Закалка Стали

Услуги по термообработки от 19 руб/кг

Термическая обработка

Термическая обработка металла

Марки стали: 35, 45, 40X, У10А и т.д.

Закалка стали

Закалка стали, металла, сплава это процесс термической обработки. Этот процесс основан на нагревании стали или металла до определенной температуры, которая выше критической. Металл или стать выдерживают необходимое время. По истечению необходимого времени вытаскивают из термической печи и охлаждают. Процесс охлаждения происходит в воде или масле.

Задача и назначение закалки стали

Задача и назначение закалки стали это получение необходимых свойств металла, стали, сплава. После закалки стали, металл должен обладать высокой твердостью, прочностью, износостойкостью. На качество закалки стали, металла влияет температура, при которой происходит термообработка, скорость нагрева изделия и термической печи, а так же время выдержки и насколько быстро охладили металл.

С какой температурой производить закалку

С какой температурой производить закалку металла для большинства сталей, в том числе легированных, обычно определяют по положению критических точек Ас1 и Ас3. Для углеродистых сталей температуру закалки в термической печи, устанавливают по диаграмме железо – углерод.

Закалка нержавеющей стали

При более высоких температурах в термической печи закаливают нержавеющие, быстрорежущие и другие специальные стали. Закалка сталей углеродистых, низкоуглеродистых, конструкционные и инструментальные происходит при более низких температурах. Одним из примеров может послужить нержавеющая сталь марки 4Х13. Температура закалки у данной стали обычно устанавливается около 1050 — 1100°С.

Закалка быстрорежущей стали

Быстрорежущую сталь Р18. Это процесс закалки стали, которая впоследствии используется для сверл, разверток и т.д. Закаливают такую сталь при температуре 1260 — 1280°С. А для резцов и инструмента простых конфигураций используются температурные режимы 1280 — 1300°С.
Такая высокая температура нагрева в термической печи для закалки быстрорежущей стали нужна, чтобы лучше растворить избыточные карбиды. Так же высокая температура закалки стали, растворяя карбиды, переводит их в твердый раствор хрома, вольфрама, ванадия.

Скорость нагрева при закалке стали

Скорость нагрева при закалке стали, металла, сплавов. Нагрев стали, металла, сплавов при закалке в термической печи, определяется допустимой температурой и возможной скоростью нагрева. Допустимая скорость закалки или нагрева металла, стали или сплава, должна быть такой, чтобы нагрев изделия не вызывал огромных напряжений, которые в свою очередь спровоцируют появление и образование трещин в деталях.

Закалка детали от формы

Скорость нагрева при закалке стали, металла, сплава напрямую зависит от формы детали, которую отправляют в термическую печь. Если плоскую пластину положить в термическую печь, то она нагреется за определенное время. Чтобы нагреть цилиндр потребуется в два раза больше времени. А чтобы нагреть шар в термической печи при равных условиях, то потребуется в три раза больше времени, чем с металлической плоской пластиной.

Закалка детали от расположения

Скорость нагрева при закалке зависит от расположения деталей в термической печи. Если детали расположены плотно друг к другу, или между ними очень маленькое расстояние, то процесс нагрева при закале стали, будет происходить гораздо дольше. Обосновывается это тем, что горячий воздух от термической печи во время закала не поступает в нужном количестве в труднодоступные места стальных деталей.

Расчет закалки детали

Расчет времени закалки. Чтобы правильно рассчитать время необходимое для нагрева стали, металла, сплава, той или иной формы, термисты используют технологические карты.
В технологическую карту для закалки и термической обработки стали входят все операций по обработке деталей или группы деталей. Так же в технологическую карту для закала и термической обработки металла входят указания подробных данных по этим операциям. Например, в технологическую карту могут входить такие параметры как: температура закала стали, время выдержки металла, среда и температура охлаждения сплавов, а так же применяемые приспособления).

Обработка и закалка стали

Для проведения любого теплового процесса термической обработки и закалки стали, нужно нагреть металл, сталь или сплав до необходимой температуры, выдерживать деталь до тех пор, пока не произойдут полные структурные изменения. В данной задаче по закалке стали и металла главным моментом является полный прогрев деталей. Исходя из этого мы понимаем, что металл, сталь или сплав, предназначенный для закала, будет находиться в термической печи определенное время. Это время складывается из времени нагрева и времени выдержки.

Закалочные среды

Для того чтобы процесс закалки был завершен, необходимо охладить стальную деталь. Для охлаждения применяют различные закалочные среды. К закалочным средам относят: воду, водные растворы солей, расплавленные соли, минеральные масла и т. д. Закалочные среды для закалки стали, металла, сплава, очень резко отличаются друг от друга по своим физическим и химическим свойствам. Выражается это в том, что при процессе закалки стали, закалочные среды с разной интенсивностью отнимают тепло от нагретых под закалку деталей.

Закалка детали водой

Для закалки каких-либо инструментов выполненных из сталей У10, У12 применяют водные растворы. Применение водных растворов необходимо для того, чтобы уменьшить коробление стальных деталей, обычно подогревают до 30°С.

Закалка стали маслом

Для закалки часто используют масло. В процессе закалки стали, металла и сплава иногда используется масло. Закаливающая способность масла мало зависит от температуры, в отличие от воды. Когда металл, сталь, сплав достают из термической печи и продолжают процесс закалки, за счет охлаждения маслом, то охлаждающее свойства масла, гораздо меньше чем у воды. Этот момент нужно учитывать при закалке стали. Соответственно, при закалке стали, металла, сплава, детали скорость охлаждения в масле во много раз меньше, чем в воде. Этот процесс закалки деталей в масле, позволяет уменьшить напряжение на металл или сталь, а так же избежать образования закалочных трещин. Например, для закалки легированных сталей используют минеральное масло, так как легированные стали обладают более низкой теплопроводностью, чем углеродистые стали. Если вопрос охлаждения стали, металла, сплава, детали стоит остро, а под рукой не оказалось соответствующего масла, то рекомендуется применять горячую воду (80°С).

Закалка деталей маслом

Для получения правильных и стабильных результатов в процессе закалки стали, металла, сплава, нужно использовать масло одной марки и сорта. Главное в процессе закалки стали не забывать периодически, менять или освежать масло.
В процессе закалки стали, а точнее охлаждении, нужно подобрать правильный вариант. Если деталь находится в каком-то сосуде и там ее охлаждают, то желаемый результат можно и не получить. При закалке стали, металла, сплава вокруг детали образуется теплый слой воды. Соответственно деталь охлаждается не совсем правильно. Скорость охлаждения при закалке стали сразу падает. Как показывает практика, паровая рубашка ухудшает прокаливаемость стали. При таком варианте закалки стали это приводит к появлению мягких пятен на поверхности закаливаемых деталей, а порой и трещин. Исходя из этого, в процессе закалки сталей, металлов, сплавов опытные термисты предпочитают закаливать детали в циркулирующей воде. Процесс закалки стали должен быть выстроен так, чтобы детали непрерывно перемещались в вертикальном или горизонтальном направлениях, продолжая охлаждаться.

Внутренние напряжения при закалке стали

В процессе закалки стали, а точнее термической обработки в печи, происходит постоянное расширение и сжатие стали и металла, так как температура растет. Расширение и сжатие в процессе закалки стали может происходить от неравномерности распределения тепла, идущего от термической печи. Вследствие таких процессов в момент закала стали в разных точках стали, металла, детали, возникают внутренние напряжения. В такие моменты закала стали в термической печи напряжения могут преодолеть предел упругости или предел текучести. Так же закалка стали, металла, делали, сплава, а точнее термическая обработка при неправильных температурных нагрузках может нанести вред детали и преодолеть предел сопротивления разрушению. В последнем случае внутренние напряжение закалки стали в термической печи, образует трещины, а порой может и разрушить деталь.

Закалка деталей, термическое напряжение

Внутренние напряжения при закалке деталей могут быть разделены на два вида. Первый вид внутреннего напряжения при закалке стали – термический. Второй вид внутреннего напряжения при закалке металла — структурный. Если поверхность сплава, стали, металла, охлаждают не равномерно, в процессе закалки детали, то такой вид внутреннего напряжения называется термический. Он происходит из-за неравномерного охлаждения внутренних и внешних слоев детали. Для того чтобы понять о чем говорится, рассмотрим пример. Если металл, сталь, сплав, деталь с которым проводят процесс закалки, имеет технологическое отверстие, то охлаждать его легче, чем цельную деталь, так как сердцевина, при закалке охлаждается всегда медленнее. Соответственно в процессе закалки стали, на разных участках детали будет возникать разность температур. Чем быстрее происходит процесс закала стали, тем больше разность температур на поверхности и в центре детали.
Существуют такие стали как, легированный хромом, молибден, вольфрам. Эти стали обладают меньшей теплопроводностью, чем углеродистые. Соответственно, что при закалке таких сталей скорость нужно учитывать скорость их охлаждения. Так как разница в температурах при процессе закалки на поверхности детали и в центре, будет очень большая.

Процессе закалки сталей

Естественно возникает вопрос, как уменьшить скорость охлаждения в процессе закалки сталей. Для того чтобы снизить скорости охлаждения при закалке сталей, металлов, сплавов, а так же для и снижения напряжений в них, используют метод медленного охлаждения. В процессе закала деталей из легированной стали, для медленного охлаждения используют только масло или струю воздуха.

Закалка деталей, структурное напряжение

Структурные внутренние напряжения, во время закалки металла, стали, детали, как собственно и термические напряжения, возникают за счет неправильного охлаждения детали. Неравномерность охлаждения деталей во время закалки способствует внутренним структурным напряжениям.

Процесс закалки деталей

Когда металл, сталь, сплав проходит процесс закалки, а точнее термическую обработку в термической печи, его сначала разогревают. Если во время нахождения детали в термической печи, температура высокоуглеродистой стали превысит критическую точку, то аустенит превратится в мартенсит. Данные изменения в процессе закалки стали в термической печи сопровождаются изменением объема детали. В процессе последующего процесса закалки стали, а точнее охлаждении, поверхностные слои детали охлаждаются быстрее, а внутренние медленнее. Соответственно, при закалке деталей, внутренние слои металла пытаются растянуть внешние слои стали. Это происходит от того, что в процессе закалки стали возникают растягивающие напряжения от промежуточной зоны и сердцевины. Теперь в процессе закалки металла, стали, сплава, возникают растягивающие и сживающие силы. Внешняя часть детали в процессе закалки уже почти остыла, а сердцевина еще горячая. Процесс остывания и охлаждения сердцевины в момент закалки стали способствует её сужению или уменьшению в размерах. Но внешняя часть детали в момент закалки уже приняла свою форму. Получается, что превращениям в сердцевине препятствуют внешние или наружные остывшие слои после закалки детали. От этого в момент закалки стали, металла, сплава, возникает трещина в сердцевине детали.
На это все сказываются остаточные напряжения. Величина остаточных напряжений при закалке стали зависит от ряда факторов. Самыми главными факторами при закалке является свойство стали, форма и размер детали, условия охлаждения и чем охлаждали деталь.