15 Глава 6. Термическая обработка

ЦЕЛЬ

После завершения этого раздела вы сможете:

• Правильно закалите инструментальную сталь и оцените свою работу.
• Правильно отпустите закаленный кусок инструментальной стали и оцените свою работу.
• Опишите надлежащие процедуры термообработки для других инструментальных сталей.

Безопасность

Для безопасной операции термообработки предлагаются следующие процедуры.

1. Носите термостойкую защитную одежду, перчатки, защитные очки и лицевой щиток, чтобы предотвратить воздействие горячих масел, которые могут обжечь кожу.

2. Перед розжигом печи убедитесь в наличии воздушных переключателей, вытяжных вентиляторов, автоматических запорных клапанов и других мер предосторожности.

3. Убедитесь, что охлаждающей жидкости достаточно для работы. Охлаждающая жидкость будет поглощать тепло, выделяемое металлом при его охлаждении, но при недостаточном количестве охлаждающей жидкости металл не будет охлаждаться с оптимальной скоростью.

4. Убедитесь, что в зонах закалки имеется достаточная вентиляция для поддержания желаемого уровня масляного тумана.

5. При розжиге печи следуйте инструкциям производителя.

6. Во время розжига печи, работающей на жидком или газовом топливе, НЕ стойте прямо перед ней.

7. Убедитесь, что закалочное масло не загрязнено водой. Взрывы могут быть результатом контакта влаги с закалочным маслом.

8. Перед извлечением материалов из емкости для жидкого науглероживания убедитесь, что щипцы не влажные и что они подходят для работы.

9. Убедитесь, что в охлаждающую жидкость добавлен соответствующий фунгицид или бактериальный ингибитор.

10. Когда закалочные баки не используются, всегда накрывайте их.

11. Используйте негорючий абсорбент для устранения утечек и разливов масла. Это нужно сделать немедленно.

12. По возможности следите за тем, чтобы инструменты, корзины, приспособления и рабочие зоны не были загрязнены маслом.

13. Перед перерывами и перед тем, как перейти к следующему заданию, тщательно мойте руки.

14. Если вы заметили или подозреваете какие-либо проблемы с кожей, сообщите об этом своему инструктору и обратитесь за медицинской помощью.

15. Не следует вдыхать пары расплавленной солевой ванны для науглероживания, так как угарный газ является продуктом процесса науглероживания.

16. Убедитесь, что в рабочей зоне хорошая вентиляция.

17. Остерегайтесь загрязнения кусками науглероженного металла.

18. Не носите пропитанную маслом одежду или оборудование в места, где есть еда или напитки.

19. Не принимайте пищу или напитки там, где используются или хранятся масла.

Процедура

Первое, что нужно знать при термообработке стали, — это температура ее закалки. Многие стали, особенно обычные инструментальные стали, имеют хорошо установленный диапазон температур для закалки. O-1 имеет температуру закалки 1450–1500 градусов по Фаренгейту.

Чтобы начать процесс:

1. Безопасность прежде всего. Температуры термообработки очень высокие. Для работы одевайтесь надлежащим образом и держите в чистоте пространство вокруг печи, чтобы не было риска поскользнуться или споткнуться. Кроме того, предварительно нагрейте щипцы, прежде чем брать нагретую часть образца.

2. Разогрейте печь до 1200 градусов по Фаренгейту.

3. Когда температура в печи достигнет 1200 градусов по Фаренгейту, поместите образец в печь. Поместите часть образца в центр печи, чтобы обеспечить равномерный нагрев. Закройте и подождите.

4. После помещения образца в печь нагрейте его до 1500 градусов по Фаренгейту. По достижении этой температуры немедленно начните выдержку от 15 минут до часа (время выдержки сильно зависит от толщины стали).

Таблица 1:Приблизительное время выдержки для закалки, отжига и нормализации стали

<тд>

Время нагрева до требуемой температуры (ч)

<тд>

Время замачивания (ч)

<тд>

от 0,06 до 0,12

<тд>

от 0,12 до 0,25

<тд>

от 0,12 до 0,25

<тд>

от 0,12 до 0,25

<тд>

от 0,25 до 0,50

<тд>

от 0,25 до 0,50

<тд>

от 0,50 до 0,75

<тд>

от 0,25 до 0,50

<тд>

от 0,75 до 1,25

<тд>

от 0,50 до 0,75

<тд>

от 1,25 до 1,75

<тд>

от 0,50 до 0,75

<тд>

от 1,75 до 2,25

<тд>

от 0,75 до 1,0

<тд>

2,25–2,75

<тд>

от 1 до 1,25

<тд>

от 2,75 до 3,50

<тд>

от 1 до 1,25

<тд>

от 3,50 до 3,75

<тд>

от 1 до 1,50

Толщина металла (дюймы)

до 1/8

от 1/8 до 1/4

от 1/4 до 1/2

от 1/2 до 3/4

3/4 к 1

от 1 до 2

от 2 до 3

от 3 до 4

от 4 до 5

от 5 до 8

Время выдержки – это время, в течение которого сталь выдерживается при заданной температуре, в данном случае 1500 градусов по Фаренгейту.

5. По истечении времени замачивания очень быстро, но осторожно достаньте образец щипцами. Поместите часть образца в бак с маслом для закалки. Во время закалки как можно больше перемещайте часть образца.

6. Как только образец будет закален примерно до 125 градусов по Фаренгейту, начните процесс отпуска. Чтобы закалить образец, его необходимо поместить в печь при температуре 375 градусов по Фаренгейту. Дайте ему пропитаться в течение 2 часов, затем извлеките часть образца и дайте ему остыть до комнатной температуры. Твердость образца теперь должна быть примерно 60 RC.

Аустенизация и воздушное охлаждение:

1. Эту термообработку обычно выполняет производитель, в результате чего она называется состоянием "как получено".
2. Чтобы достичь этого состояния, выполняется процесс, называемый нормализацией (также называемый термической историей). Нормализация стали 1045 обычно состоит из следующих этапов:
   1. Аустенизация:поместите сталь в печь при температуре 1562 °F в диапазоне аустенита и держите ее там в течение часа, пока металл не достигнет равновесной температуры и соответствующей структуры твердого раствора.
   2. Охлаждение на воздухе:достаньте сталь из печи и дайте ей остыть на воздухе до комнатной температуры.

Аустенизация и охлаждение в печи (отжиг):

1. Этот процесс также называется отжигом. Во время отжига сталь проходит следующие температурные режимы:
   1. Аустенизация:поместите сталь в печь при температуре 1562 °F в диапазоне аустенита и держите ее там в течение часа, пока металл не достигнет равновесной температуры и соответствующей структуры твердого раствора.
   2. Охлаждение в печи:медленное охлаждение стали в печи. Подождите, пока температура упадет с 1562 °F до 1292 °F в течение десяти часов.
   3. Охлаждение на воздухе:достаньте сталь из печи и дайте ей остыть на воздухе до комнатной температуры.

Аустенизация и закалка:

1. Аустенизация:поместите сталь в печь при температуре 1562 °F в диапазоне аустенита и держите ее там в течение часа, пока металл не достигнет равновесной температуры и соответствующей структуры твердого раствора.
2. Закалка:быстро выньте сталь из печи, погрузите ее в большую емкость с водой комнатной температуры и энергично перемешайте. При использовании стали 1045 в качестве закалочной среды используется вода комнатной температуры.

Гашение:быстро выньте материал из печи, погрузите его в большой резервуар с водой комнатной температуры и энергично перемешайте.

Для стали 1045 закалочной средой является вода комнатной температуры (для других сталей используются другие закалочные среды, такие как масло или рассол).

<сильный>4. Аустенизация, закалка и отпуск:

1. Аустенизация:поместите сталь в печь при температуре 1562 °F в диапазоне аустенита и держите ее там в течение часа, пока металл не достигнет равновесной температуры.
2. Закалка:быстро выньте сталь из печи, погрузите ее в большую емкость с водой комнатной температуры и энергично перемешайте.
3. Темперамент:
   1. Довести сталь до температуры отпуска и выдержать около 2 часов.
   2. Существует ряд различных температур отпуска. Для стали 1045 диапазон составляет от 392 до 932 °F.
   3. Разные температуры приводят к различиям в механических свойствах.
   4. Более низкие температуры повышают предел текучести, но снижают ударную вязкость и пластичность.
   5. Более высокие температуры снижают прочность, но повышают ударную вязкость и пластичность.
4. Охлаждение на воздухе:достаньте сталь из печи и дайте ей остыть на воздухе до комнатной температуры.