Лабораторна робота № 10 ТЕРМІЧНА ОБРОБКА ВУГЛЕЦЕВИХ СТАЛЕЙ Короткі теоретичні відомості Послідовність виконання роботи Питання...

Лабораторна робота № 10 ТЕРМІЧНА ОБРОБКА ВУГЛЕЦЕВИХ СТАЛЕЙ Короткі теоретичні відомості Послідовність виконання роботи Питання...

Лабораторна робота № 10 ТЕРМІЧНА ОБРОБКА ВУГЛЕЦЕВИХ СТАЛЕЙ Короткі теоретичні відомості Послідовність виконання роботи Питання...

Лабораторна робота № 10


ТЕРМІЧНАОБРОБКАВУГЛЕЦЕВИХСТАЛЕЙ


Метароботи:встановитивпливтермічноїобробкинамеханічнівластивостівуглецевоїсталі,навчитисьгартуватитавідпускативуглецевісталі.

При виконанні роботи треба отримати такі знання та уміння:

Знання-алотропічніперетворенняуметалах;

-видитермічноїобробкизалізовуглецевих сплавів;

- технологіяпроведеннягартування,відпалутавідпускусталей.

Уміння-проводитивибіррежимутермічноїобробки виробівтаінструментівзвуглецевихсталей;

- виконуватигартуванняівідпускінструментівзвуглецевоїсталі.

Обладнаннятаматеріали:муфельнапіч,твердомірТК-2,зразкизвуглецевоїсталі,лещата,наждачнийпапір.

Короткі теоретичні відомості

Термічна обробка являє собою сукупність операцій нагрівання, витримки та охолодження, які проводяться у визначеній послідовності з метою зміни внутрішньої будови сплаву та отримання потрібних властивостей.

Розрізняють чотири основних види термічної обробки: гартування, відпуск, відпал 1 та 2 роду. Використовуючи підручники (1) с. 191, (2) с. 73 та лабораторні практикуми (3) с. 155, (4) с. 58, вивчіть їх.


Послідовність виконання роботи

  1. Підготувати зразок для термічної обробки із заготовки, виданої викладачем.

  2. За допомогою приладу ТК-2 визначити твердість зразка до термічної обробки.

  3. Визначити температуру гартування сталі (користу-ючись „стальною” частиною діаграми залізо-цементит). Для доевтектоїдних сталей необхідна температура гартування на 30-50 °С вище лінії А3. Для високовуглецевих заевтектоїдних сталей (У9-У12) необхідна температура гартування на 30-50 °С вище лінії А І.

4.Визначитичаснагрівузразказрозрахунку1,5хвна
1ммдіаметрааботовщинизразка.

5.Зразокпоміститиупіч,нагрітудотемпературигар-туваннядлясталіданоїмарки,витриматиупечінеобхіднийчас.

Принагріваннідотемпературигартуваннязразківзсталі40-65початковаферито-перлітнаструктураперетворитьсяуструктуруаустенітну,аузразкахзсталіУ9-У12притемпературігартуваннябудеструктурааустеніттацементит,тобточастинацементитузалишаєтьсянерозчиненою.Орієнтовнутемпературунагрівузразкавизначте,використавшикольоригартування.

Порівняйте орієнтовно встановлену температуру за кольором та показами приладів.

6.Витягнітьзпечізразокіохолодітьуводі(маслі,)принеперервномуенергійномурусіуохолоджуванійрідині.Приохолодженніуводівідбуваєтьсярозпадаустенітузутворенняммартенситу.Приохолодженніумасліутворюєтьсязмішанамартенситно-троститнаструктура.

7. Зразок очистити від окалини, а торці зачистити шліфувальною шкуркою, тобто підготувати до вимірювання твердості.

8. Визначити твердість загартованого зразка.

9. Користуючись діаграмою залізо-цементит визначити температуру відпуску зразка та встановити режим відпуску.

10. Помістити зразок у піч та нагріти до встановленої температури. Витримати необхідний час, витягти зразок з печі та охолодити на повітрі. При відпуску використовуйте залежність між кольором мінливості та температурою.

У результаті відпуску проходить перетворення мартенситу, зниження внутрішніх напруг та крихкості.

11. Зачистіть торці зразка шліфувальним папером та визначте твердість.

12. Режим термообробки та результати занесіть до звітної таблиці.

Питання для самоконтролю

  1. Які метали гартуються, а які ні ?

  2. Чому при гартуванні доевтектоїдні сталі нагрівають вище лінії точок А3, а заевтектоїдні - А1 ?

  3. Чим пояснити те, що після гартування твердість металу значно збільшується ?

  4. Які структури називають мартенсит, бейніт, тростит та сорбіт ? Як їх отримати ?

  5. При термічній обробці використовують різні охолоджувальні середовища (вода, мінеральні масла і т.д.). Чим обумовлений вибір у конкретних випадках ?

  6. Чи впливає швидкість нагріву, час витримки та швидкість охолодження на якість термічної обробки при відпалах, гартуванні та відпуску ?

  7. Які зустрічаються дефекти при термічній обробці? Чим вони обумовлені ?


Література

1. Алаи С.И. Технология конструкционных материалов. -М.: Просвещение, 1980. - 303 С.

2. Кнорозов Б.В. Технология металлов. - М.: Металлургия, 1978-645 С.

3.СамохоцкийА.И.Лабораторныеработыпометалловедениютермическойобработкеметаллов.-М.:Машиностроение,1981.-175С.

4. Рудик Д.Ф. Технологія металів та інших конструкційних матеріалів. - К.: Вища школа, 1975. -156 С.


Завдання до роботи

1. Вивчіть правила техніки безпеки при термообробці металів.

2. Проведіть гартування та відпуск виданих викладачем зразків сталі.

3. Складіть звіт по роботі:

а) замалюйте стальну частину діаграми та вкажіть зони нагріву всіх видів термічної обробки.

б) заповніть звітну таблицю.


Додатокдлясамостійноїроботи


Нагрів сталей для термічної обробки

Передачатеплатілу,яквідомоздійснюєтьсятрьомаспособами:випромінюванням(вмуфельнихпечах),конвекцією(разомзвипромінюванням-вполум’янихпечах)ізарахуноктеплопередачі(принагрівіврозплавленихсолях,свинцюіврідинах,дечастковомаємісцеіконвекція).

Випромінюваннямтілонагріваєтьсяяквідстінокпечі,таківідполум’я,причомуполум’явипромінюваннямпередаєзначнобільшетепла,ніжтеплопередачею.Впроцесінагрівутребазвертатиувагунадвісторони:досягненняповерхнеютілатемпературипечіабоблизькоїдонеїівирівнюваннятемпературивсерединітіла.Останнязалежитьвідтеплопровідності,теплоємкостіігустинитіла,тобтовідйоготемпературопровідності,відйоготовщиниіспособунагрівання(зоднієї,двохчизусіхсторін).Якщотемператураповерхнітілазалишаєтьсяпостійною,точаснеобхіднийдлявирівнюванняйогосерединизмінюєтьсяпропорційноквадратуйоготовщини.

Для практики термічної обробки важливо не те з якою швидкістю можна нагріти тіло, а те з якою швидкістю його треба нагрівати. При відповіді на це питання беруть до уваги продуктивність виробництва, конструкцію печей, вартість палива, з однієї сторони, і якість результатів термообробки (величина внутрішніх напруг, короблення, поява тріщин, розвиток процесів перекристалізації), з іншої сторони.

При нагріванні тіла враховують, що теплопровідність сталі залежить від температури. Підвищення температури приводить до зниження теплопровідності. Так, теплопровідність м’якої вуглецевої сталі (0,1% С) при 100 °С дорівнює 45,8, а при 900 °С – 28,8, те ж для високовуглецевої сталі (1,0 % С) відповідно 37,8 і 28,8.

Крім того різні сталі в певних інтервалах температур мають підвищену твердість і міцність і понижену в’язкість. Так, м’яка вуглецева сталь має мінімальне відносне видовження при 150 °С, мінімальний опір удару при 480 °С і найбільшу твердість при 300 °С. При нагріві сталі в цих інтервалах температур розвиваються внутрішні напруги, які можуть створити місцеві пластичні деформації і навіть тріщини.

До появи значних внутрішніх напруг може привести також нерівномірний підвід тепла з різних сторін деталі. Тому при інших рівних умовах зразки сталі можуть нагріватись з тим більшою швидкістю чим рівномірніше до неї підводиться тепло з усіх сторін. Близькі до рівномірних створюються умови при нагріванні тіл в індукційних печах.

При нагріві до високих температур поверхня сталі зазнає значного впливу. Перш за все поверхня сталі окислюється, що спричинює утворення окалини. Наявність окалини на поверхні виробу приводить до нерівномірного гартування його частин. Крім того вона дуже заважає подальшій механічній обробці деталей – зношує ріжучий інструмент.

Нагрівання спричиняє також зниження вмісту вуглецю в поверхні стального виробу, що дуже впливає на поверхневу твердість, а значить й зносостійкість. З іншого боку поверхня металу насичується киснево-сірчаними неметалічними включеннями, що знижує міцність деталі чи виробу.

Дослідженняпоказують,щогазиіводянапара,якієпродуктамигорінняпалива(С022О)окислюютьзалізозначнобільшеніжчистийкисень,азначитьіповітря.Чимвищатемпературанагріву,тимшвидшепротікаєокисленнязаліза.

Степінь зниження вуглецю на поверхні та глибина його вигорання збільшується з підвищенням температури нагріву сталі. Чим більше вуглецю у сталі, тим в більшій мірі і глибше він вигорає. Відновлювальні газові середовища, які не утворюють або слабо утворюють окалину, дають найбільше зниження вуглецю.

Нейтральнимитехнічнимигазамидоповерхневогозниженнявуглецювсталієхімічночистийазотісумішізводнемокисувуглецюабометану.Томунагріваннясталізутвореннямокалинивокислювальнихпічнихгазахбільшприємлимо,ніжнагріваннявнейтральнихгазах,якізапобігаютьутвореннюокалини,алезменшуютькількістьвуглецювїїповерхні.

Принагріваннімеханічнообробленихстальнихвиробівзвисоковуглецевихсталейвсолянихваннах,якінемістятьціаністихсолей,вповерхнівиробутежзменшуєтьсякількістьвуглецю.Практикапоказує,щоуникнутивигораннявуглецюможна,якщоуваннудобавитибіля2%порошкоподібногоферосиліцію.

Температурунагрівустальнихвиробіввстановлюютьзадіаграмоюзалізо-цементит.Доевтектоїдністаліпригартуваннінагріваютьна30-50°СвищелініїА3,азаевтектоїдні– на30-50°СвищелініїА1.Більшточнотемпературунагрівуможнавстановитизатаблицею10.1


Таблиця 10.1


С

Межі нагріву

Для гартування

Відпал І і ІІ роду

Нормалізація

Для ковки

0,10

0,20

0,40

0,60

0,80

0,90

1,00

1,20

1,30

1,50

-

850-860

800-820

770-790

750-770

740-760

740-760

740-760

740-760

740-760

900-916

850-860

800-820

770-790

750-770

740-760

740-760

740-760

740-760

740-760

920-950

870-885

830-855

800-820

780-800

770-785

830-855

900-930

920-950

950-1000

1200

1150

1150

1100

1000

1000

950

950

950

950


Часвитримкипісляпрогрівусталінезначний(1-2хвилини). Цьогодостатньощобзавершилисьперетвореннявній.Однакнапрактицівбільшостівипадківчасвитримкивстановлюютьздосвіду,дещозбільшуючийого,щоббутивпевненимвповномупрогрівівиробуповсійтовщині.Чимбільшийзарозмірамивиріб,тимбільшедодаютьчасудляпрогріву.

Наприклад,виробизвуглецевоїсталідіаметромбіля
25ммвитримуютьпівгодини,аякщодіаметр100мм– допівторигодини.Особливовитримкавпливаєнацементит,чимбільшізернацементитутимдовшаповиннабутивитримкасталі.

Пригартуванністалівирішальнезначеннямаєшвидкістьохолодження,особливо,щостосуєтьсямасивнихвиробівтавиробівскладноїформи.

При великій товщині виробу часто стає неможливим дотриматися необхідної швидкості охолодження. В результаті внутрішні зони не отримують мартенситну структуру. В таких випадках можна скористатись тим, що деякі домішки сприяють зниженню швидкості охолодження.

Наприклад, наявність в звичайній сталі декількох десятих відсотків марганцю значно знижує необхідну швидкість охолодження при гартуванні.

Швидкість охолодження при гартуванні забезпечує охолоджуюче середовище. Охолоджувач буде діяти тим ефективніше:

  1. чим нижче його температура;

  2. чим більше теплота його випаровування, теплопровідність та теплоємність;

  3. чим менше його в’язкість;

  4. чим більший об’єм охолоджувача;

  5. чим більше відносна швидкість взаємного контактного переміщення рідини по виробу або навпаки.

Серйозним фактором, який затримує охолодження сталі при гартуванні є парова оболонка (сорочка), яка утворюється навколо зразка. Позбутися її частково чи повністю можна або переміщенням зразка в охолоджуючому середовищі, або застосуванням циркулюючого середовища. На практиці використовуються два вище названі способи. Всі охолоджувачі, по ефективності їх дій можна розділити на чотири групи:

  1. дуже діючі охолоджувачі – розчин в холодній воді 5% NaOH або 2% КFе (СN6)3Н2О, чи, наприклад, 15% повареної солі;

  2. середньодіючі охолоджувачі – розчин в холодній воді натрієвого силікату або водний розчин гліцерину та мильної води;

  3. помірний охолоджувач – рослинні та мінеральні масла, мазут та ін.

  4. слабодіючий охолоджувач – струмінь сухого повітря, струмінь повітря, яке змішане з парою або розпиленою водою, розплавлений свинець 330-500 ºС, або його сплави, вода при
    80-95 ºС.

Проосновніпоказникиохолоджуючихсередовищможнадізнатисязтаблиці10.2


Таблиця 10.2. Фізичні властивості охолоджувачів


Рідина

Густина при 15 ºС

Теплопровідність

Температура кипіння, ºС

Температура загорання, ºС

Температура затвердівання, ºС

В’язкість при 50 ºС по Енглеру

Теплоємність при 15 ºС

Повна теплота випаровування

1 г рідини

Вода

Сурепне масло

Машинне Л

Веретенне З

Легке дерев-не масло

Важке дере-вне масло

Олеїнова кислота

Торф’яне масло

Мазут марки А

1,0

0,915


0,905

0,895

0,980


1,00


0,900


1,015


0,916

1,5·10-3

5,3·10-4


2,5·10-4

2,5·10-4

-


3,9·10-4


-


5,3·10-4


-

100

375


330

330

85


140


295


120


-

-

260


183

177

52


104


183


81


121

0

-16


-10

-15

-


-


-


-


-

1,0

3,8


4,4

3,2

1,1


1,9


2,7


2,0


4,5

1

0,52


0,464

0,480

0,50


0,546


0,68


0,55


-

576

290


260

260

254


244


244


243


-

Крімповногоінеповногоможутьбутирізніособливівидигартування:

  1. Гартування через шар масла у воді. Воно дає значне зниження поверхневої твердості виробу. Застосовується для виробів з легованих сталей. Знижується імовірність утворення тріщин на поверхні виробу.

  2. Спосіб гартування у двох середовищах почергово. Спочатку охолоджують у воді, а потім у маслі. В результаті такого гартування утворюється тверда поверхня виробу і більш м’яка середина без значних внутрішніх напруг. Такий спосіб часто використовують для гартування ріжучих інструментів.

  3. Для зменшення внутрішніх напруг використовують ступеневе й ізотермічне гартування. При цьому виріб нагрівають вище точки А3 , швидко охолоджують в термостаті, розплавленому свинці, в розчинах солей або гарячому маслі до температурі, при якій аустеніт тривалий час стійкій. Потім переводять його в мартенсит швидким охолодженням.

  4. Поверхневе гартування, при якому гартується тільки поверхня виробу. Особливість цього гартування полягає у виборі методу швидкого нагрівання тільки поверхні виробу. Поверхневий нагрів може здійснюватись струмами високої частоти, газовими горілками та в солевих і свинцевих ваннах.

  5. Гартування з самовідпуском – гартування поєднується з відпуском. При цьому нагрітий виріб виймають з охолоджувача при температурі 200-280 °С і залишають повільно охолоджуватись на повітрі.



Нагрівальні печі для термічної обробки

Нагрівальніпечікласифікуютьзакількомаознаками.Затехнологічнимпризначеннямїхподіляютьнауніверсальні,відпалювальні,гартівні,відпускні,цементаційнітаспеціальногопризначення. Затемпературою розрізняють низько-,середньо-івисокотемпературні.Завидомпаливааботепловоїенергії– мазутні,газовітаелектричні.Законструкцією -камерні,шахтні,ковпакові,ванні,карусельні,барабанні,конвеєрні,шнековітаін.

За характером середовища в робочому просторі – повітряною атмосферою, контрольованими атмосферами, печі – ванни та вакуумні печі.

В печах для термічної обробки температура може бути 1500 ºС і навіть досягати 3000 ºС. Тому порожнина печі завжди футерується вогнетривкими матеріалами. Вони поділяються, як і в металургії, на кислі, лужні та нейтральні. Їх виготовляють з природних матеріалів у вигляді цегли, блоків, тиглів, порошків тощо.

Найпоширенішимвогнетривкимматеріаломєалюмосилікат.Вінскладаєтьсязглинозему(Аl2О3)такремнезему(SiО2).Доцієїгрупивідноситьсяшамот(28-45%Аl2О3,52-60%SiО2).Шамотвитримуєтемпературувмежах1580-1730ºС.

Крім шамоту достатньо широко використовується динас – кислий вогнетривкий матеріал з кварциту-пісковику. Вогнетривкість динасу становить 1680-1750 ºС.

Високотемпературніпечіфутеруютьмагнезитовимивогнетривкимиматеріалами.Вонимістять85%оксидумагнію.Витримуютьтемпературу2200-2400ºС.Тепловаенергіявпечахдлятермічноїобробкиутворюєтьсявідзгораннямазуту,газуабошляхомвикористанняелектричноїенергії.

Електричні печі більш ефективні ніж мазутні або газові. Це обумовлено тим, що вони дають більшу температуру (до 3000 ºС), легко і точно витримують тепловий режим, не утворюють диму, компактні, піддаються герметизації.

Велектричнихпечахзастосовуютьметалевітанеметалевінагрівники.Металевінагрівникивиготовляютьзніхромівіфералейувиглядідроту.Використовуютьтакожнагрівникизакритоготипу– тени.Більшвисокихтемпературвпечахдосягаютьшляхомвикористанняпровідниківзмолібдену:ніобію(до2200ºС),танталутавольфраму(до2800ºС).

Неметалевінагрівникиможутьбутикарборундові,дисиліцидмолібденові,атакожграфітні.Карборундові нагрівники(філітовітаглобарові)виготовляютьувиглядіциліндричнихстержнів.Вониможутьпрацюватипритемпературі1400ºС.Нагрівникиздисиліцидумолібденупрацюютьвокисномусередовищіпритемпературідо1700ºС.Увисокотемпературнихвакуумнихпечахзнейтральнимигазамивстановлюютьграфітнінагрівники.Їхмаксимальнатемпература близько3000ºС.

Камерніпечівикористовуютьсядлянагріваннядеталейутермічнихцехахіндивідуальногоісерійноговиробництв.Вонимаютьпростуконструкціюрис.10.1.


Рис.10.1Термічнакамернапіч,щопрацюєнамазуті


Камернапічскладаєтьсязпрямокутноїкамеризшамотноюфутерівкою2,якавставленавкорпус1злистовоїсталі.Спалюванняпаливавідбуваєтьсявтопковійкамері4.Паливоподаєтьсяфорсункою3.Гарячігазипоступаютьпоканалу8вробочийпростір7інагріваютьдеталі,якікладутьнапіддон6.Деталізавантажуютьвпіччерезвікно,якезакриваєтьсязаслонкою5.

Камерна піч може працювати на газоподібному паливі. Максимальна температура в печі 900 ºС.

Шахтніпечівикористовуютьсядлятермічноїтахіміко-термічноїобробкивеликогабаритнихдеталей.Вониможутьбутициліндричногочиквадратногоперерізу.Длязручностіобслуговуванняшахтніпечібудуютьвприямкунацегляномучибетонномуфундаменті.Їхнагріванняздійснюєтьсязвикористаннямрідкоготагазоподібногопаливаабоелектричноїенергії.

Шахтніпечізручнітим,щознихважкідеталіможнавийматизадопомогоюелектричноїталіабомостовихкранів.Робочатемпературавцихпечах100-1100ºС.

Вакуумніпечізастосовуютьсядлябезокисногонагріванняпритермообробцідеталейзтрансформаторнихелектротехнічнихсталей,тугоплавкихметалівісплавів.Нагріваннякамериздійснюєтьсяметалевимиабографітовиминагрівникамиопору.

Футерівка печей виконується з кераміки, графіту. В окремих випадках роль теплової ізоляції виконують металеві екрани. Вакуумна система складається з вакуумного насосу, трубопроводів, вентелей, затворів.

Печі-ваннизастосовуютьсяуцехахмашинобудівнихзаводівдлятермічноїтахіміко-термічноїобробкидеталей. Нагріваннявнихздійснюєтьсярідкимитеплоносіями:розплавленимисолями,лугами,металами(свинець,олово,силумін),мінеральнимимаслами.

Найбільшого поширення набули соляні, а також лужні нагрівні середовища.


Нагрівання в рідких середовищах має ряд переваг перед нагріванням у печах:

Разом з тим цьому виду нагрівання притаманні недоліки: необхідність періодичної заміни солей; мала стійкість тиглів; необхідність очищення деталей від налиплих солей та лугів, масла; шкідливість парів нагрітих середовищ.

Схемасучасноїіндукційноїваннипоказананарис.10.2.



Рис.10.2.Схемаіндукційноїсоляноїванни


Вонамаєстандартнийграфітовийтигель3,встановленийувогнетривкійнабивці4.Високочастотнемагнітнеполестворюєіндуктор5.Вінживитьсявідустановки,щовиробляєЗВЧ.Піддієюструмуграфітнийтигельрозігріваєтьсяісіль6розплавляється.Температуравимірюєтьсятермопарою2.

Деталідлятермічноїобробкиопускаютьсяуваннуінеобхіднийчасвитримується.Робочатемпературатермічноїобробкиконтролюєтьсяавтоматично.

Дляповерхневоїтермічноїтахіміко-термічноїобробкидеталейвикористовуютьобладнаннязвикористаннямЗВЧ.Принциповусхемуіндукційноїустановкизелектромашиннимперетворювачемчастотипоказанонарис.10.3.


Рис.10.3.Принциповасхемаіндукційноїустановкиз

електромашинним перетворювачем частоти


Установкаживитьсявідтрифазноїмережізмінногострумучастотою50Гцінапругою380В.ОсновнимелементомустановкиєгенераторЗВЧ10ізпривіднимелектродвигуном11.

Обмотказбудження4генератораживитьсявідвипрямляча3,вхіднанапругаякогорегулюєтьсяавтотранспортом2.Напругависокоїчастоти,щознімаєтьсязгенератора,черезкомпенсувальнубатарею6подаєтьсяназнижувальнийгартівнийтрансформатор7,довторинноїобмоткиякогоприєднаноіндуктор9,вякийвставляєтьсядеталь,щотермічнообробляється.Запускаєтьсяустановкамагнітнимипускачами1,5та12.

Нагріваннявустановкахзпсевдокиплячимсередовищем,якезабезпечуєшвидкебезокисненагріванняметалу,інтенсифікуєпроцесийогохімічноїтахіміко-термічноїобробки,поліпшуєумовипрацітапідвищуєїїпродуктивність,усуваєокалиноутворенняізневуглецювання,зменшуєкоробленнядеталей.

Киплячийшарскладаєтьсязтвердихчастиноксипучогоматеріалу. Ним може бутикварцевий пісок,корунд,суміші

графітузвуглекислимитаіншимивогнетривкимидомішками,якіінтенсивнопереміщуютьсязавдякивібрації,якастворюєтьсянайчастішевисхіднимпотокомповітряабогазів.Ценагадуєкиплячурідину.Такегазовесередовищеіззавислимитабезладнорухомимитвердимичастинкамичастоназиваютьпсевдокиплячим.Нагріваннякиплячогошарувустановціздійснюєтьсягазовимполум’ямабозадопомогоюелектричнихнагрівників.Схемаустановкидляутвореннякиплячогошарузображенонарис.10.4.



Рис.10.4Схемаустановкидляутвореннякиплячогошару.


Газорозподільнурешітку1розміщуютьукамеріпечі2,яказ’єднанатрубопроводом4,черезякийпідводятьпідрешіткуповітряабогаз.Киплячийшарутворюєтьсяпотокомгазунасипучийматеріал3,якийнапочаткурозміщенийнарешітцівкамері.Деталідлянагріваннярозміщуютьвспеціальнихкошикахвкиплячомушарі.Приконтактіїхзкиплячимшаромвідбуваєтьсятеплопередачаінагріваннядеталей.


Ефектнагрівуполягає увикористаннівисокоїтеплопровідностікиплячогошару,створеннірівномірноготемпературногополя,швидкостінагрівудеталей.

Термообробка в таких печах має такі переваги:

  1. висока швидкість і рівномірність нагріву деталей;

  2. висока чистота поверхні оброблених сталей;

  3. невеликі витрати палива;

  4. широкий діапазон температури – від 200 до 1050 ºС;

  5. порівняно кращі санітарно-гігієнічні умови роботи;

  6. менше забруднення навколишнього середовища.


Охолодження при термічних обробках

Відшвидкостіохолодженнязначноюміроюзалежитьякістьтермічноїобробки.Особливоцестосуєтьсягартування.Швидкістьохолодження,яквидноздіаграмиізотермічногорозпадуаустеніту(С-діаграма), маєбутирівною,абобільшоюνкр.вобластівище500ºС.Вигіднішимєохолодженнясталізпомірноюшвидкістю.

Повільнеохолодженнясталібажанотакожвобласті,розташованійнижчеінтервалутемпературмінімальноїстійкостіаустеніту(длясередньовуглецевихсталей550-650ºС),томущотамйогостійкістьзновупідвищується.

При 300 ºС і нижче швидке охолодження сталі особливо небезпечне. Термічні напруження в сталі додаються до напружень, які виникають при перетворенні аустеніту на мартенсит. Тому при швидкому охолодженні підвищується небезпека утворення тріщин і короблення сталі.

Швидкістьохолодженнясталіможнарегулювативибором охолоджуючогосередовища.Середнайбільшпоширенихохолоджуючихсередовищє:вода,водянірозчинисолей,кислот,лугівіполімерів,різнімасла,розплавленісолітаметали,емульсіїтощо.

Якзазначалосявище,головноювимогоюдоохолоджуючогосередовищаєвеликаохолоджуючаздатністьвінтервалі650-500ºСізменшеннянижче300ºС.Крімтого,воноповиннобутинетоксичним,дешевим,вибухо-тапожежебезпечним.Охолодназдатністьрізнихгартівнихсередовищданавтаблиці10.3.


Таблиця10.3.Швидкістьохолодженнясталейврізнихгартівнихсередовищах



Гартівне середовище

Швидкість охолодження (ºС/с), в інтервалі температур ºС

650 ... 550

300 ... 200

Дистильована вода

Вода при температурі, ºС:

18

28

45

74

10% водяний розчин при 18 ºС:

NaOH

NaCl

Na2CO3

H2SO4

5 % водяний розчин KMnO4

Гліцерин

Емульсія масла у воді

Мильна вода

Масло:

мінеральне машинне

трансформаторне

Сплав 75% Sn i 25% Cd при 175 ºС

Плити:

мідні

сталеві

Повітря:

спокійне

під тиском

250



600

500

100

30



1200

1100

800

750

450


135

70


30


150

120

450



60

35


3

30

200



270

270

270

200



300

300

270

300

100


175

200


200


30

25

50



30

15


1

10



Охолодназдатністьрізнихмаселнаведенавтаблиці10.4.


Таблиця10.4.Характеристикамасленихохолодників




Масло


Температура, ºС



Відносна в’язкість


спалаху


застигання


застосування



Індустріальне 12

(веретенне 2)

Індустріальне 20

(веретенне 3)

Індустріальне 30

(машинне Л)

Індустріальне 45

(машинне С)

Індустріальне 50

(машинне СУ)

Циліндрове важке

52 (вапор)

Авіаційне МС-20

(світлогартівне)

МЗМ-16

МЗМ-26

МЗМ-120


165


170


180


190


200


310


225


150

190

250


– 30


– 20


– 15


– 10


– 20


– 5


– 18



120 – 150


120 – 150


120 – 160


120 – 170


120-180

200 – 280


130 – 200


30 – 50

70 – 120

160 – 190


2


3


4


6


7


8



18

27

118