зонт
Нагрев в печах с контролируемой атмосферой водородной аммиачной горючих газов Водород Аммиак Углеводороды Окись углерода 0,2 0,3 0,03 Вытяжные зонты В помещении обменная вентиляция
УСЛОВИЯ БЕЗОПАСНОГО ТРУДА ПРИ РАБОТЕ У ПЕЧЕЙ
Обычно нагревательные печи во избежание просачивания газов заключают в кожухи из листовой стали. При отсутствии кожуха или его повреждении поверхность печи может быть покрыта газонепроницаемой обмазкой (табл. 142).
При сжигании топлива в печах возможно образование взрыво-рцасных пылевоздушных, паро- и газовоздушных смесей (табл. 143) 235
chlpmaker.ru
Таблица 142
Газонепроницаемые обмазки
# № " обмазки Составляющие Количество в % (по весу) Примечание
1 Песок Глина Асбест 61 21 10 Добавляется 5% сульфита целлюлозного экстракта
2 Динасовый или шамотный порошок Огнеупорная глина Асбест 60 10 30 Разводится на водном растворе жидкого' стекла
Таблица 143
Условия взрывообразования и самовоспламенения некоторых видов топлива
Наименование среды Содержание газа в воздухе в % (по объему) Температура самовоспламенения в °C
Пыль бурых углей 6—11 200—250
Пары мазута 2—6 580—650
Природный газ 5—15 680—750
Окнсь углерода 12,8—74,2 625—675
Аммиак 16—27 —
Водород 4—75 —
Ацетилен 2,8—85 —
Азот |
Углекислый газ J Невзрывоопасны -—
Работа у печей-ванн требует тщательного соблюдения мер предосторожности. Несоблюдение их может привести к ожогам, отравлению парами и пожарам. Особое внимание следует уделять просушке тиглей и печей перед пуском их в работу. Если печь плохо просушена, то через несколько часов ее работы может произойти взрыв с выбросом расплавленной соли из печи. Во избежание выбросов не следует также загружать в ванну плохо просушенные материалы и детали.
Причиной пожаров и взрывов селитровых ванн является взаимодействие расплавленной селитры с металлами и органическими веществами (уголр, сажа, дерево, бумага, ткань) при температурах 236
выше 550е С. Для тушения пламени при воспламенении селитры следует применять сухой песок без органических примесей.
Не допускается обработка в селитровых ваннах магниевых сплавов.
Минеральные и растительные масла, применяемые для термической обработки, имеют сравнительно невысокую температуру вспышки (табл. 144).
Таблица 144
Температура вспышки масел
Наименование масла Температура вспышки в °C Наименование масла Температура вспышки в °C
Веретенное 165 Дизельное 210
Машинное 180 Соляровое 125
Вапор 310 Касторовое 275
Льняное 240 Цилиндровое 300
Температура закалочного масла по противопожарным нормам допускается не выше 70—75е С.
Закалочные ванны должны быть оборудованы охлаждающей системой, позволяющей поддерживать заданную температуру масла, а также спускным устройством, соединенным с аварийным баком. В случае возгорания масла'баки необходимо немедленно закрывать плотно пригнанными крышками, чтобы предотвратить доступ воздуха к горящему маслу. В табл. 145 приведены средства огнетушения.
Таблица 145
Средства огнетушения
Вещество Средство огнетушения Вещество Средство огнетушения
Бензин Бензол Керосин Мазут Масла различные Метан Нефть Олифы Смолы Пена, двуокись углерода, четыреххлористый углерод То же Пена Распыленная вода, пена То же Водяной пар, двуокись углерода Распыленная вода, пар Распыленная вода, пар, пена Вода, пена Спирты Уголь Уголь в порошке Этиловая жидкость Эфиры Пена Вода Песок, дву- окись углерода Пена, дву- окись углерода То же
237
r.ru
УСЛОВИЯ БЕЗОПАСНОГО ТРУДА В ЦЕМЕНТАЦИОННОМ ОТДЕЛЕНИИ
При работе с твердым карбюризатором необходимо соблюдать следующие правила.
1. Карбюризатор следует приготовлять в изолированном помещении с самостоятельной системой вентиляции.
2. Во избежание воспламенения угольной пыли не допускается в помещении наличие открытого огня. Курение категорически воспрещается.
3. Для тушения горящей или тлеющей угольной пыли нужно применять углекислый газ из баллонов или из огнетушителей.
4. Запрещается вскрывать и распаковывать цементационные ящики без рукавиц и специальной обуви.
В процессе газовой цементации необходимо соблюдение следующих правил.
1. Перед пуском пиролизной установки проверить исправность всех ее частей, пустить воду для охлаждения, продуть реторты парами керосина, включить измерительные и регистрирующие приборы.
2. Муфели печей газовой цементации необходимо плотно закрывать.
3. Помещение должно периодически проветриваться.
4. Для предупреждения взрыва необходимо перед началом работы продуть муфели и коммуникации, подводящие газ, углекислым газом или азотом.
5. При цементации в шахтных капельных печах карбюризатор (керосин, бензин, синтин и т. п.) подают в герметически закрытую реторту при температуре не менее 750° С.
УСЛОВИЯ БЕЗОПАСНОГО ТРУДА ПРИ ЦИАНИРОВАНИИ
Необходимо помнить, что цианистые соли — это сильные яды, поэтому обращение с ними требует особой осторожности. При работе с ними необходимо соблюдение следующих правил.
1. Жидкостное цианирование должно осуществляться в изолированных помещениях с самостоятельной приточно-вытяжной вентиляцией.
2. В помещении категорически запрещается хранить какие-либо кислоты во избежание образования ядовитого газа — синильной кислоты (бесцветный газ, имеющий запах горького миндаля).
3. Цианистые соли необходимо хранить в пакетах в отдельном помещении с соответствующей приточно-вытяжной вентиляцией.
4. Работать у цианистых ванн разрешается в спецодежде, исправных рукавицах и защитных очках. После окончания работы следует принять душ, а спецодежду оставить в раздевалке.
5. В отделении для цианирования запрещаются хранение и прием пищи, а также курение, 238
УСЛОВИЯ БЕЗОПАСНОГО ТРУДА У ГЕНЕРАТОРОВ ДЛЯ ВЫСОКОЧАСТОТНОГО НАГРЕВА
Работа в установках для высокочастотного нагрева протекает в более благоприятных условиях труда, чем работа у печей, где средняя температура на рабочем месте составляет 25—37° С.
Рабочие, обслуживающие машинные и ламповые генераторы, с частотой тока 2500—500000 гц, не подвергаются вредному биологическому воздействию.
Однако ввиду наличия у генераторов высокого напряжения до 12000 в следует соблюдать следующие правила безопасности.
1. К работе непосредственно у генератора как по эксплуатации, так и по ремонту допускаются лица, прошедшие специальное техническое обучение, усвоившие нормы по технике безопасности и имеющие соответствующую квалификационную группу. К работе у закалочного контура допускаются лица, усвоившие инструкцию по эксплуатации и прошедшие специальный инструктаж.
2. Не допускается во время работы снимать панели генератора или замыкать блокировки, так как напряжение переменного и постоянного тока, имеющееся в генераторе, опасно для жизни.
В случае неисправности установки рабочий обязан отключить установку от сети и вызвать дежурного монтера.
3. Категорически запрещается: включать генератор при отсутствии или неисправности заземления; работать при снятых крышках кожуха генератора; прикасаться к индуктору во время работы (во избежание ожога).
4. Персонал, обслуживающий закалочные установки, должен быть обеспечен необходимыми средствами, предусмотренными при эксплуатации установок высокого напряжения.
5. При поражении электрическим током следует немедленно выключить общий рубильник на щите питания, вызвать медицинский персонал и немедленно произвести пострадавшему искусственное дыхание. При поражении электрическим током у пострадавшего нередко наступает так называемая «мнимая смерть», поэтому нельзя медлить с применением искусственного дыхания.
ЛИТЕРАТУРА
1. Авдеев Б. А. Техника определения механических свойств металлов. М.—Л., Машгиз,1952. 411 с.
2. Аранович М. С. Международная стандартизация в области стали. «Вестник стандартизации», 1940, № 2, 7, 10 и 11.
3. Б а б а ко в А. А. Нержавеющие стали. М., Машгиз, 1956, 130 с.
4. Богатырев Ю. М. иПлешанкова В. П. Охлаждающие среды при электрозакалке стали. Периодическая информация, К-55-110, М., ИТЭИН. 1955. 18 с.
5. Болховитинов Н. Ф. Металловедение и термообработка. М., Ме-таллургиздат, 1958. 413 с.
6. Черная металлургия капиталистических стран. М., Из-во иностр, литературы, 1957. 282 с.
7. В я з н и к о в Н. Ф. Термист. М., Металлургиздат, 1957. 264 с.
8. Г е л л е р Ю. А. Инструментальные стали. М., Металлургиздат, 1955. 548 с.
9. Д е м и ч е в а А. Д. иШашкин С. П. Высокочастотная закалка. М.— Л., Машгиз, 1954. 62 с.
10. Знаменский А. П. Справочник металлиста. М.—Л., Госмашметиздат, 1937. 604 с.
11. Иващенко А. В. Справочник мастера-машиностроителя. Киев, Гос-техиздат, 1957. 331 с.
12. К а м е н и ч н ы й И. С. Краткий справочник термиста. Москва — Киев, Машгиз, 1957. 280 с.
13. К а м е н и ч н ы й И. С. Памятка по технике безопасности. Москва — Киев, Машгиз, 1955. 36 с.
14. К и р н о с о в В. И. и Я н о в с к и й И. И. Машины и приборы для испытания приборов. М., Машгиз, 1957. 300 с.
15. Колобов И. Ф., Полянский А. Л. и Крымов В. В. Справочник литейщика. М., Машгиз, 1957. 482 с.
16. Инструкция 235-96 по поверке приборов для определения твердости. М., Стандартгиз, 1957. 56 с.
17. Инструкция 234-57 по поверке маятниковых копров для определения ударной вязкости. М., Стандартгиз, 1957. 20 с.
18. Инструкция 233-56 по поверке машин для испытания материалов на растяжение и сжатие. М., Стандартгиз, 1957. 44 с.
19. Конторович И. Е. Термическая обработка стали и чугуна. М-, Металлургиздат, 1950. 684 с.
20. К у з е л е в М. Я- Справочник рабочего литейщика. М.—Л., Машгиз, 1956. 694 с.
21. Лебедев В. Г. Введение в металлургию. М., Металлургиздат, 1951.
22. Марочник конструкционных сталей станкостроения. М., Машгиз, 1957. 121 с.
23. Металловедение и термическая обработка стали. Справочник, II т. М., Металлургиздат, 1962. 1625 с.
'-7 24г М иронов К- А. Теплотехнические приборы. М., Машгиз, 1954. 499 с.
г • ’ , 25. М о с к в и н Н. И., Шапиро М. Б. иГаврилов В. М. Светлая
бездеформационная закалка стали. М-, Институт научной и технической информации,
24Q
26. О с т а п е н к о Н. Н. иКириллов Н. П. Металловедение. М., ТруД-издат, 1956. 271 с.
27. Подопригора С. С. Сталь и ее старение. М., Госметаллургиздат, 1933. 682 с.
28. Р а й х е р С. А. Некоторые исследования по технике безопасности в машиностроении. М., Машгиз. 1950. 144 с.
29. С л а в и н Д. О. и Ш т е й м а н Е. Б. Металлы и сплавы в химическом машиностроении. М., Машгиз, 1951. 462 с.
30. Славин Д. О. иОстап енко Н. Н. Материаловедение. М., Машгиз, 1947. 172 с.
31. Соколов К. Н. Оборудование термических цехов. М., Машгиз, 1957. 420 с.
32. Справочник машиностроителя. Под ред. акад. Е. А. Чудакова. II т. М., Машгиз, 1952. 1082 с.
33. Справочник технолога-машиностроителя. М., Машгиз, 1957. 584 с.
34. Т и х о в с к и й В. А. Термообработка стали. Харьков, Металлургиздат, 1941. 252 с.
35. III м ы к о в А. А. Справочник термиста. М., Машгиз, 1961. 390 с.
36. Д е в к и н М. М. Очистка деталей металлическим песком. — Литейное производство, тема 2, № М-60-70/5, вып. 5, М., ЦИТЭИН, 1960. с. 52—53.
37. К ал и н и н А. Г. Применение контролируемых атмосфер при термической обработке. М., ЦИНТИмаш, 1961. 99 с.
38. Ш м ы к о в А. А., М а л ы ш е в Б. В. Контролируемые атмосферы. М.,_ Машгиз, 1953. 372 с.
39. ДитятковскийЯ. М. иФиргер И. В. Очистка деталей металлическим песком. ЛДНТП, 1961. 5‘ с.
16 Филино» и Фнргер
chipmaker.ru
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие .......................................................... 3
Глава I. Общие сведения............................................... 5
Некоторые математические символы.................................. —
Международная система единиц...................................... —
Вычисление площадей.............................................. 7
Вычисление объемов............................................... 9
Некоторые сведения о материалах.......................... . . . —
Глава II. Определения и терминология................................. 16
Термины, встречающиеся при термической обработке..............
Диаграмма состояний сплавов железа с углеродом................... 31
Глава III. Методы испытания металлов . . . '.................. 33
Испытания на растяжение, сжатие и изгиб....................... —
Испытания на твердость........................................... 38
Определение ударной вязкости..................................... 45
Металлографическое исследование.................................. 55
Определение марки металла ....................................... 58
Физические методы выявления дефектов после термической обработки деталей......................................................... 60
Металлургические дефекты металла.......................... ... 61
Глава IV. Термическая обработка стали 71
Классификация сталей ........... —
Маркировка и химический состав сталей . . 72
Свойства и назначение сталей.......... • 82
Основные операции термической обработки ... 89
Превращение аустенита при охлаждении .... . 93
Режимы термической обработки.................................... 96
Охлаждающие среды и вспомогательные материалы 125
Виды брака при термической обработке........ . . 130
Химико-термическая обработка................ . . . 133
Термическая обработка режущего инструмента ... .......... 148
Термическая обработка штампов.................. . 163
Глава V. Термическая обработка чугуна . . . . . 167
Классификация и маркировка чугуна........................... . —
Химический состав и термическая обработка чугуна . 169
Глава VI. Термическая обработка цветных сплавов .... 179
Маркировка цветных сплавов . .................................... —
Составы и термическая обработка латуней, бронз и никелевых сплавов 182
Составы и термическая обработка деформируемых алюминиевых сплавов 184
Составы и термическая обработка литейных алюминиевых сплавов . . . 188
Составы и термическая обработка магниевых сплавов.............. 195
242
Глава VII. Оборудование термических цехов . . . ....... 197
Классификация и назначение оборудования . . . ......... —
Оборудование для нагрева т. в. ч................................ —
Характеристики электрических печей ... . . . 201
Тепловой контроль....................... . . . . ... 208
Глава VIII. Безокислительиый нагрев . . 215
Классификация контролируемых атмосфер........................ . 216
Способы использования контролируемых атмосфер................... 219
Глава IX. Прогрессивные способы очистки деталей после термической обработки ............................................................. 227
Очистка металлическим песком 228
Очистка корундовой крошкой .... 232
Очистка чугунной дробью.............. - • 233
Глава X. Охрана труда и техника безопасности в термических цехах .... 234
Вентиляция............................-........................... —
Условия безопасного труда при работе у печей........ - 235
Условия безопасного труда в цементационном отделении............ 238
Условия безопасного труда при цианировании ....................... —
У слови я безопасного труда у генераторов для высокочастотного нагрева 239
Литература....................................................... 240
chipmaker.ru
Редактор издательства Г. Н. Курепина Обложка художника В. И. Шульги Технический редактор Л. В. Щетинина Корректор 3. П. Смоленцева
Сдано в производство 14/IX 1963 г. Подписано к печати 3/1 1964 г. М-13503 Формат бумаги 60x90Vie« Печ. листов 15,5 (2 вклейки). Уч.-изд. листов 15.7.
Темплан 1964 г. № 90. Тираж 18 000 экз. Цена 72 к. Заказ 1580
Ленинградская типография № 6 Главполиграфпрома Государственного комитета Совета Министров СССР по печати. Ленинград, ул. Моисеенко, 10