Вакуумный отжиг нержавейки

Отжиг стали

Ассортимент изделий из металла огромен и в каждом случае требуются определенные, часто специфические качества материала. Обеспечить полный перечень марок производитель не в состоянии.

Металлургические предприятия предлагают сырье, отвечающее ГОСТ, которое впоследствии дорабатывается на обрабатывающих производствах. Одна из ключевых операций — отжиг стали. На этой стадии металл приобретает необходимые технические свойства для последующей обработки.

Чтобы понять, что такое отжиг стали, необходимо понимать для чего он делается, и какие процессы при этом происходят.

Отжиг стали

Почему необходима термическая обработка металла

Операцию проводят с целью улучшения технологических качеств сырья. Ключевым фактором становится температура отжига стали, которую необходимо выдерживать определенное время. При этом достигаются следующие цели:

1. Снижение твердости. Качественные показатели после обработки позволяют существенно уменьшить трудозатраты, сократить время операций, используя более широкий перечень режущих инструментов.
2. Улучшение микроструктуры. Под действием высокой температуры в определенный временной промежуток происходят существенные изменения на молекулярном уровне. Полученная однородная структура стали после отжига оптимальна для последующих механических и физических операций.
3. Для снятия внутренних напряжений. В процессе первичной обработки на металлургических предприятиях в металле возникает дисбаланс кристаллической структуры. Правильно подобрав виды отжига стали, достигают необходимых характеристик металла для конкретного случая.

Иногда достаточен неполный отжиг стали для получения нужных технологических кондиций. В зависимости от желаемых качественных показателей металла могут использоваться сложные и длительные по времени режимы.

Полный отжиг стали может длиться более суток для габаритных изделий.

Большую часть этого времени занимают нагрев до нужной температуры и медленное остывание, регламентированное типом термической обработки при заданном стандарте.

Подробно режим отжига стали описан в специальной литературе. Некоторые операции предполагают соблюдение временного режима и точной температуры, вплоть да нескольких градусов.

Ориентироваться придется исключительно по цвету раскаленного металла.

Цвета каления стали

Сделать отжиг стали в домашних условиях можно по упрощенной схеме. Проконтролировать температуру предмета, нагретого газовой горелкой точно не получится. Регулировать режимы нагрева и остывания металла можно только примерно.

При обработке стали в домашних условиях сделать структурный анализ невозможно. Определяется температура неполного отжига только визуально. Целями в бытовых условиях становятся снижение прочности и повышение обрабатываемости изделия.

Микроструктура стали после отжига меняется и можно проводить дальнейшие операции.

Виды отжига

Принято делить эту операцию на два основных вида. Отжиг стали может быть 1-го и 2-го рода. В первом случае не происходит фазовой рекристаллизации, но металл приобретает нужные качества. Устраняются последствия механической обработки металла на прокатных станах, штампах.

Упрочнение поверхности стали после физического воздействия на металлургическом комбинате называют наклепом.

Главное назначение отжига стали 1-го рода — снижение прочности и повышение пластичности, необходимой для дальнейшей обработки. Частичная рекристаллизация снижает внутренние напряжения, что делает изделия более надежными и долговечными.

Отжиг стали 2-го рода характеризуется кардинальными изменениями структуры. Фазовая рекристаллизация достигается нагреванием металла выше критических точек и точным выполнением режима охлаждения по температуре и времени. Такие виды отжига и их назначение определяются производственными задачами для получения необходимых качеств металла.

Критические температуры являются серьезным фактором риска.  В ряде случаев, например, при пережоге, возникают необратимые изменения в структуре. Такой металл отправляется на переплавку.

Термообработка, отжиг и нормализация сталей сложный процесс дающий возможность получить из исходного сырья продукцию, отвечающую по заданным характеристикам запросы производителей конечных изделий.

Полный, неполный отжиг

Применяют термическую обработку для достижения необходимых качеств металла. Цель отжига стали определена как получение заданных технологических свойств. Они могут быть как общими, так и достаточно специфичными.

Так неполный отжиг заэвтектоидной стали допустим при изготовлении конструкционных элементов, но при производстве деталей с заданными характеристиками будет недостаточен. Изменения структуры металла в обоих типах обработки различны. Играет роль не только время отжига стали, но и температура.

Важным фактором успешного решения задачи является и режим охлаждения.

Полный отжиг стали

При неполном отжиге стали температура не достигает верхней критической точки. Менее жестки и требования по выдержке времени охлаждения. Выполняя полный отжиг сталей, металл разогревают выше критической точки.

Затем выдерживают указанное время и точно выполняют график охлаждения. При термообработке, отжиге важно учитывать марку сырья, твердость, химический состав, поскольку технология и режимы определяются нормами ГОСТ.

Изотермический отжиг

Этот вид обработки применяется главным образом для легированных сплавов. Изометрический отжиг стали заключается в нагревании металла до аустенитного состояния с последующим ускоренным охлаждением до 660-680° C. Затем заготовку выдерживают при этой температуре, пока аустенит не превратится в перлит. После этого металл охлаждают на воздухе естественным способом.

Это самый быстрый и эффективный способ повысить пластичность металлов с высоким содержанием хрома.

Высокотемпературный отжиг нержавеющей стали и некоторых других конструкционных, инструментальных сплавов делается таким способом. Подобная технология позволяет снизить твердость легированных материалов до уровня, позволяющего эффективно обрабатывать впоследствии заготовку на металлорежущем оборудовании.

Эффективна эта методика для обработки небольших изделий, штамповок, инструментальных заготовок.

Изотермический отжиг имеет небольшой по времени технологический цикл, однако достаточно эффективный для решения многих производственных задач.

Диффузионный отжиг

Согласно отраслевым нормам, этот вид термообработки можно отнести к экстремальным. Металл нагревается до максимально возможной температуры, превышающей критические точки. Технология часто применяется для сплавов со сложными и легкоплавкими соединениями.

При этом структура заэвтектоидной стали после отжига становится менее твердой и значительно пластичнее, что позволяет использовать широкий набор приемов для дальнейшей обработки.

Метод требует полного контроля и соблюдения технологии, поскольку высоки риски перегрева и пережога, что может привести частично или полностью к утрате необходимых качеств и такой металл к дальнейшим операциям будет непригоден. Точная температура полного отжига доэвтектоидной стали и других марок металла есть в специальных справочниках.

Диффузионный отжиг стали

Правильно выполненная термообработка позволяет получить:

• равновесный химический состав;
• рост зерна;
• растворение избыточных фаз;
• образование, рост пор.

Последний пункт является побочным эффектом, относится к дефектам и при производстве стараются избегать возникновения этого явления. Технология отжига стали этим методом требует навыков и знаний, понимания разницы между отдельными видами и марками металла.

Рекристаллизационный отжиг

Методика, позволяющая избавиться от многих нежелательных качеств металла. Рекристаллизационный отжиг стали проводят с целью снять наклеп и другие последствия после некоторых механических операций. Технология применяют для обработки:

• листового проката;
• проволоки;
• прутков;
• труб;
• штамповки.

После рекристаллизационного отжига стали металл приобретает необходимые характеристики для получения изделий с заданными качествами.

Выбор технологии определяется химическим составом. При процедуре материал нагревают до значений, превышающих температуру кристаллизации не менее чем на 100-200° C. Необходимые свойства появляются в разной степени в зависимости от вида обработки. Чаще используют полный отжиг. При этом структурные изменения более существенные. В ряде случаев достаточен неполный отжиг.

Температурные зоны для рекристаллизационного отжига

Особенности отжига различных видов стали

Все термические операции с металлом проводят в строгом соответствии с предписанными требованиями к каждой марке. Определяющим значением становится содержание углерода, других металлов в составе сплава. Фактором, влияющим на твердость после отжига стали, является время выдержки в печи и режим охлаждения.

Для того чтобы точно выполнить условия охлаждения часто используются 2 печи. В одной поддерживается максимальная температура, а во второй изделие выдерживают необходимое количество времени до завершения внутренних структурных процессов.

Так температура отжига нержавеющей стали в первой камере может превышать 1000° С, а потом изделия выдерживают несколько часов при 900° С и охлаждают до 300° С со скоростью 50-100° С в час. Дальнейшее охлаждение проводится на воздухе.

Режимы отжига быстрорежущих сталейРежимы отжига углеродистых инструментальных сталейРежимы отжига легированных инструментальных сталей

Значительную долю в общем объеме термообработки занимают доэвтектоидные стали. углерода в них менее 0, 8%.

Структуру составляют феррит и перлит, поэтому в большинстве случаев достаточно провести неполный отжиг доэвтектоидных сталей, что снизит твердость и повысит пластичность. Низкоуглеродистые сплавы используются в больших объемах в строительстве, в конструкциях, возводимых в народном хозяйстве.

Однако в отдельных случаях требования к структуре металла более жесткие. Тогда необходимо проводить полный отжиг доэвтектоидных сталей для снятия напряжений и получения равновесной структуры с заданными качествами. Применяемый способ выбирается, опираясь на требования производителей, возможности имеющегося обрабатывающего оборудования.

В технической документации обозначены температуры и время, необходимое при отжиге, для достижения качеств получаемых закалкой и отпуском.

Получаемая структура при отжиге и другие показатели строго регламентированы и в домашних условиях практически невыполнимы. Однако добиться изменения структурного строения, сделать металл мягким и податливым своими руками можно. Качество отожженной стали для бытового применения будет достаточным.

Для домашнего мастера не важно, эвтектоидного или аустенитного класса сплав у обрабатываемой детали.

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

Технология вакуумной термической обработки

До сих пор, на многих машиностроительных предприятиях, применяется классическая технология улучшения стальных изделий. Она представляет собой нагрев под закалку в окислительной или защитной атмосфере, охлаждение деталей в воде, масле или полимере и последующий отпуск в печах с окислительной атмосферой.

На выходе получаются изделия с короблением поверхности до 0,2 мм. и чёрной пленкой, которая является результатом образования оксидов на металле. У таких деталей одна дорога — в цех механической доводки геометрии поверхностей. Избежать образования окислов на поверхности можно, используя защитные атмосферы эндо- и экзогаза, азота и др.

Но коробление всегда будет являться обязательным атрибутом нагрева и закалки сталей.

Современные технологии позволяют значительно уменьшить изменения геометрических размеров поверхностей, используя более плавный нагрев деталей и используя в качестве закалочных сред более мягкие охладители. Это достигается при вакуумном нагреве с охлаждением в потоке газа.

Снижение давления до уровня ≤ 5 x 10−5 атм., приводит к тому, что количество оставшегося кислорода в рабочем пространстве печи снижается и нагрев в такой атмосфере происходит без образования окислов на поверхности деталей.

Более высокой чистоты термообработки можно достичь при подготовке поверхности деталей — предварительном обжиге, для максимального удаления влаги с поверхности, если такая имеется.

Для этого детали пропускают через печь предварительного окисления с температурой около 600 оС, когда еще обезуглероживание не начинается. Как правило, такая печь предусмотрена в линии вакуумной термообработки.

Она имеет еще одно назначение — обезуглероживание поверхности перед цементацией. По утверждению зарубежных коллег, предварительное обезуглероживание поверхности стали увеличивает скорость цементации на несколько десятков процентов.

В вакууме теплообмен осуществляется за счет излучения, так называемый радиационный нагрев. Но он происходит эффективно лишь тогда, когда излучение становится видимым, т.е.

при температурах, превышающих 600 оС. При более низких температурах для ускорения нагрева используют специальный газ-заполнитель рабочего пространства печи, например азот.

При использовании такого газа, время нагрева сокращается на треть.

Также газ-заполнитель может использоваться в качестве закалочной среды и среды для отпуска, т.е. все операции закалки (нагрев под закалку и закалка) могут производиться на одном и том же технологическом оборудовании — вакуумной печи.

Закалочные среды, используемые при вакуумной термообработке

В случае закалки, интенсивность охлаждения должна обеспечить требуемый уровень упрочнения с учётом легирования стали, размеров обрабатываемых изделий и их массой в загрузке. При этом коробления изделий должны быть минимальны.

Интенсивность охлаждения принято оценивать коэффициентом теплоотдачи α, имеющим размерность Вт/м2К (количество тепла, теряемых единицей площади поверхности, при снижении её температуры на один оК).

Коэффициенты теплоотдачи для разных закаливающих сред:

— Циркулирующий газ — 100-150 Вт/м2К

— Сжатый газ — до 1000 Вт/м2К

— Спокойное масло (80оС) — 1000-1500 Вт/м2К

— Циркулирующее масло (80оС) — 1800-2200 Вт/м2К

Возрастание коэффициента теплоотдачи, при использовании газа, может быть достигнуто за счёт увеличения давления охлаждающей среды. Конечно нужно понимать, что не все стали можно закалить газом. Вакуумное оборудование позволяет производить закалку как в потоке газа, так и в масле.

При выборе охлаждающей среды следует учитывать взаимное расположение с-кривой стали и скорости охлаждения среды. Из-за того, что производители вакуумного термического оборудования не работают с водяными закалочными баками, все низкоуглеродистые стали, к сожалению, остаются «за бортом» высоких технологий вакуумной закалки.

Конечно их можно упрочнить частичной закалкой в масле, но присутствие перлитных составляющих в структуре мартенсита не вызывает доверия к долговечной работе этих деталей.

Наиболее дешевой охлаждающей средой для вакуумной закалки является азот. Для проведения качественных процессов нагрева и закалки необходимо использовать азот повышенной чистоты.

При циркуляции в рабочем пространстве со скоростью 60-80 м/с коэффициент теплоотдачи будет составлять примерно 350-450 Вт/м2K. Более высокий коэффициент теплоотдачи имеет гелий, но он имеет более высокую стоимость.

Все применяемые при вакуумной закалке среды, можно расположить по мере возрастания охлаждающей способности следующим образом:

азот (1 атм) — азот (10 атм) — гелий (10 атм) — гелий (20 атм) — масло

Охлаждающая способность сжатых гелия и азота приближается к охлаждающей способности масла. Недостатком гелия является его высокая стоимость. Данная проблема решается  использованием рациональных схем введения гелия в печь, в том числе предусматривающих многократное использование одних и тех же порций газа.

Подведем итог. Преимущества вакуумной термообработки на лицо: отсутствие окисления и обезуглероживания, снижение степени коробления деталей (даже при закалке в масле), высокая гибкость оборудования, увеличение производительности процесса, высокая экологичность и безопасность процессов, повышение культуры термических производств.

Вакуумный отжиг нержавейки

Под вакуумной термообработкой понимается ряд технологических операций, проводимых в вакуумной печи над деталью с целью изменения её внутренней (или поверхностной) структуры и получения заданных качеств.

Благодаря вакуумной среде минимизирован риск окисления детали. В процессе вакуумной термообработки варьируется температура (например, ступенчатый нагрев/охлаждение), вакуум, напуск определенных газов и время выдержки каждой из стадий.

Наиболее часто используемыми процессами являются:

• цементация;
• азотирование;
• отжиг;
• закалка;
• отпуск;
• старение.

Как правило, данные процессы проходят при температурах до 1000 °C (в некоторых случаях и выше) в специальных вакуумных печах. Нагрев в таких печах осуществляется за счёт термосопротивления нагревательных элементов или индуктивно.

На сегодняшний день, вакуумная термообработка стала альтернативой традиционным технологиям термообработки, таких как закалка в масле или соляных ваннах, термообработка в среде инертного/защитного газа.

В традиционных процессах, без использования вакуума, на поверхностях деталей могут образовываться окислы и другие нежелательные образования. В ряде случаев, для ответственных задач (например, изготовления деталей для космических применений), вакуумная термообработка не имеет аналогов.

Отжиг в вакууме

Отжиг — это один из видов термообработки, сочетающий нагрев до определенной температуры, выдержку и охлаждение.

Специфика отжига в вакууме состоит в удалении кислородной атмосферы, способной окислять поверхности отжигаемых деталей.

Процесс отжига обычно используется для получения мягкой структуры изделия или полуфабрикатов и оптимизации последующих процессов (машинная обработка, формовка). Параметры зависят от материала и желаемой структуры.

Закалка в вакуумной печи

Процесс закалки — это тип термообработки, заключающийся в нагреве материала выше определенной критической температуры с последующим быстрым охлаждением. Для проведения закалки в вакуумной печи процесс, как правило, проводят в две стадии: 1) нагрев под вакуумом, 2) подача холодного газа (азот, гелий, водород) до заданного давления (например, до 20 бар).

Цементация

Одним из наиболее важных процессов является цементация. После предварительного вакуумирования, детали нагреваются до 900 — 1000 °C, при этом в печь дозируется специальный углеродосодержащий газ (пропан, бутан, пары жидких углеводородов и т.д.). Газ подвергается крекингу на поверхности детали с образованием плёнки углерода, который реагирует с поверхностью детали.

После завершения этого процесса детали проходят закалку для получения соответствующих качеств. Результатом является более высокая устойчивость к напряжению и трению на поверхности детали. Сердцевина детали остается более мягкой, что позволяет детали переносить более высокие напряжения в течение всего срока службы. Например, все детали коробок передач проходят эту обработку.

Требования к вакуумным насосам для термообработки

На выбор вакуумного насосного оборудования влияет ряд факторов:

• материал нагревательных элементов и реторты печи (так например, в вакуумных печах с графитовыми нагревательными элементами нельзя достичь вакуума выше 10-3 мм рт.ст.) даже при использовании высоковакуумных насосов;
• объём и величина натекания камеры;
• уровень вакуума;
• допустимость следов углеводородов или безмасляный вакуум.

Наиболее типичными насосами для комплектации вакуумных печей являются: пластинчато-роторные насосы, турбомолекулярные насосы, диффузионные насосы, откачные станции Рутса.

Фланец нержавейка. Особенности термической обработки нержавеющих фланцев

Фланец нержавейка — нержавеющие стали 12Х18Н10Т, 08Х18Н10Т, 10Х17Н13М2Т, 06ХН28МДТ являются высоколегированными, поэтому для придания фланцам требуемых или заданных механических свойств, термообработка выполняется в различных режимах.

Для деталей трубопроводов из углеродистой стали и фланцев из нержавеющей стали различие в термической обработке состоит в выборе различных температур и скорости нагрева, длительности выдержки фланцев в печи при этих температурах и способе дальнейшего охлаждения нержавеющих фланцев.

Вообще, фланцы из высоколегированных сталей (например, фланцы 08Х18Н10Т) менее теплопроводны по сравнению с углеродистыми (фланцы 09Г2С). Это необходимо учитывать и особенно осторожно нагревать детали трубопроводов из стали, содержащей такие элементы, как вольфрам и титан. Летучесть и способность к выгоранию таких легирующих добавок при нагреве и плавке значительна.

Вакуумный отжиг нержавейки — Справочник металлиста

• 1 Отжиг стали
• 2 Закалочные вакуумные печи
  • 2.1 Цена на закалочные печи
  • 2.2 Тип E
  • 2.3 Печь для закалки металла по выгодной цене
  • 2.4 Тип RD, с фронтальной загрузкой с цилиндрической камерой нагрева из графита
  • 2.5 Тип IKU *2PLUS*
  • 2.6 Тип M
  • 2.7 Тип МЕ, с цельнометаллической камерой нагрева
  • 2.8 Тип B8_T, вакуумная печь для термической обработки при высокой температуре
  • 2.9 Тип VSE8_T, вертикальная вакуумная печь для термической обработки при высокой температуре
  • 2.10 Тип BMICRO, компактная вакуумная печь для промышленных и лабораторных применений
  • 2.11 Тип B5_T, вакуумная печь для термической обработки при высокой температуре
  • 2.12 Тип B5_TН, вакуумная печь для закалки на масло при высокой температуре
  • 2.13 Тип B6_TН, универсальная многофункциональная вакуумная печь для термической обработки при высокой температуре
  • 2.14 Тип P16_TH, многофункциональная вакуумная печь высокой температуры для закалки маслом и цементации
  • 2.15 Тип V6_TH, двухкамерная вертикальная вакуумная печь для закалки на масло
  • 2.16 Тип BA5_, вакуумная печь для пайки алюминия
  • 2.17 Тип B5_R, вакуумная печь для термической обработки при низкой температуре
  • 2.18 Станки от компании «СМК»:
• 3 Как закалить нержавейку в домашних условиях: видео, советы, нюансы
• 4 Технология вакуумной термической обработки
• 5 Особенности закалки нержавейки в домашних условиях

Ассортимент изделий из металла огромен и в каждом случае требуются определенные, часто специфические качества материала. Обеспечить полный перечень марок производитель не в состоянии.

Металлургические предприятия предлагают сырье, отвечающее ГОСТ, которое впоследствии дорабатывается на обрабатывающих производствах. Одна из ключевых операций — отжиг стали. На этой стадии металл приобретает необходимые технические свойства для последующей обработки.

Чтобы понять, что такое отжиг стали, необходимо понимать для чего он делается, и какие процессы при этом происходят.

Отжиг стали

Печи отжига

Печи отжига – универсальные установки, которые могут использоваться для других видов термической обработки. Производители электрических печей для отжига ориентируются при изготовлении оборудования на техническое задание, предоставленное заказчиком.

Различают основные типы печей отжига, которые используются в различных сферах:

1. Печь для отжига металла. Оборудование широко применяется в металлургии. Различные требования к материалам обуславливают наличие на предприятиях установок нескольких типов: камерные, колпаковые и другие.
2. Печь для отжига проволоки. Зачастую процесс производится в оборудовании шахтного типа. Смотанную проволоку обрабатывают температурой в течение определенного времени, заданного программой печи. После охлаждения проволока приобретает свои качества прочности и пластичности одновременно.
3. Печь для отжига стали. Нашли применение в тяжелой промышленности. Обработка различных видов стали производится с отличными параметрами. Обработанный материал применяют для производства качественных деталей в машиностроении, авиационной промышленности, металлургии.
4. Вакуумная печь для отжига. Установка позволяет производить операции в условиях вакуума или разреженного газа. Это обуславливает отсутствие нежелательных примесей и окисления материала. Применяется в различных отраслях промышленности.
5. Печь непрерывного отжига. Применяется для производства цельных листов металла. Способствует приобретению материалом требуемых параметров. Твердость обрабатываемого сырья определяется выбранным режимом отжига.
6. Печь светлого отжига. Применяется при производстве изделий, которые миновали процесс окисления. Оборудование представляет собой закрытую установку, в которой находится контролируемая атмосфера. Она позволяет обрабатывать металл в ограниченных требованиями условиях.
7. Колпаковая печь отжига. Используется в промышленном производстве небольших изделий и деталей. Также нашла применение при изготовлении рулонов листового материала. Отличительной чертой установки служит широкий диапазон температур, а также возможность отжига без окисления металла.
8. Печь для отжига с выкатным подом. Предназначена для обработки больших изделий или емкостей с крупной партией изделий с небольшими габаритами. Рабочая камера установки имеет горизонтальную расположенность.
9. Вакуумная печь для отжига стали. Используется для производства чистого материала без примесей и окислов. Изделия не требуют дополнительных операций на поверхности, которая отличается гладкостью и прочностью.
10. Печь для отжига в азоте. Применяются для обработки стали в герметичной камере. Использование азота в качестве восстановительной среды позволяет предотвратить обезуглероживание обрабатываемого материала. Такой способ отжига зачастую распространен в колпаковых печах.

Купить печи для отжига можно в специализированных компаниях, сотрудничающих с производителями. В зависимости от габаритов, необходимых параметров установки цена на вакуумную печь для отжига колеблется в широком диапазоне.

Печи для отжига изготавливаются не только для работы с металлическими изделиями. Производятся установки для термической обработки стекла и других материалов.

Наиболее распространен в промышленности в качестве сырья металл, поэтому производители ориентируются на этот спрос.

Производители печей светлого отжига предлагают оборудование, в котором присутствует возможность установить такие параметры и условия процесса, при которых поверхность обрабатываемого материала не будет взаимодействовать с внешними элементами.

Вакуумные печи для отжига

В условиях вакуума возможно более быстрое достижение температуры кипения и плавления.

Вакуумный отжиг происходит путем нагрева обрабатываемого сырья до критических точек температурного режима и выше них.

После действия температуры в течение определенного времени производится плавное остужение детали. Такая обработка обуславливает равномерность структуры изделия не только снаружи, но и в сечении.

В вакууме возможна процедура дегазации, которая обеспечивает улучшение всех характеристик заготовки. Вакуумные печи для отжига обеспечивают откачку воздуха в рабочем объеме, а также температурный режим от 700°С.

Оборудование дополнительно оснащено специальным водяным охлаждением принудительного характера.

Вакуумный отжиг нержавейки — Справочник металлиста

• 1 Отжиг стали
• 2 Закалочные вакуумные печи
  • 2.1 Цена на закалочные печи
  • 2.2 Тип E
  • 2.3 Печь для закалки металла по выгодной цене
  • 2.4 Тип RD, с фронтальной загрузкой с цилиндрической камерой нагрева из графита
  • 2.5 Тип IKU *2PLUS*
  • 2.6 Тип M
  • 2.7 Тип МЕ, с цельнометаллической камерой нагрева
  • 2.8 Тип B8_T, вакуумная печь для термической обработки при высокой температуре
  • 2.9 Тип VSE8_T, вертикальная вакуумная печь для термической обработки при высокой температуре
  • 2.10 Тип BMICRO, компактная вакуумная печь для промышленных и лабораторных применений
  • 2.11 Тип B5_T, вакуумная печь для термической обработки при высокой температуре
  • 2.12 Тип B5_TН, вакуумная печь для закалки на масло при высокой температуре
  • 2.13 Тип B6_TН, универсальная многофункциональная вакуумная печь для термической обработки при высокой температуре
  • 2.14 Тип P16_TH, многофункциональная вакуумная печь высокой температуры для закалки маслом и цементации
  • 2.15 Тип V6_TH, двухкамерная вертикальная вакуумная печь для закалки на масло
  • 2.16 Тип BA5_, вакуумная печь для пайки алюминия
  • 2.17 Тип B5_R, вакуумная печь для термической обработки при низкой температуре
  • 2.18 Станки от компании «СМК»:
• 3 Как закалить нержавейку в домашних условиях: видео, советы, нюансы
• 4 Технология вакуумной термической обработки
• 5 Особенности закалки нержавейки в домашних условиях

Фланец нержавейка. Особенности термической обработки нержавеющих фланцев

Фланец нержавейка — нержавеющие стали 12Х18Н10Т, 08Х18Н10Т, 10Х17Н13М2Т, 06ХН28МДТ являются высоколегированными, поэтому для придания фланцам требуемых или заданных механических свойств, термообработка выполняется в различных режимах.

Для деталей трубопроводов из углеродистой стали и фланцев из нержавеющей стали различие в термической обработке состоит в выборе различных температур и скорости нагрева, длительности выдержки фланцев в печи при этих температурах и способе дальнейшего охлаждения нержавеющих фланцев.

Вообще, фланцы из высоколегированных сталей (например, фланцы 08Х18Н10Т) менее теплопроводны по сравнению с углеродистыми (фланцы 09Г2С). Это необходимо учитывать и особенно осторожно нагревать детали трубопроводов из стали, содержащей такие элементы, как вольфрам и титан. Летучесть и способность к выгоранию таких легирующих добавок при нагреве и плавке значительна.

Критические температуры легированных сталей и их связь с отжигом, нормализацией и закалкой нержавеющих фланцев

Критические температуры у одних легированных сталей выше, у других – ниже. Соответственно, выбор температур термической обработки, как уже сказано, производится в зависимости от содержания в стали легирующих элементов.

Все легирующие элементы можно разбить на две группы:

• элементы, повышающие критические точки Ас1 и Ас2, а следовательно, и температуры нагрева при термической обработке (отжиге, нормализации и закалке),
• элементы, понижающие критические точки.

К первой группе элементов относятся Ci, V, W, Si, Mo, Ti, Nb и другие элементы. В связи с этим отжиг, нормализация и закалка фланцев из таких сталей, содержащих перечисленные элементы, производится при более высоких температурах, чем отжиг, нормализация и закалка фланцев из углеродистых сталей. Ко второй группе элементов относятся Mn, Ni и другие.

Рост аустенитного зерна материала фланцев нержавеющих

Помимо критических точек при выборе температуры термической обработке фланцев, имеет значение склонность аустенитного зерна к росту.

Все легирующие элементы, за исключением марганца, препятствуют росту аустенитного зерна при нагреве заготовок фланцев. Особенно сильное влияние на уменьшение роста аустенитного зерна оказывают элементы, образующие в сталях карбид (хром, молибден, вольфрам, ванадий, титан); карбиды их располагаются по границам зерна и затрудняют его рост при нагреве кольцевой заготовки фланца.

Таким образом, легированные стали (за исключением марганцовистых) при термической обработке не склонны к перегреву; нагревать такие заготовки можно до более высоких температур, чем углеродистые стали.

Выдержка заготовок нержавеющих фланцев

Время выдержки устанавливается несколько большее, чем для фланцевых заготовок из углеродистых сталей, так как легированная сталь обладает худшей теплопроводностью и полный прогрев фланцевых изделий требует большего времени. Кроме того для получения лучших механических свойств нержавеющих воротниковых фланцев необходима выдержка для того, чтобы полностью растворились легированные карбиды в аустените.

Скорость охлаждения при термической обработки устанавливается в соответствии с устойчивостью переохлажденного аустенита и величиной критической скорости закалки. Практически это приводит к тому, что многие легированные стали закаливаются на мартенсит в масле при меньшей скорости охлаждения, чем углеродистая сталь.

Легированная сталь обладает большей прокаливаемостью. Чем выше степень легированности сталей, тем более глубокой прокаливаемостью они обладают.

Отпуск заготовок фланцев из нержавейки

Легирующие элементы в стали влияют на устойчивость мартенсита при отпуске. Например, в инструментальных сталях карбидообразующие элементы вольфрам, молибден, ванадий и хром способствуют образованию красностойкого мартенсита.

Благодаря этому высокая твердость стали сохраняется до температур 560-600 градусов С, тогда как мартенсит углеродистой стали начинает распадаться при 200-240 градусов С, что снижает твердость стали. Высокая красностойкость – весьма ценное свойство инструментальной стали.

Режущий инструмент в процессе обработке фланцевой заготовки нагревается и если сталь не красностойкая, она теряет твердость и режущие свойства.

Кроме перечисленных особенностей, при отпуске заготовок фланцев из нержавеющей стали можно наблюдать явление отпускной хрупкости, то есть понижение ударной вязкости, происходящее несмотря на уменьшение твердости.

Причиной отпускной хрупкости нержавеющих фланцев является выделение хрупких фаз по границам зерен таких широко распространенных нержавеющих сталей, как хромистые, хромоникелиевые и другие.

Можно полностью избежать отпускной хрупкости, охлаждая такую заготовку фланца после отпуска не на воздухе, а в масле (фланцы больших диаметров и больших давлений – даже в воде), а так же применяя хорошо раскисленную сталь или другие марки стали, содержащие молибден или вольфрам, препятствующие выделению хрупких фаз.

Отметим, наконец, еще одну важную особенность термической обработки заготовки воротниковых или плоских фланцев из нержавеющих сталей.

Так как аустенит имеет невысокую твердость (НВ 170-220), закаленная сталь обладает несколько меньшей твердостью и пониженной износоустойчивостью. Значительного превращения остаточного аустенита в мартенсит отпуском добиться не удается.

Заключение

Исследования, проведенные российскими учеными, а так же многолетний опыт производства фланцев из нержавеющей стали на предприятии ООО «Инженерный Союз», показали, что превращение остаточного аустенита в мартенсит можно достигнуть глубоким охлаждением до 65-70 °С. После выдержки фланцевых изделий при низких температурах в течении 1…2 часов в их структуре происходит полное превращение остаточного аустенита в мартенсит, и твердость, а вместе с ней и износоустойчивость изделий, повышаются. 

Список литературы