Какая обработка стальных изделий называется улучшением

Какая обработка стальных изделий называется улучшением

Термическая обработка (термообработка) стали, цветных металлов — процесс изменения структуры стали, цветных металлов, сплавов при нагревании и последующем охлаждении с определенной скоростью.
Термическая обработка (термообработка) приводит к существенным изменениям свойств стали, цветных металлов, сплавов. Химический состав металла не изменяется.

Отжиг — термическая обработка (термообработка) металла, при которой производится нагревание металла, а затем медленное охлаждение. Эта термообработка (т. е. отжиг) бывает разных видов (вид отжига зависит от температуры нагрева, скорости охлаждения металла).

Закалка

Закалка — термическая обработка (термообработка) стали, сплавов, основанная на перекристаллизации стали (сплавов) при нагреве до температуры выше критической; после достаточной выдержки при критической температуре для завершения термической обработки следует быстрое охлаждение. Закаленная сталь (сплав) имеет неравновесную структуру, поэтому применим другой вид термообработки — отпуск.

Отпуск

Отпуск — термическая обработка (термообработка) стали, сплавов, проводимая после закалки для уменьшения или снятия остаточных напряжений в стали и сплавах, повышающая вязкость, уменьшающая твердость и хрупкость металла.

Нормализация

Нормализация — термическая обработка (термообработка), схожая с отжигом. Различия этих термообработок (нормализации и отжига) состоит в том, что при нормализации сталь охлаждается на воздухе (при отжиге — в печи).

Нагрев заготовки — ответственная операция. От правильности ее проведения зависят качество изделия, производительность труда.

Необходимо знать, что в процессе нагрева металл меняет свою структуру, свойства и характеристику поверхностного слоя и в результате от взаимодействия металла с воздухом атмосферы, и на поверхности образуется окалина, толщина слоя окалины зависит от температуры и продолжительности нагрева, химического состава металла. Стали окисляются наиболее интенсивно при нагреве больше 900°С, при нагреве в 1000°С окисляемость увеличивается в 2 раза, а при 1200°С — в 5 раз.

Легированные стали образуют плотный, но не толстый слой окалины, который защищает металл от дальнейшего окисления и не растрескивается при ковке.

Углеродистые стали при нагреве теряют углерод с поверхностного слоя в 2-4 мм. Это грозит металлу уменьшением прочности, твердости стали и ухудшается закаливание. Особенно пагубно обезуглероживание для поковок небольших размеров с последующей закалкой.

Заготовки из углеродистой стали с сечением до 100 мм можно быстро нагревать и потому их кладут холодными, без предварительного прогрева, в печь, где температура 1300°С. Во избежание появлений трещин высоколегированные и высокоуглеродистые стали необходимо нагревать медленно.

При перегреве металл приобретает крупнозернистую структуру и его пластичность снижается. Поэтому необходимо обращаться к диаграмме «железо-углерод», где определены температуры для начала и конца ковки.

Однако перегрев заготовки можно при необходимости исправить методом термической обработки, но на это требуется дополнительное время и энергия.

Нагрев металла до еще большей температуры приводит к пережогу, от чего происходит нарушение связей между зернами и такой металл полностью разрушается при ковке.

Пережог — неисправимый брак. При ковке изделий из низкоуглеродистых сталей требуется меньше число нагревов, чем при ковке подобного изделия из высокоуглеродистой или легированной стали.

При увеличении времени нагрева — слой окалины растет, а при интенсивном, быстром нагреве могут появиться трещины.

Известно из опыта, что на древесном угле заготовка 10-20 мм в диаметре нагревается до ковочной температуры за 3-4 минуты, а заготовки диаметром 40-50 мм прогревают 15-25 минут, отслеживая цвет каления.

Химико-термическая обработка (ХТО) стали — совокупность операций термической обработки с насыщением поверхности изделия различными элементами (углерод, азот, алюминий, кремний, хром и др.) при высоких температурах.

Поверхностное насыщение стали металлами (хром, алюминий, кремний и др.), образующими с железом твердые растворы замещения, более энергоемко и длительнее, чем насыщение азотом и углеродом, образующими с железом твердые растворы внедрения. При этом диффузия элементов легче протекает в решетке альфа-железо, чем в более плотноупакованной решетке гамма-железо.

Химико-термическая обработка повышает твердость, износостойкость, кавитационную, коррозионную стойкость. Химико-термическая обработка, создавая на поверхности изделий благоприятные остаточные напряжения сжатия, увеличивает надежность, долговечность.

Цементация стали — химико-термическая обработка поверхностным насыщением малоуглеродистой (С

Стальной балласт. Как олигарх Зубицкий строил ненужный завод за 44 миллиарда | Россия | ФедералПресс

В России сформировалась мощная черная металлургия: ее предприятия выплавляют свыше 51 млн тонн чугуна и 71 млн тонн стали.

В минувшие 10-15 лет практически на всех крупнейших металлургических комбинатах проводились масштабные инвестиционные программы, нацеленные на модернизацию их производства, появилось немало новых заводов.

Пожалуй, последним предприятием, которое может в ближайшее время быть запущено в нашей стране, станет завод «Тулачермет-Сталь», создаваемый Промышленно-металлургическим холдингом (ПМХ). Вот только есть причины полагать, что он же и похоронит ПМХ под бременем кредитов. Подробности – в материале «ФедералПресс».

Будущий лидер российского рынка

Старинная Тула всегда ассоциировалась с двумя вещами: вкусными пряниками и льющимся металлом. Сегодня в Туле функционируют Косогорский металлургический завод, «Полема» и «Тулачермет».

Последние два принадлежат ПМХ, равно как и «Кронтиф-Центр» в Калужской области, «КМАруда» – в Белгородской, угольные шахты имени С. Д. Титова и «Бутовская», участок «Коксовый», обогатительная фабрика «Березовская» и коксохимическое предприятие «Кокс» – в Кемеровской.

В ближайшие месяцы к ним должен добавиться огромный литейно-прокатный завод «Тулачермет-Сталь», возводимый ПМХ на протяжении нескольких лет.

«Это большой объект – крупнейший в стране реализованный проект металлургии. Ведется работа по пусконаладке. Наша цель – запустить «Тулачермет-Сталь» до конца 2018 года», – сообщил на состоявшемся в Туле конгрессе сталеплавильщиков и производителей металла вице-президент ПМХ по стратегии и коммуникациям Сергей Фролов (его слова процитировал ТАСС).

В итоге «Тулачермет-Сталь» будет представлять собой интегрированный конвертерный и сортопрокатный комплекс, способный выпускать 1,5–1,8 млн тонн продукции в год.

Инвестиции должны составить 44 млрд рублей – колоссальные деньги, окупятся они не завтра.

В целом же за прошлый год общий долг ПМХ, судя по данным его финансовой отчетности, составил 59,015 млрд рублей, по итогам первой половины 2018 года он стал еще больше – 65,851 млрд рублей.

Чистый долг (разница между общим долгом компании и ее денежными средствами и краткосрочными инвестициями) оказался скромнее – в 2017 году он равнялся 50,037 млрд рублей, за январь-июнь 2017 года – 53,747 млрд рублей.

Если же он там не найдет свою нишу, то его загрузка окажется низкой, период окупаемости увеличится и ПМХ может рассыпаться, словно карточный домик, – в жизни все возможно.

Мечта олигарха

Проект строительства «Тулачермет-Стали» был задуман Борисом Зубицким еще в начале 2000-х годов. К тому времени подконтрольный владел «Коксом» (бывший Кемеровский коксохимический завод), ставшим ядром ПМХ, пакетами акций обогатительной фабрики «Березовская» и «Тулачермета».

«Тулачермет» выплавлял исключительно чугун, отгружаемый как внутри России, так и за ее пределы. Но производство стали и проката из нее сулило большую прибыль, чем обычный чугун.

Поэтому в 2005 году Зубицкий решил возвести по соседству с «Тулачерметом» предприятие мощностью 1–1,5 млн тонн стали, потратив на него 250 млн долларов, что по тогдашнему валютному курсу было примерно эквивалентно 7 млрд рублей.

Финансирование проекта предполагалось вести за счет кредитов банков, стройка должна была стартовать уже в 2006 году.

Интересная деталь: Зубицкий не сделал будущее предприятие собственностью ПМХ, он вывел его в отдельное юридическое лицо. По всей видимости, он хорошо просчитал возможные риски, связанные c реализацией дорогостоящего проекта, и предпочел его обезопасить.

Конечно, сооружение нового завода не было начато в 2006 году.

Проект надолго затянулся и лишь в 2014 году в качестве генерального подрядчика был выбран австрийский концерн Strabag (имевший схожий опыт в строительстве для «Северстали» предприятия по выпуску сортового проката в Саратовской области), а поставщика металлургического и сопутствующего оборудования – немецкая SMS Group. На тот момент времени были проведены работы по расчистке и подготовке площадки под будущий гигант отечественной черной металлургии.

На первой очереди «Тулачермет-Стали» было намечено смонтировать конвертер, агрегат «печь-ковш», установку вакуумирования для внепечной обработки стали, шестиручьевую машину для непрерывного литья заготовок и два стана суммарной производительностью 1,5–1,7 млн тонн проката в год. Пилотную партию проката «Тулачермет-Сталь» должна была изготовить в 2016 году, сбыт должен был вестись в основном в Центральном федеральном округе.

В 2015 году ПМХ договорился с Газпромбанком о предоставлении кредита на 20 млрд рублей, и одновременно стало известно о желании организовать вторую очередь «Тулачермет-Стали».

Предполагалось установить слябовую и сортовую разливочные машины, позволяющие выпускать до 300 тыс. тонн листового и 200 тыс. тонн сортового нержавеющего проката (внутренний рынок столько нержавейки точно бы не поглотил).

Ориентировочно ее ввод мог бы состояться в 2019 году.

Гладко было на бумаге…

Проект создания «Тулачермет-Стали» шел вперед, вместе с ним возникали проблемы и скандалы. В 2017 году глава Тувы Шолбан Кара-оол взялся помочь 30 землякам, оставшимся без зарплаты за вахтовую работу на строительстве «Тулачермет-Стали».

Наняла их зарегистрированная в Новосибирске фирма «Ирбис», они потрудились, повкалывали и в канун Нового года получили билеты домой и клятвенное обещание произвести расчет с ними попозже.

Обещанных денег не дождались, и Шолбан Кара-оолу пришлось позвонить губернатору Тульской области Алексею Дюмину, попросив его лично разобраться в запутанной истории.

И мало кто задается банальным вопросом: необходимо ли рынку столь внушительное предприятие? С одной стороны, вроде бы не помешает – новый завод означает дополнительные рабочие места и налоговые поступления в бюджеты различных уровней.

С другой – мощности по выплавке стали и выпуску стальной продукции явно избыточны. Существующие в нашей стране предприятия могут спокойно изготавливать 10–12 млн тонн строительной арматуры, хотя ее потребление – 5–7 млн тонн.

У «Тулачермет-Стали» есть сильные конкуренты в лице «Евраза», группы НЛМК, «Северстали», «Мечела».

Еще «Тулачермет-Сталь» будет трудиться на благо метизников. «На сегодня порядка 530 тыс. тонн метизов в год импортируются, около 60 % этого объема – китайского производства.

В России сложилась такая ситуация, что качественной катанки – металлических прутков для последующего изготовления метизов – практически нет, она выпускается в небольших объемах. «Тулачермет-Сталь» будет производить сталь и прокат высокого качества, продукцию завода уже ожидают многие метизные предприятия страны.

С ее получением они смогут развивать направление производства метизов, замещать импорт», – заявил Сергей Фролов на вышеупомянутом конгрессе.

Идея разумная, однако достаточно ли у нас мощностей для выпуска 530 тыс. тонн импортозамещающих метизов? Вряд ли, иначе бы они не завозились из-за рубежа. Соответственно, не стоит ожидать быстрого подъема их производства в России.

И если же внутренний рынок стальной продукции будет стагнировать (подобного сценария исключать нельзя), то загрузка «Тулачермет-Стали» не будет находиться на том уровне, какого хочется семье Зубицких (Борис умер в 2017 году, его бизнесом владеют жена Галина и сын Евгений, продолживший дело отца). Сотрудников придется сокращать, задолженность возвращать бог знает сколько лет.

К сожалению, от ПМХ ответа на запрос «ФедералПресс» по поводу его долгов и перспектив «Тулачермет-Стали» не последовало.

Обработки стали

Карта сайта

При этом наблюдаются значительные искажения пространственной решетки, создается высокая плотность порогов дислокации, нарушается равенство межатомных сил и в стали накапливается значительная внутренняя потенциальная энергия. Сталь приобретает высокую твердость, но ее пластичность при этом падает. В зависимости от температуры нагрева стали различают следующие виды закалок.

Полная закалка — нагрев стали выше критической точки Ас3 на 30…50°С с последующим охлаждением со скоростью больше критической (рис.11.1). Структура стали при этом состоит из мелкоигольчатого мартенсита, а при со­держании углерода более 0,6%, кроме мартенсита, имеется небольшое количество остаточного аустенита. Пол­ная закалка применяется только для доэвтектоидных сталей.

При нагреве доэвтектоидных сталей между линиями Ас1 и Ас3 получается структура, состоящая из аустенита и феррита, и поэтому после закалки в этой области температур структура состоит из мартенсита и феррита.

Подобный технологический процесс термической обработки – брак производства.

Неполная закалка применяется для заэвтектоидных сталей; нагрев стали выше критической точки Ас1 на 30…50°С с последующей выдержкой и охлаждением со скоростью больше критической. Структура заэвтектоидной стали после неполной закалки состоит из мартенсита, вторичного цементита и остаточного аустенита.

Применение термической обработки стали: основные виды, плюсы и минусы

Термообработка металла является важной частью производственного процесса в цветной и чёрной металлургии. После этой процедуры материалы приобретают необходимые характеристики. Термообработку использовали довольно давно, но она была несовершенна. Современные методы позволяют достичь лучших результатов с меньшими затратами, и снизить стоимость.

Для придания нужных свойств металлической детали она подвергается термической обработке. Во время этого процесса происходит структурное изменение материала.

Металлические изделия, используемые в хозяйстве, должны быть устойчивыми к внешнему воздействию. Чтобы этого достичь, металл необходимо усилить при помощи воздействия высокой температуры. Такая обработка меняет форму кристаллической решётки, минимизирует внутреннее напряжение и улучшает его свойства.

Виды термической обработки стали

Термообработка стали сводится к трём этапам: нагреву, выдержке и быстрому охлаждению. Существует несколько видов этого процесса, но основные этапы у них остаются одинаковыми.

Выделяют такие виды термической обработки:

• Техническая (отпуск, закалка, криогенная обработка, старение).
• Термомеханическая, при которой используют не только высокую температуру, но и физическое воздействие на металл.
• Химико-термическая включает в себя термическую обработку металла с последующим воздействием на поверхность азотом, хромом или углеродом.

Отжиг

Это производственный процесс нагрева металла до заданной температуры, а затем медленного охлаждения, которое происходит естественным путём. В результате этой процедуры устраняется неоднородность металла, снижается внутреннее напряжение, и уменьшается твёрдость сплава, что значительно облегчает его переработку. Существует два вида отжига: первого и второго рода.

https://www.youtube.com/watch?v=x6-cKE1ePpY

При отжиге первого рода фазовое состояние сплава изменяется незначительно. У него есть разновидности:

• Гомогенизированный — температура составляет 1100−1200 °C, металл выдерживается от 7−14 часов в таких условиях.
• Рекристаллизационный — температура отжига 100−200 °C, эта процедура используется для клёпаной стали.

При отжиге второго рода происходит фазовое изменения металла. Процесс имеет несколько видов:

• Полный отжиг — металл нагревается на 25−40 °C выше критического значения для этого материала и охлаждается со специальной скоростью.
• Неполный — сплав нагревается до критической точки и долго остывает.
• Диффузионный — отжиг производится при температуре 1100−1200 °C.
• Изотермический — нагрев металла происходит как при полном отжиге, но охлаждение ниже критической температуры, остывание на открытом воздухе.
• Нормализованный — производится полный отжиг металла с остыванием на воздухе.

Криогенная обработка

Изменения структуры металла можно добиться не только высокой температурой, но и низкой. Обработка сплава при температуре ниже 0 °C широко применяется в разных отраслях производства. Процесс происходит при температуре 195 °C.

Плюсы криогенной обработки:

• Снижает количество аустенита, что придаёт устойчивость размерам деталей.
• Не требует последующего отпуска, что сокращает производственный цикл.
• После такой обработки детали лучше поддаются шлифовке и полировке.

Химико-термическая обработка

Химико-термическая обработка включает в себя не только воздействие с помощью высокой температуры, но и химическое. Результатом этой процедуры является повышенная прочность и износостойкость металла, а также придание огнестойкости и кислотоустойчивости.

Различают такие виды обработки:

• Цементация.
• Азотирование.
• Нитроцементация.
• Борирование.

Цементация стали — представляет собой процесс дополнительной обработки металла углеродом перед закалкой и отпуском. После проведения процедуры повышается выносливость изделия при кручении и изгибе.

Перед началом цементации производится тщательное очищение поверхности, после чего её покрывают специальными составами. Процедуру производят после полного высыхания поверхности.

Различают несколько видов цементации: жидкая, твёрдая, газовая. При первом виде используют специальную печь-ванную, в которую засыпают 75% соды, 10% карбида кремния, 15% хлористого натрия. После чего изделие погружают в ёмкость. Процесс протекает в течение 2 часов при температуре 850 °C.

Твёрдую цементацию удобно выполнять в домашней мастерской. Для неё используют специальную пасту на основе кальцинированной соды, сажи, щавелево-кислого натрия и воды. Полученный состав наносят на поверхность и ждут высыхания. После этого изделие помещают в печь на 2 часа при температуре в 900 °C.

При газовой цементации используют смеси газов, содержащие метан. Процедура происходит в специальной камере при температуре в 900 °C.

Азотирование стали — процесс насыщения поверхности металла азотом при помощи нагрева до 650 °C в аммиачной атмосфере. После обработки сплав увеличивает свою твёрдость, а также приобретает сопротивление к коррозии.

Азотирование, в отличие от цементации, позволяет сохранить высокую прочность при больших температурах. А также изделия не коробятся при охлаждении.

Нитроцементация стали заключается в обработке поверхности углеродом и азотом при высокой температуре с дальнейшей закалкой и отпуском. Процедура может осуществляться при температуре 850 °C в газовой среде. Нитроцементацию используют для инструментальных сталей.

При борировании стали на поверхность металла наносят слой бора. Процедура происходит при температуре 910 °C. Такая обработка используется для повышения стойкости штампового и бурового инструментов.

Термомеханическая обработка

При использовании этого метода применяют высокую температуру и пластическую деформацию. Различают такие виды термомеханической обработки:

• Высокотемпературная.
• Низкотемпературная.
• Предварительная.

При высокотемпературной обработке деформация металла происходит после разогрева. Сплав подогревают выше температуры рекристаллизации. После чего производится закалка с отпуском.

Высокотемпературная обработка металла:

• Повышает вязкость.
• Устраняет отпускную хрупкость.

Такой обработке подвергают конструкционные, инструментальные, углеродистые, пружинные, легированные стали.

При низкотемпературной обработке заготовку после охлаждения выдерживают при температуре ниже значения рекристаллизации и выше мартенситного превращения. На этом этапе делают пластическую деформацию. Такая обработка не даёт устойчивости металлу при отпуске, а для её осуществления необходимо мощное оборудование.

Для осуществления термомеханической обработки необходимо применять специальные приспособления для давления, нагрева и охлаждения заготовки.

Цветные металлы отличаются по своим свойствам друг от друга, поэтому для них применяют свои виды термообработки. Для выравнивания химического состава меди её подвергают рекристаллизационному отжигу. Латунь обрабатывают при низкой температуре (200 °C). Бронзу подвергают отжигу при температуре 550 °C. Магний закаляют, отжигают и подвергают старению, алюминий подвергают похожей обработке.

В чёрной и цветной металлургии широко применяются разные виды термической обработки металлов. Их используют для получения нужных свойств у сплавов, а также экономии средств. Для каждой процедуры и металла подбираются свои значения температуры.

Виды термообработки

Термическая обработка (термообработка) стали, цветных металлов — процесс изменения структуры стали, цветных металлов, сплавов при нагревании и последующем охлаждении с определенной скоростью.
Термическая обработка (термообработка) приводит к существенным изменениям свойств стали, цветных металлов, сплавов. Химический состав металла не изменяется.

Отжиг — термическая обработка (термообработка) металла, при которой производится нагревание металла, а затем медленное охлаждение. Эта термообработка (т. е. отжиг) бывает разных видов (вид отжига зависит от температуры нагрева, скорости охлаждения металла).

Какая обработка стальных изделий называется улучшением — Справочник металлиста

Термообработка металла является важной частью производственного процесса в цветной и чёрной металлургии. После этой процедуры материалы приобретают необходимые характеристики. Термообработку использовали довольно давно, но она была несовершенна. Современные методы позволяют достичь лучших результатов с меньшими затратами, и снизить стоимость.

Для придания нужных свойств металлической детали она подвергается термической обработке. Во время этого процесса происходит структурное изменение материала.

Металлические изделия, используемые в хозяйстве, должны быть устойчивыми к внешнему воздействию. Чтобы этого достичь, металл необходимо усилить при помощи воздействия высокой температуры. Такая обработка меняет форму кристаллической решётки, минимизирует внутреннее напряжение и улучшает его свойства.

Улучшение стали

Улучшение стали – комплекс операций по проведению термической обработки, в который включены закалка и высокий отпуск.  У обработанных деталей повышаются:

• прочность;
• пластичность;
• вязкость ударная;
• прочность усталостная;
• снижается порог хладноломкости.

Улучшение стали

Сущность процесса улучшения

Процессу улучшения подвергаются конструкционные улучшаемые стали трех категорий:

1. Углеродистые. Среднее содержание, которого находится в пределах от 0,25% до 0,6%.
2. Малолегированные. Средне суммарное содержание легирующих элементов не более 3%.
3. Среднелегированные. Количество вводимых элементов в пределах от 3% до 10%.

При закалке деталь подвергается нагреву до температуры на 30°С ниже чем в точке Ас1. На данном этапе необходимо обеспечить сквозную прокаливаемость. В детали преобладает внутренняя структура – мартенсит.

Структура улучшаемой стали

Высокий отпуск производится при температуре от 550°С до 650°С. За счет чего структура металла переходит в сорбит и получается однородной и мелкозернистой.

Максимального эффекта можно добиться если во время проведения закалки не образуется феррит и бейнит.

Термическое улучшение металлов позволяет менять такие показатели как:

1. Прочностные характеристики:
   1. ϬВ – предел прочности;
   2. Ϭ0,2 – предел текучести;
   3. KCU – ударная вязкость;

1. Характеристики пластичности:
   1. δ% — относительное удлинение;
   2. ψ% — поперечное сужение;
2. Усталостные характеристики:
   1. Ϭ-1 – усталостная прочность;
   2. Ψ-1 – предел усталости при кручении;
3. Твердость (НВ, HRC).

Технология проведения улучшения

При закалке, упрочнении, температура нагрева подбирается исходя из состава металла. Если для конструкционных среднеуглеродистых сталей ее можно подобрать согласно диаграммы железо-углерод, то для получения аустенита в металле содержащем легирующие элементы (хром, молибден, ванадий, никель и прочие) необходимо увеличить температуру нагрева.

Диаграмма Fe-C

Интенсивное охлаждение производится в двух средах: воде и масле. Охлаждению в воде подлежат углеродистые металлы, а в масле — легированные, так как водная среда может провоцировать образование внутренних трещин и деформаций.

Внутреннюю структуру мартенсит можно преобразовать средним или высоким отпуском. Температура проведения отпуска в значительной мере зависит от процентного содержания легирующих элементов.

Применение улучшения

После улучшения из углеродистых сталей производятся детали, на которые, которые требуют увеличенной прочности. Это детали типа вал, втулка, шестерня, зубчатое колесо, втулка. Использование углеродистых сталей обусловлено дешевизной изготовления и технологичностью.

Улучшение стали применяется при изготовлении червячного вала

Материалы с высоким содержанием углерода (60, 65) после улучшения используются для изготовления пружинных и рессорных изделий.

Введенные легирующие элементы позволяют изготавливать из этих сталей ответственные детали большего диаметра испытывающие более сильные нагрузки. После проведения термообработки у них сохраняется вязкость и пластичность с повышением прочности и твердости, а также понижается порог хладноломкости.

Механические свойства элементов конструкции зависят от однородности структуры металла, которая напрямую зависит от сквозной прокаливаемости, минимального диаметра. Данный параметр характеризует образование более половины мартенсита. Так в таблице приведены некоторые показатели, при которых выдерживается критический диаметр.

Как показывает практика, на прокаливаемость большое влияние оказывают легирующие элементы. Особенно это заметно при наличии никеля. Его присутствие позволяет закаливать детали большого диаметра. Так из стали 40ХН2МА можно выточить и подвергнуть термообработке ответственную деталь диаметром свыше 100 мм с сохранением приданных свойств по всему объему.

Хладноломкость

Отрицательные температуры способствуют переходу в хрупкое состояние, что сказывается на показателях пластичности и ударной вязкости. При воздействии динамических нагрузок низких температур детали разрушаются. При подборе материала, из которого будут изготовлены детали, работающие в экстремальных условиях, в первую очередь пользуются таким параметром, как хладноломкость.

Порог хладноломкости в зависимости от содержания никеля

График характеризует, что повышенное наличие никеля увеличивает порог хладноломкости. Также на это значение оказывает влияние молибден.

Мелкозернистая структура, получаемая при высоком отпуске способствует увеличению показателя хладноломкости.

Зависимость порога хладноломкости от размера зерна

График показывает зависимость от размера зерна:

1 – размер зерна 0,002-0,01 мм;

2 – размер зерна 0,05-0,1 мм.

Неправильный выбор материала для изготовления изделий, работающих в условиях крайнего севера и заполярья не раз приводил к катастрофическим последствиям. Например, вал, изготовленный из ст. 40 и прошедший улучшение в умеренном климате, работает не один год. А на Чукотке при морозе больше 50°С он сломается в первые месяцы эксплуатации.

Механические свойства после улучшения

У улучшаемых углеродистых сталей невысокая прокаливаемость. Поэтому стали с 30 по 50 используются для изготовления деталей диаметром не больше 10 мм. После улучшения для них характерны следующие параметры:

• ϬВ (предел прочности) — 600…700 МПа;
• KCU (ударная вязкость) – 0,4…0,5 МДж/м2;
• HRC (твердость) – 40…50.

Если элементу по условиям эксплуатации требуется большая поверхностная прочность, то его подвергают закалке токами высокой частоты (ТВЧ).

Для изделий диаметром более 30 мм для придания качеств, полученных улучшением применяются легированные металлы. При высокой скорости закаливания, большего критического диаметра наряду с мелким зерном, у них наблюдаются малые остаточные напряжения после ТО и высокая стойкость к отпуску.

Так, сплав железа, имеющий в своем составе хром и никель, после улучшения имеет следующие параметры:

• ϬВ (предел прочности) — 1020 МПа;
• Ϭ-1 (предел усталости) – 14 Мпа;
• ψ% (поперечное сужение) – 41%;
• HВ (твердость) – 241.

Кроме широко используемых легирующих элементов для измельчения зерна используют титан, ниобий и цирконий. Для повышения прокаливаемости применяют бор.

Улучшение стали при изготовлении деталей

Для примера можно рассмотреть маршрут изготовления детали шестерня из стали 40ХН. Для данного типа деталей требуются высокие значения твердости рабочей поверхности, а также хорошая пластичность и вязкость.

Технологический процесс выглядит так:

1. Получение заготовки объемной штамповкой.
2. Отжиг. Твердость НВ = 172…175.
3. Улучшение. Калить в масле при t = 820-840°С. Отпуск при t = 600-620°С. Твердость НВ = 241…244.
4. Механическая обработка.
5. Термическая обработка. Калить не глубже 3 мм. Затем низкий отпуск при t = 220°С. Твердость HRC 56…62.
6. Шлифование зубьев.

Выбирая режимы термической обработки при улучшении следует учитывать следующие факторы:

• степень легирования;
• диаметр и размер заготовки;
• переходы, являющиеся источниками напряжений;
• прилагаемые динамические нагрузки;
• условия работы;
• требуемая твердость.

Улучшаемые стали

Улучшаемые стали — это конструкционные материалы:

1. углеродистые;
2. малолегированные;
3. среднелегированные.

Легированные стали можно поделить на несколько категорий:

• хромистые;
• хромомарганцевые (хромансиль);
• никелесодержащие;
• с добавлением вольфрама и молибдена.

Особо стоит отметь плохую свариваемость улучшаемых металлов. Она производится при соблюдении некоторых мер, сохраняющих требуемые характеристики.

, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.