Основы термической обработки - Крупицкий В.А.
Скачать (прямая ссылка):
92
отпускной хрупкости стали. Если стали, склонные к отпускной хрупкости, после высокого отпуска охлаждать быстро, то указанные соединения не успеют выделиться, и сталь сохранит высокую ударную вязкость. Следовательно, отпускная хрупкость не является неизбежным пороком стали.
Наиболее простым способом борьбы с отпускной хрупкостью является быстрое охлаждение стали (в масле или в воде) после высокого отпуска. Однако такое охлаждение не всегда желательно, так как создает в стали дополнительные внутренние напряжения, которые могут вызвать коробление изделия. Кроме того, в массивных изделиях не всегда удается достигнуть быстрого охлаждения внутренних слоев даже и при охлаждении изделия в воде. Склонность стали к отпускной хрупкости можно заметно снизить, а иногда и совсем устранить, добавив к ней при выплавке 0,2 - 0,4% молибдена или 0,6 - 0,8% вольфрама. Конструкционные легированные стали, содержащие молибден или вольфрам, после высокого отпуска можно охлаждать на воздухе, как и углеродистые стали.
Необходимо отметить, что молибден и вольфрам - дефицитные и дорогие металлы, они значительно повышают стоимость стали, поэтому их применяют лишь для изделий ответственного назначения. В настоящее время некоторые исследователи считают, что при определенных условиях выплавки и раскисления стали склонность ее к отпускной хрупкости можно значительно уменьшить и без добавки молибдена или вольфрама. Сталь, имеющую пониженную ударную вязкость вследствие медленного охлаждения после высокого отпуска, можно исправить повторным отпуском. Для этого нужно нагреть сталь снова до температуры отпуска, а затем быстро охладить.
Шиферный излом - это особый вид излома, в котором металл кажется разделенным на отдельные слои. Такой излом по своей форме напоминает излом шифера или сланца; этим и объясняется его название (рис. 90). Шиферный излом встречается лишь в некоторых сортах легированной стали, особенно часто в хромоникелевой. Появление его объясняется главным образом неравномерным распределением в стали серы, фосфора, а также наличием газовых пузырей и пустот, которые вытягиваются при горячей обработке стали давлением в том же направлении, что и волокна. Шиферный излом свидетельствует о низком качества стали. У стали с шиферным изломом наблюдается весьма значительная разница в механических свойствах образцов, вырезанных вдоль и поперек волокна. Особенно сильно понижается ударная вязкость у поперечных образцов.
Рис. 90. Шиферный излом кованого стального изделия (в натуральную величину). ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ПРУЖИН.
Пружины находят широкое применение в большинстве машин и приборов. Они предназначены для смягчения толчков и ударов, действующих на машину. Чтобы выполнить эту задачу, пружины должны обладать хорошей упругостью. Поэтому основным требованием для пружинных сталей является высокий предел упругости.
Пружины, рессоры и подобные им изделия изготовляют из конструкционной стали с повышенным содержанием углерода (0,5 - 0,7%). Основными легирующими элементами пружинных сталей являются кремний и марганец. Эти элементы дешевы, недефицитны и вместе с тем значительно увеличивают предел упругости стали. Особо ответственные
93
пружины делают из стали, содержащей хром, ванадий, а иногда вольфрам. Для изготовления пружин наиболее широко используются стали следующих марок: 65, 75, 60, 55С2, 60С2А, 70СЗА, 50ХФА. Высокая упругость этих сталей достигается лишь в результате их правильной термической обработки. Термическая обработка пружин состоит из нормализации, закалки и отпуска. Нормализация производится для измельчения зерна стали с целью получения более благоприятной структуры при дальнейшей закалке. Закаливаются пружины примерно при следующих температурах:
Марка стали Температура закалки (в °)
65 840
70 830
75 - 85 820
65Г 830
50С2, 55С2, 60С2, 60С2А 870
55СГ 880
60СГ 860
50ХФА 860
Охлаждающей средой служит масло (и для пружин из углеродистой стали). Пружины из кремнистой стали рекомендуется охлаждать в двух средах: сначала в воде, а затем в масле, учитывая сравнительно малую устойчивость аустенита этой стали в районе температур 500 — 600°. Отпуск пружин производится при температурах 370 - 500° (в зависимости от марки стали и требуемого предела упругости). После закалки и отпуска пружинная сталь имеет структуру троостита или троостита с сорбитом. Термическая обработка пружин является сложной и ответственной операцией. Она требует точного соблюдения режима процесса и правильного выбора нагревательных приборов.
При нагреве для нормализации и закалки необходимо следить за тем, чтобы не произошло изменения формы и размеров пружин в процессе нагрева. Под печи, где нагреваются пружины, должен быть ровным и гладким. Если на поду имеются неровности, то во избежание искривления мелкие пружины следует укладывать на противень, а длинные — на ровные корытообразные швеллеры. Пружины укладывают в горизонтальном (лежачем) положении, так как пружина, поставленная на торец, при нагреве осядет под действием собственного веса и изменит форму. Плоские пружины и рессоры ставят на ребро, а для пружин сложной формы применяют различные приспособления.
