Закалка, Отпуск - Химико-термическая обработка металлов

Закалкой называется процесс термической обработки металлов, состоящий в их нагреве и быстром (иногда постепенном) охлаждении. Закалка применяется для повышения твердости, прочности и износоустойчивости. У некоторых металлов в процессе закалки повышается пластичность. Условия закалки для различных металлов, а порой и различных изделий из одного и того же металла отличаются. Особое значение это имеет для закалки инструментов, поскольку они подвергаются различной нагрузке.

Технология закалки следующая: изделие нагревают до определенной температуры (для каждого металла температура своя) и некоторое время выдерживают. За этот период изделие равномерно прогревается. Далее следует охлаждение. Охлаждают изделие в воде, при необходимости к ней добавляют поваренную соль, которая повышает эффективность закалки. В старину на Руси мастера-кузнецы вместо поваренной соли использовали мед, а позднее сахар. Но вариант с поваренной солью обходится все же дешевле. Температура воды для закалки должна быть на уровне 27-28°. В холодной воде металл делается ломким. Чем теплее вода, тем менее эффективна закалка (металл остается мягким). Очень важно, чтобы во время охлаждения температура воды или раствора оставалась почти неизменной. Контролировать это непросто. Емкость для охлаждения должна быть такой, чтобы масса помещающейся в ней воды была в 30-50 раз больше массы закаливаемого изделия. Тогда скачки температуры воды от погружения раскаленного металла будут менее значительны. Чтобы охлаждение изделия происходило быстрее, можно перемещать его в емкости в различных направлениях.

Наиболее часто закалке подвергаются стальные изделия. Так, конструкционные стали обычно нагревают до 880-900 ° (цвет каления светло-красный). Особо твердые инструменты российская промышленность выпускает из специальных конструкционных сталей (маркировка "А") с содержанием углерода 0,25-0,7%. Эти стали обладают достаточно высокой прочностью, на которую эффективно воздействует закалка.

Конструкционные углеродистые стали используются в основном в изделиях, для которых особая прочность не требуется. Закалка мало способна повлиять на изменение твердости этой стали. Эффективна закалка и для изделий, выполненных из углеродистой инструментальной стали. Эти стали содержат 0,7-1,5% углерода и отличаются высокой прочностью. Производить закалку инструментальной стали лучше при температуре 750-760° (цвет каления темно-вишнево-красный). Для нержавеющей стали эта температура составит 1050-1100° (цвет темно-желтый), что обусловлено присутствием в ней более тугоплавких никеля и хрома.

Нагревают заготовки вначале медленно (до 500°), а затем быстро. Это необходимо для того, чтобы в металле не возникало внутреннее напряжение, зачастую приводящее к появлению трещин. Для охлаждения стали после закалки помимо раствора поваренной соли можно использовать растительное или машинное масло. Чаще всего в масле охлаждают конструкционные и инструментальные стали. Детали сложной формы сначала охлаждают в воде (до 300-400°), а затем до полного остывания оставляют в масле. Еще один фактор, говорящий в пользу масла - в масле поверхность стального изделия покрывается плотной коричневой или черной пленкой оксидов, надежно предохраняя ее от коррозии. В среднем время пребывания заготовки в охладителе рассчитывается, исходя из соотношения: одна секунда на 5-6 мм сечения изделия. Для более интенсивного охлаждения изделие, погруженное в охладитель, надо постоянно перемещать во всех направлениях.

Закалку меди производят, нагревая ее до 400°, и медленно охлаждают на воздухе. Закаленная медь приобретает твердость и тягучесть. Определить температуру меди можно при помощи кусочка медной фольги, который кладут на поверхность нагреваемого изделия. При температуре 400° над медной фольгой появляется зеленоватое пламя.

Дюралюминиевые изделия при закалке нагревают до 350-400°, выдерживают до полного прогрева всего объема, а затем охлаждают в воде комнатной температуры. Сразу после охлаждения дюралюминий становится мягким и пластичным, легко изгибается и куется. Однако через 3-4 дня его твердость, а вместе с ней и хрупкость, заметно увеличиваются.

Отпуск

Отпуск закаленных деталей позволяет в некоторых пределах снизить их хрупкость. В зависимости от температуры нагрева различают низкий, средний и высокий отпуск. Низкий отпуск применяется в основном при обработке измерительного или режущего инструмента. Закаленную сталь при низком отпуске нагревают до 150-250°, выдерживают некоторое время, а затем охлаждают на воздухе. После такой обработки хрупкость металла уменьшается, а приобретенная при закалке твердость сохраняется. Средний отпуск придает стали пружинящие свойства, при сохранении достаточно высокой прочности. При среднем отпуске заготовку нагревают до 300-500° и затем медленно охлаждают.

Высокому отпуску подвергают заготовки, у которых нужно снять все внутренние напряжения и добиться высокой пластичности. Температура высокого отпуска - 500-600°.

Температуру разогрева стальной закаленной детали при отпуске мжно определить по изменению цвета оксидной пленки:

Таблица 2.

Цвет побежалости

Температура °С

Серый

Светло-синий

Васильковый

Фиолетовый

Пурпурно-красный

Коричнево-красный

Коричнево-желтый

Темно-желтый

Светло-желтый

330 220

Похожие статьи




Закалка, Отпуск - Химико-термическая обработка металлов

Предыдущая | Следующая