Технология термообработки сортового проката общего назначения.

Технология термообработки слитков и непрерывнолитых заготовок.

Строение слитка. Структура литого слитка состоит из трех основных зон. Первая зона - наружная мелкозернистая корка, состоящая из дезориентированных мелких кристаллов - дендритов. При первом соприкосновении со стенками изложницы в тонком прилегающем слое жидкого металла возникает резкий градиент температур и явление переохлаждения, ведущее к образованию большого количества центров кристаллизации. В результате корка получает мелкозернистое строение. Вторая зона слитка - зона столбчатых кристаллов. После образования самой корки условия теплоотвода меняются, градиент температур в прилегающем слое жидкого металла резко уменьшается и, следовательно, уменьшается степень переохлаждения стали. В результате из небольшого числа центров кристаллизации начинают расти нормально ориентированные к поверхности корки столбчатые кристаллы. Третья зона слитка - зона равноосных кристаллов. В центре слитка уже нет определенной направленности отдачи тепла. В результате этого процесса образуется равноосная структура. Зародышами кристалла здесь являются обычно различные мельчайшие включения, присутствующие в жидкой стали, или случайно в нее попавшие, или не растворившиеся в жидком металле. В зоне столбчатых кристаллов металл более плотный, он содержит меньше раковин и газовых пузырей. Однако места стыка столбчатых кристаллов обладают малой прочностью.Цели термообработки стальных слитков.Термическая обработка слитков преследует следующие цели: 1) снижение внутренних напряжений для предупреждения образования трещин при хранении слитков на промежуточных складах и при перевозке в передельные цехи; 2) снижение твердости для обдирки слитков с целью устранения поверхностных дефектов; 3) уменьшение дендритной ликвации. Режим отжига слитков.Слитки из быстрорежущих высокохромистых сталей ледебуритного класса, из хромистых нержавеющих сталей и некоторые инструментальные стали подвергают полному отжигу, т.е. отжигу с фазовой перекристаллизацией. Отпуск конструкционных и легированных сталей.Слитки легированных конструкционных сталей перлитного, перлитно-мартенситного и мартенситного классов подвергают высокому отпуску.Гомогенизирующий ступенчатый отжиг стали.Гомогенизирующему отжигу подвергают только слитки из высоколегированных сталей и сталей, предназначенных для высокоответственных изделий. Отжиг проводят как холодных, так и горячих слитков. Температуры нагрева при гомогенизирующем отжиге обычно выбирают в пределах 1100–1170 С. Наиболее значительное выравнивание химического состава происходит в первые 8– 10 ч выдержки. Обычно продолжительность выдержки при этой температуре гомогенизирующего отжига составляет 8–15 ч, а затем производится охлаждение с печью до 800–820 С, после чего – на воздухе. Поскольку максимальная температура при гомогенизации ограничивается опасностью плавления наиболее легкоплавких участков, которые находятся в межосных участках дендритов, проводят двухступенчатый отжиг. В процессе начальной гомогенизации происходит обеднение этих участков легкоплавкими примесями, что дает возможность повысить температуру отжига на следующей ступени. Таким образом, температура отжига на конечной ступени может быть значительно выше, чем при обычном одноступенчатом отжиге. Это позволяет получить более однородную структуру, уменьшить карбидную неоднородность, улучшить технологическую пластичность стали и сократить общую продолжительность отжига.

2.Технология термообработки крупных поковок для производства валков горячей прокатки.После ковки термообработка поковок является их окончательной термической обработкой и состоит из нормализации и длительной выдержки при температуре высокого отпуска. Цель нормализации: уменьшение остаточных напряжений, возникающих при ковке, измельчение зерна, повышение механических свойств поковок. Нагрев под нормализацию должен обеспечить температуру выше критических точек по всему сечению поковок. Механические свойства после термической обработки. - предел текучести s_0,2 (s_0,2 должен быть выше 500 МПа); временное сопротивление s_в (выше 800 МПа); относительное удлинение d (выше 8%); относительное сужение y (выше 33%); ударная вязкость KCV (0,3 МДж/м²);

Технология термообработки сортового проката общего назначения.

Технология термообработки сортового проката общего назначения.Основными видами термической обработки сортового проката является отжиг и высокий отпуск, хотя возможно применение и других видов термообработки, что связано с назначением проката и требованиями к нему. Термообработка проката из углеродистых и высокоуглеродистых инструментальных сталей.Прокат из конструкционных углеродистых сталей с содержанием до 0,3% С и низколегированных (15Х, 20Х и др.), после охлаждения на воздухе с температуры окончания прокатки имеет невысокую твердость и применяется без смягчающей термической обработки. Снижение твердости таких сталей достигается высоким отпуском при температурах 660-700 °С с выдержкой 0,45-0,75 ч на 1 т садки. Такая же термическая обработка используется и для конструкционных углеродистых сталей при содержании в них углерода выше 0,3 %. Структура сталей перлитного класса после высокого отпуска представляет собой феррит и смесь пластинчатого перлита с зернистым, а для сталей бейнитного и мартенситного класса – сорбит, при этом твердость находится в пределах НВ 187-229. При необходимости перекристаллизации структуры, полученной после прокатки (грубый перлит, строчечность, видманштетт), проводят или неполный отжиг при 750-770 °С с выдержкой 1 ч, охлаждение со скоростью 30-60 °С/ч до 600 °С, далее на воздухе, или изотермический отжиг с нагревом выше температуры точки Ас3, охлаждение до 660-680 °С, выдержка 4-6 ч, и далее на воздухе. Иногда для получения требуемых свойств проводят нормализацию с высоким отпуском или без него или улучшение (закалка + высокий отпуск). Эти операции термической обработки чаще всего выполняются в садочных камерных печах с выдвижным подом.Режимы отжига сортового проката из сталей У7, У8, У9. Режим отжига сортового проката из сталей У10, У11, У12, У13.Углеродистые инструментальные стали (У7-У13) после прокатки имеют структуру пластинчатого перлита различной степени дисперсности в зависимости от поперечного сечения заготовки и повышенную твердость до НВ 340. Понижение твердости и улучшение обрабатываемости этих сталей достигается за счет получения зернистого перлита. Для этого данные стали подвергают отжигу с нагревом ваше температуры точки Ас1 на 10-20 °С с применением последующего регламентированного охлаждения со скоростью 20-50 °С/ч до 600 °С и затем на воздухе. Выдержка при температуре отжига определяется из расчета 0,45 -1,05 ч/т. Твердость проката после отжига с соблюдением оптимальных параметров находится в интервале НВ 187-217. Режим «исправительного» отжига сортового проката из сталей У7…У13.Одним из дефектов инструментальных сталей после прокатки является цементитная сетка по границам бывших аустенитных зерен. Причиной ее образования является высокая температура окончания прокатки (900-950 °С) с охлаждением на воздухе. Для устранения этого дефекта необходимо выполнять одно из перечисленных мероприятий: Поддерживать температуру окончания прокатки в интервале 800-750 °С; Использовать ускоренное охлаждение водой или водо-воздушной смесью с температуры конца прокатки. Провести отжиг-нормализацию с нагревом выше точки Асm с последующим ускоренным охлаждением потоком воздуха от вентиляторов. Недостатками этого способа являются повышенный рост зерна и обезуглероживание.

4.Технология термообработки сортового проката общего назначения. Термообработка сортового проката из легированных инструментальных сталей.Инструментальные легированные стали после охлаждения на воздухе с температуру конца прокатки имеют структуру мартенсита, троостита и сорбита. Такие структуры затрудняют или полностью исключают возможность механической обработки резанием. Это связано с высокой твердостью сталей после охлаждения НВ 255-653. Основными легирующими элементами в этих сталях являются карбидообразующие: Cr, W, V, Mo, которые замедляют переход α→ γ и повышают критические точки при нагреве. Поэтому отжиг этих сталей проводят при более высоких температурах, чем инструментальных углеродистых. Кроме того, для быстрорежущих сталей рекомендуется использовать изотермический отжиг. После нагрева на 860 °С проводят изотермическую выдержку при температуре 760-780 °С для распада аустенита и коагуляции карбидов. Иногда используется изотермическая выдержка с температуры конца горячей прокатки. Применение различных видов отжига инструментальных легированных сталей обеспечивает в них получение структур зернистого перлита или сорбита с обеспечением требуемого уровня свойств.Режим отпуска сортового проката.Основными видами термической обработки сортового проката является отжиг и высокий отпуск. Термическая обработка проката из шарикоподшипниковых сталей.Термическая обработка включает отжиг, закалку и отпуск. Отжиг проводят после ковки для снижения твердости и подготовки структуры к закалке. Температура закалки составляет 790…880 oС в зависимости от массивности деталей. Охлаждение – в масле (кольца, ролики), в водном растворе соды или соли (шарики). Отпуск стали проводят при температуре 150…170oС в течение 1…2 часов. Обеспечивается твердость 62…66 НRC. Термическая обработка проката из конструкционных сталей.Прокат из конструкционных углеродистых сталей с содержанием до 0,3% С и низколегированных (15Х, 20Х и др.), после охлаждения на воздухе с температуры окончания прокатки имеет невысокую твердость и применяется без смягчающей термической обработки. Высоколегированные конструкционные стали бейнитного и мартенситного класса (Cr-Ni, Cr-Ni-Mo, CrNi-W) при охлаждении после прокатки подкаливаются из-за повышенной устойчивости переохлажденного аустенита в перлитной области и имеют твердость до НВ 500 и выше.Снижение твердости таких сталей достигается высоким отпуском при температурах 660-700 °С с выдержкой 0,45-0,75 ч на 1 т садки. Такая же термическая обработка используется и для конструкционных углеродистых сталей при содержании в них углерода выше 0,3 %. Структура сталей перлитного класса после высокого отпуска представляет собой феррит и смесь пластинчатого перлита с зернистым, а для сталей бейнитного и мартенситного класса – сорбит, при этом твердость находится в пределах НВ 187-229. При необходимости перекристаллизации структуры, полученной после прокатки (грубый перлит, строчечность, видманштетт), проводят или неполный отжиг при 750-770 °С с выдержкой 1 ч, охлаждение со скоростью 30-60 °С/ч до 600 °С, далее на воздухе, или изотермический отжиг с нагревом выше температуры точки Ас3, охлаждение до 660-680 °С, выдержка 4-6 ч, и далее на воздухе. Иногда для получения требуемых свойств проводят нормализацию с высоким отпуском или без него или улучшение (закалка + высокий отпуск). Эти операции термической обработки чаще всего выполняются в садочных камерных печах с выдвижным подом.Изотермический отжиг в проходных печах.Изотермический отжиг – термическая обработка, которая заключается в нагреве выше температур верхних критических точек, выдержка при этой температуре, ускоренное охлаждение до температуры изотермической выдержки в интервале перлитного превращения, затем проводят ускоренное охлаждение на воздухе. Основное назначение изотермического отжига – смягчение стали. Применение проходных печей позволяет обеспечить более совершенный метод нагрева металла. Для термической обработки сортового проката применяют непрерывные (постоянного действия) печи прямого нагрева трех конструкций: с шагающим подом, с роликовым подом и конвейерные. В печах с шагающим подом, применяемых для термической обработки, температура по длине печи чаще всего постоянная. В печах для нормализации иногда предусматривают по длине две зоны: нагрева до 900°С и охлаждения до 300 – 400°С. Обычно температура печи составляет около 1000 – 1050°С. Металл нагревается до 900 – 950°С. Печи отапливают холодным газообразным топливом. Горелки расположены равномерно по всей длине, дымовые газы удаляются из печи под зонт через рабочие окна и специальные в своде каналы. Печи с шагающим подом, предназначенные для термообработки, обеспечивают удельную производительность около 400 – 450 кг/(м2×ч) при удельном расходе тепла около 2100 кДж/кг.Термическая обработка сортового проката из рессоропружинныхсталей (60А, 70А, 60СА, 55С2А).Рессорно-пружинные стали после горячей прокатки имеют ферритоперлитную структуру и твердость НВ 285-321,что превышает требования ГОСТ 14959-79 (НВ 229-285). Данные стали склонны к обезулероживанию и графитизации, поэтому не рекомендуется применять высокотемпературные нагревы. Оптимальными режимами смягчающей термической обработки для этих сталей является высокий отпуск или неполный отжиг. Температуры обработки выбираются в зависимости от марки стали и находятся в интервале 700-760 °С время выдержки при отпуске 4-5 ч, при отжиге 1 ч.

5.Технология термической обработки железнодорожных колес. Анализ условий работы железнодорожных колес. В процессе эксплуатации поперечный профиль колес изменяет форму, появляется вертикальный износ (прокат), измеряемый по среднему кругу катания. Циклические механические напряжения, вызываемые весом вагона. Термические трещины, которые возникают в ободе в результате его нагрева при трении о тормозные колодки. Эти первоначально очень маленькие трещины могут распространяться вглубь обода и приводить в конечном счете к катастрофическому разрушению колеса. Стали для железнодорожных колес.Для жд колес существует отдельные ГОСТ для обозначения марок.48ГФ, 48ГСФ – для пассажирских поездов, 65Ф – для грузовых вагонов. Главным фактором, который влияет на износостойкость стали, является содержание в ней углерода. Чем выше содержание углерода в стали, тем выше ее износостойкость.В Росси для производства цельнокатаных колес применяют углеродистую сталь в соответствии с ГОСТ 10791—81, химический состав которой следующий, %: 0,44—0,52 С; 0,80—1,20 Мп; 0,40—0,60 Si; 0,08—0,15 V; не более 0,035 Р для стали Ст1; 0,55—0,65 С; 0,50—0,90 Мп; 0,20—0,42 Si; не более 0,04 S для стали Ст2. При выборе химического состава необходимо иметь в виду, что повышение содержания углерода, с одной стороны, обеспечивает необходимую износостойкость и контактную выносливость а, с другой стороны, —снижает термостойкость. Но углеродистая сталь не в полной мере отвечает условиям эксплуатации по прочности и термостойкости. Сталь для производства колес скоростных пассажирских поездов должна в первую очередь характеризоваться повышенной термостойкостью. В России разработаны такие стали: сталь 65Ф для колес грузовых вагонов с повышенными нагрузками на ось и сталь 45ГСФ для производства колес вагонов скоростных поездов. Наличие ванадия позволило существенным образом повысить по сравнению с углеродистой сталью сопротивление хрупкому разрушению и термостойкость. Сталь 45ГСФ имеет повышенное сопротивление термическим и термомеханическим воздействиям, а также менее склонна к хрупкому разрушению. Сталь для производства железнодорожных колес выплавляют в основных мартеновских печах с сифонной разливкой. Колеса изготавливают путем горячей штамповки и прокатки.Противофлокенная обработка железнодорожных колес.В связи с повышенной флокеночувствительностью колесной стали, колеса после деформирования подвергают ПФО, предусматривающей охлаждение их до температуры 300-550 °С в охладительном конвейере и последующую изотермическую выдержку в конвейерных печах при температуре 600-650 °С.ПФО осуществляется в трех конвейерных печах длиной 125 метров каждая. Печи отапливаются природным газом. Выдержка должна проводиться 3-3,5 часа. Нагрев и выдержка, осуществляется за счет циркулирующих продуктов сгорания. Основные размеры рабочего пространства конвейерной печи: длина – 125 метров; ширина – 3,248 метра; высота – 2,040 метра. При содержании водорода в колесной стали 7 см3/100 г и более, продолжительность пребывания колес в печи не менее 6 часов при скорости конвейера 0,35 м/мин. ПФО, проведенная по представленному режиму, является самым эффективным способом снижения содержания водорода в стали, так как изотермическая выдержка ведется при температуре наивысшей подвижности свободного водорода.Способы окончательной термической обработки колес.Нормализация с отпуском, объемная закалка, предусматривает упрочнение всех элементов колеса с последующим отпуском. Контроль качества колес.От каждой партии колес отбирается одно колесо для проведения испытаний и контроля качества. Используются следующие методы контроля: 1. Метод сходимости точек. По методу сходимости точек после радиальной вырезки колеса проверяется уровень напряженного состояния колеса. Расстояние между кернами после разрезки колеса должна быть меньше первоначального расстояния на величину не менее 1 мм. 2. Метод глубокого травления. Этим методом осуществляется контроль макроструктуры колеса. Для этого изготовляют темплет поперечного сечения колеса и выдерживают его в 50 % -ном растворе соляной кислоты в течение 20 минут Оценку качества осуществляют по шкале макроструктур ТУ 14-15-005-88. 3. Замер твердости по Бринеллю проводят на глубине 30 мм от поверхности катания в трех точках. 4. Испытание на растяжение обода. Испытание проводят на образцах, размером 15х60 мм, отобранных по специальной схеме. 5. Испытания на ударную вязкость. Заготовки для испытания образцов на ударную вязкость имеют размеры 10х10х55 мм с U-образным надрезом посередине глубиной 2 мм и радиусом у основания 1 мм. При несоответствии одной из характеристик требованиям по ГОСТу, проводятся повторные испытания на удвоенном количестве колес. 6. Ультразвуковой контроль качества. Каждое колесо плавки подвергается ультразвуковому контролю на наличие внутренних дефектов металлургического происхождения.

6.Технология термической обработки железнодорожных рельсов.Анализ условий работы.Периодические контактные нагрузки, ударные нагрузки на стыках, знакопеременные нагрузки (изгибающие, горизонтальные). Стали для изготовления рельсов.Рельсы для железнодорожного транспорта изготавливаются из углеродистой стали. Качество рельсовой стали определяется её химическим составом, микроструктурой и макроструктурой. Углерод повышает твёрдость и износостойкость стали. Однако большое содержание углерода, при прочих равных условиях, делает сталь хрупкой, химический состав при повышении содержания углерода должен выдерживаться более жестко, особенно в отношении вредных примесей. Легирующие добавки типа марганца повышают твёрдость, износостойкость и вязкость стали. Кремний увеличивает твёрдость и износостойкость. Мышьяк увеличивает твёрдость и износостойкость стали, но в больших количествах уменьшает ударную вязкость. Ванадий, титан, цирконий — микролегирующие добавки, улучшают структуру и качество стали. Фосфор и сера являются вредными примесями, повышающими хрупкость стали. Большое содержание фосфора делает рельсы хладноломкими, большое содержание серы — красноломкими (образуются трещины при прокате). Микроструктура рельсовой стали представляет собой пластинчатый перлит с прожилками феррита на границах перлитовых зёрен. Твёрдость, сопротивление износу и вязкость достигается приданием стали однородной сорбитной структуры при помощи термической обработки путём поверхностной (на 8—10 мм) закалки головки или объёмной закалки рельса. Объёмнозакаленные рельсы имеют повышенную износостойкость и долговечность. Макроструктура рельсовой стали должна быть мелкозернистой, однородной, без пустот, неоднородностей и посторонних включений.Противофлокенная обработка – длительная изотермическая выдержка рельс при температуре 600°С в печах непрерывного действия или замедленное охлаждение с температуры 550°С в колодцах. Закалка концов рельс, испытывающих наибольшие нагрузки струйным аппаратом с прокатного нагрева; также закалка может быть проведена с индукционного нагрева до температуры 950°С, выдержка 25-40 сек. охлаждение сжатым воздухом или водо-воздушной смесью.Термическая обработка рельсов по всей длине.Объёмная закалка рельс по всей длине осуществляется с нагревом в проходных печах до температуры 840-860°С в течение 45-55 минут с последующим охлаждением в закалочной машине с маслом при температуре 480-500°С в течение 2-х часов.Контроль качества термической обработки.1. Визуальный осмотр поверхности. 2. Ультразвуковая, магнитная или рентгеновская дефектоскопия с целью выявления дефектов. 3. Микроанализ – контроль микроструктуры и размера зерна. 4. Определение твёрдости.

7.Технология термической обработки листового проката. Основные виды термической обработки, используемые при производстве листового проката.Отжиг, Нормализация,Нормализация приводит к повышению прочности. Если после прокатки обеспечивается необходимый уровень механических свойств, то термообработку не проводят. Рекристаллизационный отжиг холоднокатаных листов. В результате отжига снимаются напряжения, повышается пластичность т.к. образуется структура феррит+зернистый цементит. Кратковременный рекристаллизационный отжиг в горизонтальных и вертикальных протяжных печах при температуре 720°С, при конвекционном нагреве 90-140секунд, а в расплавленном металле 25сек.Термическая обработка листового проката из углеродистой стали. Режим отжига стальных рулонов.Технология термической обработки тонколистового проката регулирует конечную структуру и свойства стали с целью обеспечения лучшей штампуемости. Для этого применяют рекристаллизационный или нормализационный отжиг. Наилучшая штампуемость обеспечивается при структуре доэвтектоидных сталей в виде равноосного феррита с размером зерна 5-7 балла для кипящих сталей, для сталей спокойных с небольшим количеством мелкозернистого структурно свободного цементита. Технологию термической обработки рассмотрим на примере тонкой ленты для глубокой и особо сложной вытяжки: Степень обжатия в последней клети стана горячей прокатки должна быть выше критической и составлять 15-20%. Температура конца прокатки должна находиться выше критической точки Ас3 (860-920 °С). Охлаждение в интервале температур 750-550 °С после выхода из последней клети стана горячей прокатки перед смоткой должно быть быстрым для получения цементита сферической формы. Смотка в рулон ленты должна выполняться при 550-650 °С. Холодная прокатка производится при суммарной величине обжатия равной 50-60%. Рекристаллизационный отжиг ведется в рулонах или при размоте ленты с протягиванием через печь при температурах ниже точки Ас1 (640-720 °С). Технология термической обработки толстолистовой стали включает операции отжига-нормализации с высоким отпуском или без него и улучшение. Нормализация применяется для повышения пластичности листов толщиной не более 15 мм. Термическая обработка улучшением (закалка + высокий отпуск) используется для более толстых листов. Наиболее перспективно применение термической обработки с использованием тепла горячей прокатки по следующим схемам: 1. Нормализация с использованием тепла прокатного нагрева, когда листы принудительно охлаждаются водой до 680-600 °С, а затем на воздухе до 550 °С и нормализация в печах; 2. Одинарная термообработка, заключающаяся в ускоренном охлаждении листов водой до 700-650 °С затем на воздухе, что обеспечивает получение мелкозернистой структуры с повышенной прочностью; 3. Двойная упрочняющая термическая обработка, состоящая из ускоренного охлаждения водой до 600-300 °С с последующим отпуском при 620-680 °С в печах. Такая схема термообработки позволяет получить после отпуска мелкие зерна феррита и равномерное распределение тонкодисперсных карбидов. Полученная структура отвечает наиболее высокому уровню характеристик прочности при хорошей их равномерности по площади листа.Термическая обработка листового проката из различных сталей.Стальной листовой прокат условно разделяют на тонколистовой с толщиной 0,2-3,9 мм и толстолистовой толщиной 4,0-160 мм. Тонколистовую сталь производят в листах шириной от 500 до 4 000 мм и длиной от 1 200 до 5 000 мм, а также в виде полосы в рулонах шириной 200-2 300 мм. Толстолистовую сталь производят в виде листов или широкой полосы. Листовой прокат, как правило, используется в состоянии поставки т.е. без дополнительной термической обработки у потребителя.

8.Упрочняющая термическая обработка проката. Технология термической обработки стержневой арматуры.1.Нормализация 2.Закалка и отпуск 3.ТМО Чаще всего упрочняющая ТО проводится с прокатного нагрева, но если температура после прокатки недостаточна, проводится дополнительный нагрев в печах. Закалка при нагреве проходящим электрическим током до температуры 900-950°С с последующим отпуском или самоотпуском при 350-450°С. Арматуру изготавливают из сталей Ст5, Ст6, 10ГТ, 18Г2С, 25Г2С, 35ГС, 38ХС и др. После изготовления железобетона арматура в нём подвергается электроконтактному нагреву. В результате чего после охлаждения возникают напряжения сжатия. Этот процесс называется электронатяжением.Технология термического упрочнения проката для буровых штанг.Прокат в потоке стана охлаждают от 900-950С спрейерами до температур 800-750С, после чего проводится резка на мерные штанги. После резки происходит дальнейшее охлаждение водо-воздушной смесью до 600-650С, что позволянт получить по всему сечению изделия структуру троостита. Применение ВТМО повышает прочность и ударную вязкость без снижения показателей пластичности. Технология термической обработки стальных катаных помольных шаров.Получение необходимой твердости на поверхности мелющих шаров достигается путем закалки непосредственно за прокатной клетью в механизированном закалочном баке с водой. Охлаждение проводяят с таким расчетом, чтобы оставшееся в сердцевине шара тепло оказалось достаточным для самоотпуска закаленных поверхностных слоев. На НТМК освоена технология выпуска мелющих шаров повышенной твердости (50-52HRC). Нагретые до 900-110С заготовки подаются на стан винтовой прокатки. Прокатанные шары подстуживаются в элеваторе и подаются в барабан для закалки. Закаленные шары попадают в бункера, в которых производится самоотпуск.

9.Технология термической обработки режущего инструмента. Стали для режущих инструментов и технологический процесс изготовления инструмента.Для того чтобы режущий инструмент мог резать его материал должен обладать в той или иной мере следующим комплексом свойств: он должен быть значительно тверже обрабатываемого материала; он должен быть теплостоек, то есть обладать способностью сохранять высокую твердость при нагреве, сопровождающим процесс резания; он должен быть прочным и износостойким. В настоящее время для изготовления режущего инструмента применяются инструментальные стали, твердые сплавы, металлокерамика и синтетические сверхтвердые материалы. Инструментальные сталидля режущего инструмента подразделяются на: углеродистые (У10, У12); легированные (9ХС, ХВГ); быстрорежущие (Р6М5, Р6М5К5). Стали после термообработки имеют примерно одинаковую твердость - НRCЭ63 … 67. Однако углеродистые стали сохраняют эту твердость при нагреве лишь до 2500 С, легированные - до 3500С, а быстрорежущие до 6300С. Теплостойкость быстрорежущих сталей обусловлена легированием их вольфрамом, молибденом и кобальтом. Из инструментальных сталей углеродистые самые дешевые, а быстрорежущие наиболее дорогие. Из углеродистых сталей изготавливают инструмент малых размеров, работающий с малыми скоростями резания (преимущественно слесарный инструмент). Легированные стали используют для изготовления среднего и крупного по размерам инструмента, работающего с малыми скоростями резания, например – протяжки. Быстрорежущие стали применяются для изготовления инструмента, как правило сложной формы) работающего с значительными скоростями резания – сверла, метчики, фрезы, некоторые виды резцов.Технология предварительной термической обработки заготовок.Отжиг. Отжигу подвергают заготовки инструмента после сварки, ковки, прокатки или штамповки, а также режущий инструмент, получивший при закалке и отпуске неудовлетворительную структуру или недостаточную твердость.Отжиг с непрерывным охлаждением и изотермический отжиг являются основными видами отжига заготовки инструмента после ковки, штамповки, прокатки или сварки. Высокий отпуск. Такой отпуск производят перед окончательной термической обработкой для того, чтобы снизить твердость, снять внутренние напряжения, появившиеся в процессе предшествующей холодной или горячей механической обработки и благодаря этому предотвратить значительную закалочную деформацию инструмента. Улучшение. Улучшение, как и нормализацию, применяют к заготовкам метчиков и плашек из стали У12А, чтобы достичь хорошей обрабатываемости их резанием. Замена нормализации улучшением обеспечивает более полное и надежное устранение цементитной сетки и более равномерную твердость заготовок в партии. Иногда после закалки заготовок вместо высокого отпуска применяют сфероидизирующий отжиг, что способствует лучшей коагуляции карбидов. Карбидный отпуск. Такой отпуск заключается в нагреве холоднокатаной быстрорежущей стали до 720…760 °С и охлаждении в масле или воде перед холодной пластической деформацией. Он обеспечивает частичное растворение мелкодисперсных карбидов, фиксируемое последующим быстрым охлаждением, что приводит к снижению предела текучести на 15…20 % и повышению пластичности. Карбидный отпуск применяют в целях улучшения обрабатываемости, устранения растрескивания этой стали, например, при холодной вырубке из нее заготовок тонких дисковых фрез или мелких (диаметром 4 мм) метчиков.Закалка инструмента.Для закалки инструментов из быстрорежущей стали применяют следующие способы: 1) охлаждение в масле до 150—200 °С и дальнейшее охлаждение на спокойном воздухе; во избежание трещин можно перед погружением инструмента в масло подстуживать его на воздухе до 900—1000 °С; этому соответствует оранжевый цвет излучения;2) охлаждение в струе вентиляторного воздуха; применяется для мелкого инструмента; 3) охлаждение в селитряной ванне с температурой 450—500 °С и последующее охлаждение на воздухе; применяется для инструмента сложной формы (фрез, протяжек), при этом уменьшается коробление.Отпуск инструментов.Для превращения остаточного аустенита в мартенсит и повышения твердости стали применяют трехкратный отпуск. Продолжительность каждого отпуска 45—60 мин, температура 550—570°С. После закалки твердость получается в пределах HRC 61—63, а после отпуска — HRC 63—65. Термическая обработка крепежной части инструмента.Для повышения стойкости и антикоррозионных свойств инструмента проводят дополнительно цианирование и обработку паром. Цианирование проводят низкотемпературное жидкостное или газовое на слой глубиной 0,01—0,03 мм. Стойкость цианированного инструмента повышается в 1,5—2 раза. Обработка паром создает на поверхности инструмента тонкую (2—5 мкм) пленку окиси железа Fe3O4. В результате этого предотвращается приваривание стружки к поверхности инструмента, повышается стойкость его на 25—30% и улучшается внешний вид: поверхность приобретает красивый темно-синий цвет.

10.Технология термической обработки штампов для горячего деформирования. Условия работы деталей штампов горячего деформирования.Высокие действующие напряжения, уровни кот приближаются к пределам текучести штамповых сталей, высокие температуры нагрева. Циклической воздействие напряжений от знакопеременных усилий при деформации. Термические напряжения, определяемые условиями нагрева и охлаждения штампов. Химическое взаимодействие, особенно проявляющееся в процессе прессования и жидкой штамповки. Требования к сталям для производства штампов горячего деформирования.Высокая теплостойкость (600-700С), высокое сопротивление хрупким разрушениям, после термической обработки на твердость 45-50HRC, разгаростойкость, окалиностойкость, минимальная деформируемость, удовлетворительная обрабатываемость резанием, шлифуемость. Технологический процесс изготовления штампового инструмента.Предварительная термообработка, механическая обработка. Окончательная термообработка, зачистка гравюры и шлифование. Задачи: снижение твердости поковок для улучшения их обрабатываемости резанием, измельчение зерна, снижение остаточных напряжений и подготовка структуры к последующей закалке. Оптимальная структура – зернистый перлит с равномерным распределением фаз.Предварительная термообработка штампов различных размеров. Средние размеры. Полный или изотермическйи отжиг с получением структуры зернистого перлита. Для высоколегированных штамповых сталей скорость охлаждения при полном отжиге не должна превышать 30С/ч. Поковки малых размеров, обработанные в оптимальном температурном интервале, предназначенные для инструмента простой формы и имеющие после ковки бейнитную или мартенситную структуру, целесообразно подвергать высокому отпуску при Т близких к Ас1. Для крупных штампов для уменьшения коробления и предотвращения трещин осуществляют с одно- или двухступенчатым подогревом. Технология термической обработки крупных штампов.Продолжительность нагрева устанавливают из необходимости прогрева штампов и достаточной насыщенности аустенита углеродом и легирующими элементами. Недостаточная выдержка не обеспечивает требуемой прокаливаемости и теплостойкости, излишне длительная – вызывает рост зерна и дополнительное обезуглероживание. При посадке в печь Т 500-650С длительность нагрева молотовых штампов под закалку может быть ориентировочно определена из расчета 1ч на 25мм наименьшего размера сечения штампа с последующей выдержкой около 20% от времени нагрева. Основной закалочной средой для штампов является минеральное масло с Т40-70С. Штампы из сталей 5ХНМ, 5ХНВ подвергают изотермической закалке в расплаве солей при 275-325С с выдержкой в соли 2-2,5ч, затем охлаждают на воздухе. При использовании короба превращение аустенита на гравюре штампа идет по механизму бейнитного превращения и обеспечивает твердость гравюры не выше 38-40 HRC. Хвостовая часть охлаждается медленнее и получает твердость 32-35HRC. После изотермической закалки отпуск не требуется. Отпуск штампов проводят не позднее чем через 2 ч после закалки. Чаще применяют двойной отпуск: сначала штамп отпускают до получения заданной твердости гравюры, затем в специальных печах дополнительно отпускают хвостовик при более высокой температуре. За счет обдувки воздухом в течение всего процесса отпуска температура гравюры более низкая, чем хвостовика, что позволяет получить различную твердость по сечению штампа и отказаться от дополнительного отпуска. Выдержку при отпуске обычно принимают из расчета 1 мин на 1мм минимальн размера сечения штампа. К рассчитанному времени + еще 2 часа. Охлаждение после отпуска – на воздухе.

11.Термическая обработка заготовок из конструкционных сталей. Виды термической обработки заготовок из конструкционных сталей.В качестве предварительной термической обработки сталей проводят отжиг или нормализацию.Отжиг - нагрев доэвтектоидной стали до температуры на 30-50 °С выше линии Ac3, выдержка и медленное охлаждение с печью (скорость охлаждения 20-30 град/ч). При нормализации в отличие от отжига охлаждение производят на спокойном воздухе (скорость охлаждения 3 град/с). Нагрев доэвтектоидных сталей при предварительной термической обработке выше линии Ac3 необходим для измельчения зерна в сплавах в результате полной перекристаллизации. При этом следует учитывать, что измельчение стали. Такой дефект структуры носит название перегрева. Нагрев же стали в межкритический интервал температур (ниже линии Ас3, но выше Ac1) не приводит к полной перекристаллизации (измельчается только зерно перлита). Нормализация приводит к несколько более высокой твёрдости, чем отжиг. Для сталей, содержащих 0,25-0,5 % углерода, повышение твёрдости которых при нормализации невелико, выгод<