Термическая обработка относится к термическому процессу обработки металлов, при котором материал нагревается, выдерживается и охлаждается путем нагревания в твердом состоянии с целью получения желаемой структуры и свойств.
I. Термическая обработка
1. Нормализация: сталь или стальные детали нагревают до критической точки AC3 или ACM выше соответствующей температуры и выдерживают в течение определенного периода времени после охлаждения на воздухе для получения перлитного типа организации процесса термической обработки.
2. Отжиг: заготовка из эвтектической стали нагревается до температуры AC3 выше 20-40 градусов, после выдержки в течение определенного периода времени медленно охлаждается в печи (или помещается в песчаное или известь для охлаждения) до 500 градусов ниже температуры охлаждения в процессе воздушной термообработки.
3. Термическая обработка твердого раствора: сплав нагревают до высокотемпературной однофазной области с постоянной температурой для поддержания, так что избыточная фаза полностью растворяется в твердом растворе, а затем быстро охлаждают для получения процесса термической обработки пересыщенного твердого раствора.
4. Старение: после термической обработки твердого раствора или холодной пластической деформации сплава, когда он находится при комнатной температуре или выдерживается при температуре, немного превышающей комнатную, наблюдается явление изменения его свойств с течением времени.
5. Обработка твердого раствора: таким образом, чтобы сплав в различных фазах полностью растворился, укрепил твердый раствор и повысил ударную вязкость и коррозионную стойкость, устранил напряжение и размягчение, чтобы продолжить обработку формованием.
6. Старение: нагрев и выдержка при температуре выделения армирующей фазы, чтобы армирующая фаза выделилась, затвердела и повысила прочность.
7. Закалка: аустенизация стали после охлаждения с соответствующей скоростью охлаждения, так что заготовка в поперечном сечении всего или определенного диапазона имеет нестабильную организационную структуру, такую как мартенситное превращение процесса термической обработки.
8. Отпуск: закаленная заготовка нагревается до критической точки AC1 ниже соответствующей температуры в течение определенного периода времени, а затем охлаждается в соответствии с требованиями метода, чтобы получить желаемую организацию и свойства процесса термообработки.
9. Нитроцементация стали: карбонитрация – это процесс одновременной инфильтрации углерода и азота в поверхностный слой стали. Обычная нитроцементация также известна как цианирование, среднетемпературная газовая нитроцементация и низкотемпературная газовая нитроцементация (газовая нитроцементация). Основная цель среднетемпературной газовой нитроцементации – повышение твёрдости, износостойкости и усталостной прочности стали. Низкотемпературная газовая нитроцементация, основанная на азотировании, – повышение износостойкости и сопротивления заеданию.
10. Отпуск (закалка с отпуском): обычно применяется закалка с отпуском при высоких температурах в сочетании с термической обработкой, известной как отпуск. Отпуск широко применяется для различных важных конструкционных деталей, особенно для шатунов, болтов, шестерен и валов, работающих под знакопеременными нагрузками. После отпуска сталь проходит отпуск для получения отпущенной структуры сонита, механические свойства которой превосходят свойства нормализованной структуры сонита той же твердости. Твердость зависит от температуры высокотемпературного отпуска, стабильности стали при отпуске и размера поперечного сечения заготовки, обычно в пределах HB200–350.
11. Пайка: при использовании пайки два вида заготовок нагреваются и плавятся, соединяются вместе в процессе термообработки.
II.Tхарактеристики процесса
Термическая обработка металлов является одним из важных процессов в машиностроении. По сравнению с другими процессами механической обработки, термическая обработка, как правило, не изменяет форму заготовки и общий химический состав, а, изменяя внутреннюю микроструктуру заготовки или изменяя химический состав поверхности заготовки, придает или улучшает эксплуатационные свойства заготовки. Она характеризуется улучшением внутреннего качества заготовки, которое, как правило, не видно невооруженным глазом. Для того, чтобы изготовить металлическую заготовку с требуемыми механическими, физическими и химическими свойствами, в дополнение к разумному выбору материалов и разнообразным процессам формования, термическая обработка часто является необходимым процессом. Сталь является наиболее широко используемым материалом в машиностроении, микроструктура стали сложна, ее можно контролировать с помощью термической обработки, поэтому термическая обработка стали является основным содержанием термической обработки металлов. Кроме того, алюминий, медь, магний, титан и другие сплавы также могут быть подвергнуты термической обработке для изменения их механических, физических и химических свойств, чтобы получить различные эксплуатационные характеристики.
III.Tпроцесс
Процесс термообработки обычно включает три этапа: нагрев, выдержка и охлаждение, а иногда только два этапа: нагрев и охлаждение. Эти процессы взаимосвязаны и не могут быть прерваны.
Нагрев – один из важных процессов термической обработки. Существует множество методов нагрева металлов, наиболее ранним из которых является использование древесного угля и каменного угля в качестве источника тепла, а в последнее время – жидкого и газообразного топлива. Применение электричества упрощает управление нагревом и исключает загрязнение окружающей среды. Эти источники тепла могут использоваться как для прямого нагрева, так и для косвенного нагрева через расплавленную соль или металл.
При нагревании металла заготовка подвергается воздействию воздуха, что часто приводит к окислению и обезуглероживанию (т.е. снижению содержания углерода на поверхности стальных деталей), что крайне негативно сказывается на свойствах поверхности термообработанных деталей. Поэтому металл, как правило, следует нагревать в контролируемой или защитной атмосфере, в расплавленных солях и в вакууме, а также использовать покрытия или упаковочные материалы для защитного нагрева.
Температура нагрева является одним из важных параметров процесса термической обработки, выбор и контроль температуры нагрева, чтобы гарантировать качество термической обработки основных вопросов. Температура нагрева варьируется в зависимости от обрабатываемого металлического материала и цели термической обработки, но, как правило, нагреваются выше температуры фазового перехода, чтобы получить высокотемпературную организацию. Кроме того, преобразование требует определенного времени, поэтому, когда поверхность металлической заготовки достигает требуемой температуры нагрева, но также должна поддерживаться при этой температуре в течение определенного периода времени, чтобы внутренняя и внешняя температуры были согласованы, так что микроструктурное преобразование было завершено, что известно как время выдержки. Использование нагрева с высокой плотностью энергии и поверхностной термической обработки, скорость нагрева чрезвычайно высока, обычно нет времени выдержки, в то время как при химической термической обработке время выдержки часто больше.
Охлаждение также является неотъемлемой частью процесса термической обработки. Различные методы охлаждения обусловлены, главным образом, контролем скорости охлаждения. Обычный отжиг – самый медленный, нормализация – более быстрый, закалка – более быстрый. Кроме того, из-за различий в типах стали и предъявляемых к ней различных требований, например, закаленную на воздухе сталь можно закаливать с той же скоростью охлаждения, что и нормализацию.
IV.Пклассификация процессов
Процесс термической обработки металлов можно условно разделить на три категории: общую термическую обработку, поверхностную термическую обработку и химико-термическую обработку. В зависимости от используемой нагревательной среды, температуры нагрева и способа охлаждения, каждая категория подразделяется на ряд различных процессов термической обработки. Один и тот же металл, используя различные методы термической обработки, может получить различные структуры, а следовательно, и свойства. Чугун и сталь являются наиболее широко используемыми металлами в промышленности, а микроструктура стали также является наиболее сложной, поэтому существует множество процессов термической обработки стали.
Общая термическая обработка (ТО) – это общий нагрев заготовки с последующим охлаждением с определенной скоростью для получения необходимой металлургической структуры и изменения её общих механических свойств. Общая термическая обработка стали включает четыре основных процесса: грубый отжиг, нормализацию, закалку и отпуск.
Процесс означает:
Отжиг - это нагревание заготовки до соответствующей температуры в зависимости от материала и размера заготовки с использованием различного времени выдержки, а затем медленное охлаждение; цель состоит в том, чтобы добиться внутренней организации металла для достижения или приближения к равновесному состоянию, получить хорошие эксплуатационные характеристики и производительность процесса или для дальнейшей закалки для организации подготовки.
Нормализация заключается в нагревании заготовки до соответствующей температуры после охлаждения на воздухе; эффект нормализации аналогичен отжигу, только достигается более тонкая структура; часто используется для улучшения характеристик резки материала, но иногда также используется для некоторых менее ответственных деталей в качестве окончательной термической обработки.
Закалка заключается в нагревании и изоляции заготовки в воде, масле или других неорганических солях, водных растворах органических веществ и других закалочных средах для быстрого охлаждения. После закалки стальные детали становятся твёрдыми, но одновременно хрупкими. Для своевременного устранения хрупкости, как правило, требуется своевременный отпуск.
Чтобы снизить хрупкость стальных деталей, их закаливают при подходящей температуре выше комнатной, но ниже 650 °C в течение длительного периода изоляции, а затем охлаждают. Этот процесс называется отпуском. Отжиг, нормализация, закалка и отпуск – это общая термическая обработка, состоящая из «четырех огней», из которых закалка и отпуск тесно связаны и часто используются вместе, но один из них является обязательным. «Четыре огня» с различными температурами нагрева и режимами охлаждения, и развиваются различные процессы термической обработки. Для достижения определенной степени прочности и вязкости закалка и отпуск при высоких температурах сочетаются с процессом, известным как отпуск. После закалки некоторых сплавов до образования пересыщенного твердого раствора их выдерживают при комнатной или несколько более высокой температуре в течение длительного периода времени для повышения твердости, прочности или электромагнитных свойств сплава. Такой процесс термической обработки называется старением.
Обработка давлением, деформация и термическая обработка эффективно и тесно объединены для выполнения, так что заготовка получает очень хорошую прочность, вязкость с помощью метода, известного как деформационная термическая обработка; в атмосфере с отрицательным давлением или вакууме при термической обработке, известной как вакуумная термическая обработка, которая не только может сделать заготовку не окисляющейся, не обезуглероживающей, сохранить поверхность заготовки после обработки, улучшить производительность заготовки, но и с помощью осмотического агента для химической термической обработки.
Поверхностная термическая обработка – это нагрев только поверхностного слоя заготовки для изменения его механических свойств в процессе термической обработки металла. Для нагрева только поверхностного слоя заготовки без чрезмерной теплопередачи в заготовку, используемый источник тепла должен обладать высокой плотностью энергии, то есть отдавать на единицу площади заготовки большее количество тепловой энергии, чтобы поверхностный слой заготовки мог локально или мгновенно достичь высоких температур. Основными методами поверхностной термической обработки являются закалка в пламени и индукционный нагрев. Обычно используются такие источники тепла, как ацетилено-кислородное или пропановое пламя, индукционный ток, лазер и электронный луч.
Химико-термическая обработка (ХТО) – это процесс термической обработки металлов, направленный на изменение химического состава, структуры и свойств поверхностного слоя заготовки. Химико-термическая обработка отличается от поверхностной термической обработки тем, что при первой изменяется химический состав поверхностного слоя заготовки. Химико-термическая обработка (ХТО) проводится в среде (газ, жидкость, твердое тело), содержащей углерод, солевую или другие легирующие элементы, при нагревании, изоляции и в течение длительного времени, что приводит к инфильтрации в поверхностный слой заготовки углерода, азота, бора, хрома и других элементов. После инфильтрации элементов, иногда применяются другие процессы термической обработки, такие как закалка и отпуск. Основными методами ХТО являются цементация, азотирование и проплавление.
Термическая обработка является одним из важных процессов в процессе изготовления механических деталей и пресс-форм. В целом, она обеспечивает и улучшает различные свойства заготовки, такие как износостойкость и коррозионная стойкость. Также она может улучшить структуру заготовки и напряженное состояние, облегчая различные виды холодной и горячей обработки.
Например: из белого чугуна после длительного отжига можно получить ковкий чугун, улучшенную пластичность; при правильном процессе термообработки срок службы зубчатых передач может быть в разы или в десятки раз больше, чем у нетермообработанных зубчатых передач; кроме того, недорогая углеродистая сталь за счет инфильтрации определенных легирующих элементов имеет некоторые эксплуатационные характеристики дорогой легированной стали, может заменить некоторые жаропрочные стали, нержавеющую сталь; формы и штампы почти все должны проходить термообработку. Могут использоваться только после термообработки.
Дополнительные средства
I. Виды отжига
Отжиг — это процесс термической обработки, при котором заготовку нагревают до определенной температуры, выдерживают в течение определенного периода времени, а затем медленно охлаждают.
Существует множество типов процесса отжига стали, в зависимости от температуры нагрева их можно разделить на две категории: одна - при критической температуре (Ac1 или Ac3) выше отжига, также известная как отжиг с рекристаллизацией с изменением фазы, включая полный отжиг, неполный отжиг, сфероидальный отжиг и диффузионный отжиг (гомогенизационный отжиг) и т. д.; другая - ниже критической температуры отжига, включая рекристаллизационный отжиг и отжиг для снятия напряжений и т. д. В зависимости от метода охлаждения отжиг можно разделить на изотермический отжиг и отжиг с непрерывным охлаждением.
1, полный отжиг и изотермический отжиг
Полный отжиг, также известный как рекристаллизационный отжиг, обычно называемый просто отжигом, представляет собой нагрев стали до температуры Ac3 выше 20 ~ 30 °C, достаточно продолжительное время изоляции для полной аустенизации структуры после медленного охлаждения, что позволяет достичь практически равновесной структуры в процессе термической обработки. Этот отжиг в основном применяется для отливок, поковок и горячекатаных профилей из различных углеродистых и легированных сталей до эвтектического состава, а иногда и для сварных конструкций. Как правило, он применяется для окончательной термической обработки ряда нетяжелых заготовок или в качестве предварительной термической обработки некоторых заготовок.
2, отжиг шариков
Сфероидальный отжиг применяется в основном для углеродистых и легированных инструментальных сталей с надэвтектической структурой (например, для изготовления режущего инструмента, калибров, форм и штампов, используемых в этой стали). Его основная цель — снижение твёрдости, улучшение обрабатываемости и подготовка к последующей закалке.
3. Отжиг для снятия напряжений
Отжиг для снятия напряжений, также известный как низкотемпературный отжиг (или высокотемпературный отпуск), применяется в основном для снятия остаточных напряжений в отливках, поковках, сварных изделиях, горячекатаных и холоднотянутых деталях, а также в других видах проката. Если эти напряжения не снять, сталь через определённый промежуток времени или при последующей резке может деформироваться или трескаться.
4. Неполный отжиг заключается в нагреве стали до температуры Ac1 ~ Ac3 (доэвтектическая сталь) или Ac1 ~ ACcm (надэвтектическая сталь) в промежутке между сохранением тепла и медленным охлаждением для получения почти сбалансированной организации процесса термообработки.
II.закалка, в качестве охлаждающей среды чаще всего используют рассол, воду и масло.
Закалка заготовок в солёной воде позволяет легко получить высокую твёрдость и гладкую поверхность, но при этом сложно добиться закалки мягких пятен, но при этом легко вызвать серьёзную деформацию заготовки и даже образование трещин. Использование масла в качестве закалочной среды подходит только для закалки деталей из легированной стали с относительно высокой стабильностью переохлаждённого аустенита, особенно в случае закалки деталей из углеродистой стали небольшого размера.
III.цель закалки стали
1. Уменьшить хрупкость, устранить или уменьшить внутреннее напряжение. Закалка стали приводит к большим внутренним напряжениям и хрупкости, а несвоевременный отпуск часто приводит к деформации стали или даже к растрескиванию.
2, чтобы получить требуемые механические свойства заготовки, заготовка после закалки имеет высокую твердость и хрупкость, для того чтобы соответствовать требованиям различных свойств различных заготовок, можно регулировать твердость посредством соответствующего отпуска, чтобы уменьшить хрупкость, необходимую вязкость, пластичность.
3. Стабилизация размера заготовки.
4. При отжиге трудно размягчить некоторые легированные стали, при закалке (или нормализации) часто используют после высокотемпературного отпуска, так что карбид стали соответствующим образом агрегирует, твердость будет снижена, чтобы облегчить резку и обработку.
Дополнительные концепции
1. Отжиг: относится к термической обработке металлических материалов, которая заключается в нагреве до определенной температуры, выдержке при ней в течение определенного времени, а затем медленном охлаждении. Распространенными процессами отжига являются: рекристаллизационный отжиг, отжиг для снятия напряжений, сфероидальный отжиг, полный отжиг и т.д. Цель отжига: главным образом, снижение твердости металлических материалов, повышение их пластичности, облегчение обработки резанием или давлением, снижение остаточных напряжений, улучшение структуры и состава при гомогенизации или, в конечном итоге, подготовка к термической обработке.
2. Нормализация: относится к процессу термической обработки стали, нагретой до критической температуры (30 ~ 50 ℃) или выше, с выдержкой в течение соответствующего времени и охлаждением на воздухе. Цель нормализации: улучшение механических свойств низкоуглеродистой стали, улучшение её обрабатываемости резанием и резанием, измельчение зерна, устранение структурных дефектов, подготовка к последующей термической обработке.
3. Закалка: сталь нагревается до температуры Ac3 или Ac1 (сталь ниже критической точки) выше определённой температуры, выдерживается в течение определённого времени, а затем охлаждается до соответствующей скорости для получения мартенситной (или бейнитной) структуры в процессе термической обработки. Распространенными способами закалки являются односредная закалка, двухсредная закалка, закалка мартенсита, изотермическая закалка бейнита, поверхностная закалка и локальная закалка. Цель закалки: получение стальными деталями необходимой мартенситной структуры, повышение твёрдости, прочности и износостойкости заготовки, а последняя термическая обработка служит хорошей подготовкой к формированию структуры.
4. Отпуск: относится к термической обработке стали, которая заключается в закалке, нагревании до температуры ниже Ac1, выдержке при температуре и последующем охлаждении до комнатной температуры. Распространенными способами отпуска являются: низкотемпературный отпуск, среднетемпературный отпуск, высокотемпературный отпуск и многократный отпуск.
Цель отпуска: в основном устранить напряжение, возникающее в стали при закалке, благодаря чему сталь приобретает высокую твердость и износостойкость, а также обладает необходимой пластичностью и вязкостью.
5. Отпуск: относится к стали или стали, предназначенной для закалки и высокотемпературного отпуска в процессе комплексной термической обработки. Используется при отпуске стали, называемой отпущенной. Обычно относится к среднеуглеродистым конструкционным сталям и среднеуглеродистым легированным конструкционным сталям.
6. Цементация: Цементация – это процесс проникновения атомов углерода в поверхностный слой стали. Это также позволяет заготовке из низкоуглеродистой стали придать поверхностный слой высокоуглеродистой стали, а затем закалить и отпустить её при низкой температуре. Таким образом, поверхностный слой заготовки приобретает высокую твёрдость и износостойкость, при этом центральная часть заготовки сохраняет прочность и пластичность низкоуглеродистой стали.
Вакуумный метод
Поскольку операции нагрева и охлаждения металлических заготовок требуют выполнения десятков или даже десятков действий. Эти действия выполняются в вакуумной термической печи, к которой оператор не имеет возможности приблизиться, поэтому требуется более высокая степень автоматизации вакуумной термической печи. В то же время, некоторые действия, такие как нагрев и удержание конца процесса закалки металлической заготовки, должны состоять из шести-семи действий и быть завершены в течение 15 секунд. Такие быстрые условия выполнения множества действий легко вызывают нервозность оператора и приводят к ошибкам. Поэтому только высокая степень автоматизации может обеспечить точную и своевременную координацию в соответствии с программой.
Вакуумная термическая обработка металлических деталей осуществляется в закрытой вакуумной печи, строгая вакуумная герметизация хорошо известна. Поэтому для получения и соблюдения исходной скорости утечки воздуха из печи, для обеспечения рабочего вакуума вакуумной печи, для обеспечения качества деталей вакуумная термическая обработка имеет очень важное значение. Таким образом, ключевым вопросом вакуумной термической печи является наличие надежной вакуумной герметизирующей конструкции. Для обеспечения вакуумных характеристик вакуумной печи, конструкция вакуумной термической печи должна следовать основному принципу, то есть корпус печи должен использовать газонепроницаемую сварку, в то время как корпус печи должен как можно меньше открываться или не открываться, меньше или избегать использования динамической уплотнительной конструкции, чтобы свести к минимуму возможность утечки вакуума. Установленные в корпусе вакуумной печи компоненты, аксессуары, такие как водоохлаждаемые электроды, устройство экспорта термопары также должны быть спроектированы для герметизации конструкции.
Большинство нагревательных и изоляционных материалов могут использоваться только в вакууме. Футеровка и теплоизоляция вакуумных печей для термообработки работают в условиях вакуума и высоких температур, поэтому к этим материалам предъявляются высокие требования по термостойкости, радиационной стойкости, теплопроводности и другим характеристикам. Требования к стойкости к окислению невысокие. Поэтому в вакуумных печах для термообработки широко используются тантал, вольфрам, молибден и графит в качестве нагревательных и теплоизоляционных материалов. Эти материалы очень легко окисляются в атмосфере, поэтому в обычных печах для термообработки эти нагревательные и теплоизоляционные материалы использовать нельзя.
Водоохлаждающее устройство: кожух вакуумной термической печи, крышка печи, электронагревательные элементы, водоохлаждаемые электроды, промежуточная вакуумная теплоизоляционная дверь и другие компоненты находятся в вакууме, в состоянии тепловой обработки. Работая в таких крайне неблагоприятных условиях, необходимо обеспечить, чтобы конструкция каждого компонента не деформировалась и не повреждалась, а вакуумное уплотнение не перегревалось и не прогорало. Поэтому для каждого компонента следует установить водоохлаждающее устройство в соответствии с различными условиями, чтобы обеспечить нормальную работу вакуумной термической печи и достаточный срок службы.
Использование низковольтного сильноточного вакуумного контейнера. При вакууме в диапазоне нескольких lxlo-1 торр, вакуумный контейнер с проводником под напряжением при более высоком напряжении создаст явление тлеющего разряда. В вакуумной печи для термообработки сильный дуговой разряд сожжет электронагревательный элемент и изоляционный слой, что приведет к серьезным авариям и потерям. Поэтому рабочее напряжение электронагревательного элемента вакуумной печи для термообработки, как правило, не превышает 80-100 вольт. В то же время при проектировании конструкции электронагревательного элемента следует принять эффективные меры, такие как предотвращение контакта кончиков деталей, расстояние между электродами не должно быть слишком малым, чтобы предотвратить возникновение тлеющего или дугового разряда.
Закалка
В зависимости от различных требований к эксплуатационным характеристикам заготовки и от ее различных температур отпуска различают следующие виды отпуска:
(а) низкотемпературный отпуск (150-250 градусов)
Низкотемпературный отпуск образующейся структуры отпущенного мартенсита. Целью этого является сохранение высокой твёрдости и износостойкости закалённой стали, а также снижение внутренних напряжений и хрупкости, возникающих при закалке, для предотвращения выкрашивания и преждевременного разрушения в процессе эксплуатации. Этот метод применяется в основном для изготовления различных высокоуглеродистых режущих инструментов, калибров, холоднотянутых штампов, подшипников качения, цементированных деталей и т. д. Твёрдость после отпуска обычно составляет HRC58-64.
(ii) среднетемпературный отпуск (250-500 градусов)
Среднетемпературный отпуск кварцевого изделия. Целью этого процесса является достижение высокого предела текучести, предела упругости и высокой вязкости. Поэтому он в основном используется для изготовления различных пружин и форм для горячей штамповки. Твёрдость после отпуска обычно составляет HRC35-50.
(С) высокотемпературный отпуск (500-650 градусов)
Высокотемпературный отпуск для организации закаленного сонита. Обычная комбинированная термическая обработка, включающая закалку и высокотемпературный отпуск, известна как отпуск. Её целью является достижение прочности, твёрдости, пластичности и вязкости, а также улучшение общих механических свойств. Поэтому сонит широко применяется в автомобилях, тракторах, станках и других важных конструкционных деталях, таких как шатуны, болты, шестерни и валы. Твёрдость после отпуска обычно составляет HB200-330.
Предотвращение деформации
Причины деформации прецизионных сложных пресс-форм зачастую сложны, но мы лишь изучаем законы деформации, анализируем их и используем различные методы предотвращения деформации пресс-форм, чтобы уменьшить её и контролировать. В целом, термическая обработка прецизионных сложных пресс-форм может включать следующие методы предотвращения деформации.
(1) Обоснованный выбор материала. Для прецизионных сложных форм следует выбирать сталь с хорошей микродеформацией (например, закаленную на воздухе сталь). Для предотвращения карбидной сегрегации стали для форм с высоким содержанием карбидов следует проводить разумную ковку и отпуск. Более крупные и не поддающиеся ковке стали для форм могут быть подвергнуты двойной термической обработке с твердым раствором.
(2) Конструкция пресс-формы должна быть разумной, толщина не должна быть слишком разной, форма должна быть симметричной, чтобы деформация более крупной пресс-формы подчинялась закону деформации, зарезервированный допуск на обработку, для больших, точных и сложных пресс-форм можно использовать комбинированные структуры.
(3) Точные и сложные формы должны быть предварительно подвергнуты термической обработке для устранения остаточных напряжений, возникающих в процессе обработки.
(4) Разумный выбор температуры нагрева, контроль скорости нагрева, для прецизионных сложных форм можно использовать медленный нагрев, предварительный нагрев и другие сбалансированные методы нагрева, чтобы уменьшить деформацию при термообработке формы.
(5) Для обеспечения твердости формы попробуйте использовать предварительное охлаждение, ступенчатое охлаждение, закалку или процесс температурной закалки.
(6) Для прецизионных и сложных форм, если позволяют условия, попробуйте использовать вакуумную закалку с нагревом и глубокое охлаждение после закалки.
(7) Для некоторых прецизионных и сложных форм можно использовать предварительную термическую обработку, старение, отпуск, азотирование, чтобы контролировать точность формы.
(8) При ремонте отверстий в формах, пористости, износа и других дефектов следует использовать холодную сварку и другое термическое воздействие ремонтного оборудования, чтобы избежать деформации в процессе ремонта.
Кроме того, правильная операция процесса термообработки (такая как закрытие отверстий, затягивание отверстий, механическая фиксация, подходящие методы нагрева, правильный выбор направления охлаждения формы и направления движения охлаждающей среды и т. д.) и разумный процесс отпуска при термообработке также являются эффективными мерами для уменьшения деформации прецизионных и сложных форм.
Поверхностная закалка и отпуск обычно осуществляются индукционным или газопламенным нагревом. Основными техническими параметрами являются поверхностная твёрдость, локальная твёрдость и глубина эффективного упрочняющего слоя. Для измерения твёрдости можно использовать твёрдомеры Виккерса, Роквелла или поверхностного Роквелла. Выбор испытательного усилия (шкалы) зависит от глубины эффективного упрочняющего слоя и твёрдости поверхности детали. Для измерения используются три типа твёрдомеров.
Во-первых, твердомер по Виккерсу является важным средством контроля твердости поверхности термообработанных деталей. Он может работать с испытательным усилием от 0,5 до 100 кг, проверяя слой поверхностного упрочнения толщиной до 0,05 мм, обеспечивая высочайшую точность и позволяя различать даже небольшие различия в твердости поверхности термообработанных деталей. Кроме того, твердомер по Виккерсу должен определять глубину эффективного упрочненного слоя, поэтому для обработки поверхности или большого количества изделий, использующих термообработанные детали, необходимо использовать твердомер по Виккерсу.
Во-вторых, поверхностный твердомер по Роквеллу также очень подходит для испытания твердости поверхностно закаленных деталей, поверхностный твердомер по Роквеллу имеет три шкалы на выбор. Может проверять эффективную глубину закалки более 0,1 мм различных поверхностно закаленных деталей. Хотя точность поверхностного твердомера по Роквеллу не так высока, как у твердомера по Виккерсу, но как средство контроля качества на заводе по термической обработке и квалифицированного контроля он смог удовлетворить требованиям. Кроме того, он также прост в эксплуатации, удобен в использовании, имеет низкую цену, быстрое измерение, может непосредственно считывать значение твердости и другие характеристики, использование поверхностного твердомера по Роквеллу может быть быстрым и неразрушающим поэлементным испытанием партии поверхностно закаленных деталей. Это важно для металлообрабатывающих и машиностроительных заводов.
В-третьих, при толщине закаленного слоя, полученного в результате термообработки, можно использовать твердомер Роквелла. При толщине закаленного слоя, полученного в результате термообработки, от 0,4 до 0,8 мм можно использовать шкалу HRA, а при толщине закаленного слоя, превышающей 0,8 мм, можно использовать шкалу HRC.
Значения твёрдости по Виккерсу, Роквеллу и по поверхности Роквеллу легко пересчитываются друг в друга, в стандарт, по чертежам или по желанию пользователя. Соответствующие таблицы пересчёта приведены в международном стандарте ISO, американском стандарте ASTM и китайском стандарте GB/T.
Локальное упрочнение
Если требования к локальной твёрдости деталей выше, можно использовать индукционный нагрев и другие методы локальной закалочной термической обработки. Такие детали обычно должны отмечать место проведения локальной закалочной термической обработки и значение локальной твёрдости на чертежах. Испытание твёрдости деталей следует проводить в специально отведённом месте. Для измерения твёрдости можно использовать твердомер Роквелла для определения значения твёрдости по шкале Роквелла (HRC). Если слой закалки неглубокий, можно использовать поверхностный твердомер Роквелла для определения значения твёрдости по шкале Роквелла (HRN).
Химико-термическая обработка
Химико-термическая обработка заключается в проникновении в поверхность заготовки одного или нескольких химических элементов, что приводит к изменению химического состава, структуры и эксплуатационных свойств поверхности заготовки. После закалки и низкотемпературного отпуска поверхность заготовки приобретает высокую твёрдость, износостойкость и контактную усталостную прочность, а сердцевина заготовки – высокую вязкость.
Согласно вышеизложенному, измерение и регистрация температуры в процессе термообработки крайне важны, поскольку недостаточный контроль температуры оказывает значительное влияние на качество продукта. Поэтому измерение температуры крайне важно, как и отслеживание динамики температуры на протяжении всего процесса. В результате необходимо регистрировать изменение температуры в процессе термообработки. Это может облегчить последующий анализ данных и помочь определить, когда температура не соответствует требованиям. Это сыграет важную роль в дальнейшем совершенствовании термообработки.
Операционные процедуры
1. Очистите рабочее место, проверьте исправность электропитания, измерительных приборов и различных выключателей, а также бесперебойность подачи воды.
2. Операторы должны использовать качественные средства индивидуальной защиты, в противном случае это может быть опасно.
3. Откройте универсальный переключатель питания управления, в соответствии с техническими требованиями оборудования, градуированными секциями подъема и падения температуры, чтобы продлить срок службы оборудования и оборудования в целости и сохранности.
4. Необходимо уделять внимание температуре печи термообработки и регулировке скорости сетчатого конвейера, чтобы можно было освоить требуемые стандарты температуры для различных материалов, обеспечить твердость заготовки, прямолинейность поверхности и оксидный слой, а также серьезно выполнить работу по обеспечению безопасности.
5. Необходимо следить за температурой в закалочной печи и скоростью движения сетчатой ленты, открывать вытяжной воздух, чтобы заготовка после закалки соответствовала требованиям к качеству.
6, в работе следует придерживаться поста.
7. Настроить необходимую пожарную аппаратуру, ознакомиться с методами ее использования и обслуживания.
8. При остановке машины необходимо убедиться, что все выключатели управления находятся в выключенном состоянии, а затем замкнуть универсальный переключатель.
Перегрев
На шероховатой поверхности подшипниковых узлов роликовых подшипников можно наблюдать микроструктуру после закалки, вызванную перегревом. Но для определения точной степени перегрева необходимо наблюдать за микроструктурой. Если в закалочной структуре стали GCr15 появляется крупный игольчатый мартенсит, это закалочный перегрев. Причиной образования закалочного нагрева может быть слишком высокая температура или слишком длительное время нагрева и выдержки, вызванное полным диапазоном перегрева; также может быть вызвано исходной структурой карбида полосы, серьезной, в области с низким содержанием углерода между двумя полосами образуется локализованный толстый игольчатый мартенсит, что приводит к локальному перегреву. Остаточный аустенит в перегретой структуре увеличивается, а размерная стабильность снижается. Из-за перегрева при закалке кристалл стали становится грубым, что приводит к снижению вязкости деталей, ударной стойкости и срока службы подшипника. Сильный перегрев может даже привести к образованию закалочных трещин.
Недогрев
Низкая температура закалки или плохое охлаждение приведут к образованию в микроструктуре более сложной, чем обычно, структуры торренита, известной как недогрев, что приведет к снижению твердости и резкому снижению износостойкости, что скажется на сроке службы подшипников деталей качения.
Закалочные трещины
В процессе закалки и охлаждения деталей подшипников качения из-за внутренних напряжений образуются трещины, называемые закалочными трещинами. Причинами образования таких трещин являются: слишком высокая температура нагрева при закалке или слишком быстрое охлаждение, термические напряжения и изменение объёма металла в структуре напряжений, превышающие предел прочности стали на разрыв; поверхностные дефекты исходного состояния (такие как поверхностные трещины или царапины) или внутренние дефекты стали (такие как шлак, крупные неметаллические включения, белые пятна, усадочные остатки и т. д.) при закалке, приводящие к образованию концентрации напряжений; сильное обезуглероживание поверхности и ликвация карбидов; детали, закалённые после недостаточного или несвоевременного отпуска; слишком большое напряжение холодной штамповки, вызванное предыдущим процессом, ковочные складки, глубокие токарные надрезы, масляные канавки, острые кромки и т. д. Короче говоря, причиной образования закалочных трещин может быть один или несколько из вышеперечисленных факторов. Основной причиной образования закалочных трещин является наличие внутренних напряжений. Закалочные трещины глубокие и тонкие, с прямым изломом и без следов окисления на поверхности излома. На буртике подшипника они часто представляют собой продольные плоские или кольцевые трещины; на стальном шарике подшипника они имеют S-образную, Т-образную или кольцевую форму. Характерной особенностью закалочных трещин является отсутствие явления обезуглероживания по обе стороны трещины, что чётко отличает их от трещин, образующихся при ковке, и трещин материала.
Деформация при термической обработке
При термообработке подшипниковых деталей NACHI возникают термические и организационные напряжения. Эти внутренние напряжения могут накладываться друг на друга или частично компенсироваться. Они сложны и изменчивы, поскольку зависят от температуры нагрева, скорости нагрева, режима охлаждения, скорости охлаждения, формы и размера деталей, поэтому деформация при термообработке неизбежна. Осознание и освоение правил позволяет контролировать деформацию подшипниковых деталей (например, овальную форму воротника, увеличение размера и т. д.), что способствует производству. Конечно, в процессе термообработки механическое столкновение также приводит к деформации деталей, но эту деформацию можно использовать для улучшения процесса, чтобы уменьшить и предотвратить ее.
Поверхностное обезуглероживание
При термической обработке деталей подшипников роликовых опор в окислительной среде происходит окисление поверхности, что приводит к снижению массовой доли углерода на поверхности детали, что приводит к её обезуглероживанию. Глубина обезуглероженного поверхностного слоя, превышающая величину остаточного остатка после окончательной обработки, приводит к браку деталей. Определение глубины обезуглероженного поверхностного слоя при металлографическом исследовании осуществляется с помощью металлографического метода и метода микротвёрдости. Кривая распределения микротвёрдости поверхностного слоя основана на методе измерения и может быть использована в качестве арбитражного критерия.
Мягкое пятно
Из-за недостаточного нагрева и охлаждения, а также из-за недостаточной твёрдости поверхности деталей подшипников качения, возникает явление, известное как закалка с образованием мягких пятен. Подобно обезуглероживанию поверхности, оно может привести к серьёзному снижению износостойкости и усталостной прочности.
Время публикации: 05 декабря 2023 г.