Основы термической обработки - Крупицкий В.А.
Скачать (прямая ссылка):
Преимущество раствора едкого натрия состоит в том, что щелочь, оставшаяся на изделии после закалки, не разъедает сталь. Однако брызги раствора едкого натрия разъедают кожу рук, поэтому их необходимо тщательно мыть. Широкое распространение в качестве охлаждающей среды имеет минеральное масло - трансформаторное и машинное. Растительное масло охлаждает сталь быстрее минерального, но зато оно образует на изделии корку пригара. Кроме того, растительное масло в несколько раз дороже минерального. В настоящее время оно почти не применяется. Масло, используемое в качестве охлаждающей среды, должно быть чистым, иметь высокую температуру вспышки, не должно густеть, иначе расход его сильно возрастет. Масло, подогретое до температуры 50 - 60°, обладает более высокой закаливающей способностью, чем холодное. Это объясняется тем, что при нагреве масло становится менее вязким, поэтому паровая рубашка разрушается быстрее. Недостатком масла является его огнеопасность: температура вспышки трансформаторного масла равна 155°, машинного - 207°.
58
Охлаждающие жидкости располагаются в следующий ряд по их закаливающей способности:
1) 10%-ный раствор едкого натрия в воде;
2) 10%-ный раствор поваренной соли в воде;
3) водопроводная вода температурой 18°;
4) трансформаторное масло;
5) машинное масло;
6) водопроводная вода температурой 75°.
При массовом производстве, когда охлаждается большое количество изделий, важно иметь постоянную температуру охлаждающей среды. Это можно достигнуть путем применения искусственного охлаждения среды. Широко используется охлаждение закалочных баков при помощи змеевиков или труб, по которым непрерывно циркулирует холодная вода. В некоторых закалочных баках заставляют циркулировать по трубам охлаждающую жидкость. Находят применение также закалочные баки с двойными стенками, между которыми непрерывно циркулирует холодная вода. Масло можно охлаждать, пропуская через него воздух. Закалочный масляный бак с двумя стенками, в котором масло охлаждается с помощью воздуха и воды, показан на рис. 63. Необходимо иметь в виду, что все указанные способы искусственного охлаждения закаливающей среды дают надлежащий эффект только при достаточно большом объеме охлаждающей среды. Большое количество закаливающей жидкости необходимо для того, чтобы температура ее, даже при частом употреблении, значительно не повышалась и не ослабляла действия закалки. Можно получить слабую закалку даже в холодной воде, если ее будет немного. При выборе закалочной среды необходимо знать, как она охлаждает изделие в различных интервалах температур.
Особенно важно знать, с какой скоростью изделие охлаждается в интервале температур 600 -500° и 300 - 200°. Почему нас интересует скорость охлаждения изделия именно при указанных температурах? Дело в том, что при температурах 600 - 500° устойчивость аустенита очень мала, особенно у углеродистой стали (см. рис. 54). Поэтому мы заинтересованы в том, чтобы в этом интервале температур охлаждающая способность среды была большой — превышала критическую скорость закалки стали, иначе не будет получена структура мартенсита. Следовательно, наиболее важной характеристикой охлаждающей среды является ее закаливающая способность в интервале температур 600 - 500°. Другой важной характеристикой среды является ее охлаждающая способность в интервале температур 300 - 200°, так как при указанных температурах в углеродистой стали начинается превращение аустенита в мартенсит. Мы уже знаем, что для непосредственного перехода аустенита в мартенсит не требуется большой скорости охлаждения. Если нам удалось сохранить аустенит не-распавшимся до температуры 300 - 200°, то он перейдет в мартенсит и при медленном охлаждении. Более того, мы заинтересованы, чтобы скорость охлаждения изделия при температурах ниже 300° была замедленной.
Как указывалось, переход аустенита в мартенсит связан с изменением объема изделия. Аустенит имеет наименьший объем из всех структурных составляющих стали, а мартенсит -наибольший. Чем медленнее происходит охлаждение изделия в интервале температур 300 -200°, тем равномернее будет протекать превращение аустенита в мартенсит, а это, в свою очередь, способствует уменьшению внутренних напряжений в изделии. Следовательно, замедленное охлаждение в интервале температур 300—200° уменьшает опасность коробления изделия и появления на нем трещин. Из изложенного выше ясно, что наилучшей является такая закалочная среда, которая в интервале температур 600 - 500° охлаждает изделие со скоростью выше критической скорости закалки, а при температурах 300 - 200° обеспечивает медленное, спокойное охлаждение изделия. Скорость охлаждения стали в
Рис. 63. Закалочный масляный бак.
59
различных закалочных средах в интервале температур 600 - 500° и 300 - 200° приведена в табл. 8. Из данных приведенной таблицы видно, что вода и растворы солей в воде в интервале температур 600 - 500° обладают большой закаливающей способностью, и это является их достоинством. Недостатком этих охлаждающих сред является высокая скорость охлаждения в них изделия в интервале температур 300 - 200°. Кроме того, данные этой таблицы показывают, что охлаждающую способность воды в интервале температур 600— 500° можно изменять в очень широких пределах (1200 - 30°) с помощью введения в нее различных добавок, однако при этом незначительно изменяется скорость охлаждения в интервале температур 300 - 200°.
