Назначение и определение режимов термообработки

Основные предпосылки для получения необходимого комплекса механических и других свойств у конструкционных сплавов закладываются при их разработке и выплавке. Реализация же требуемых свойств осуществляется на последующих этапах обработки, преследующих цель придать сплаву не только предусмотренные чертежом форму и размеры, но и рациональное внутреннее строение, под которым следует понимать структурно-фазовый состав и дислокационную структуру, от которых непосредственно зависит комплекс требуемых свойств. Важнейшими этапами обработки сплавов являются термическая обработка и поверхностное упрочнение. Термической обработкой обеспечивается заданный уровень свойств во всем объеме детали, а поверхностным упрочнением - только в определенных наиболее нагруженных и сильно изнашиваемых местах на поверхности детали. Под термической обработкой понимают комплекс операций нагрева и охлаждения сплава, осуществляемых по определенному режиму с целью изменения его строения и получения заданных свойств. Основу термической обработки составляет изменение структурно-фазового состава и дислокационной структуры сплава, которое может быть достигнуто путем использования таких ключевых факторов, как наличие в нем аллотропических превращений или зависящей от температуры ограниченной взаимной растворимости компонентов. [7]

Для нагрева поковок применяют пламенные и электрические (сопротивления и индукционные) печи. Максимально допустимая температура нагрева перед свободной ковкой для углеродистых сталей примерно на 150^оС ниже линии солиуса АЕ на диаграмме железо - цементит. Температура конца горячей обработки для углеродистых сталей устанавливается на 50...70^оС выше линии GSK. По окончанию ковки при температуре более высокой, чем рекомендуемые, и последующим медленном охлаждении поковки из заэвтектоидной стали (с содержанием углерода более 0,8%) получают грубую цементитную сетку, а из легированной - карбидную сетку. Такие стали хрупки и плохо поддаются исправлению термической обработкой. Нагревать заготовку следует равномерно во избежании резкого перепада температур в наружных и внутренних ее слоях, что может привести к образованию трещин. Нагрев до температур 800...850 ^оС ведется медленно, а затем быстрее. Время нагревания заготовок t, час. определяют по формуле: t = АK D ; где D - диаметр круглой или сторона квадратной заготовки (м), K - коэффициент, равный 10 для конструкционных углеродистых низколегированных сталей, и 20 - для высоколегированных и высокоуглеродистых сталей. В формулу времени нагрева вводят также поправочный коэффициент А, зависящий от отношения наибольшего M_x и наименьшего M_n размера заготовки D (при M_x /M_n ³ 3 А = 1, при M_x /M³ 2 А = 0,98, M_x /M ³ 1 А = 0,71, M_x /M³ 0,5 А = 0,68 и т.д.).

Охлаждение поковок после ковки должно быть равномерным и не очень быстрым, иначе возможно образование трещин. Сталь углеродистая качественная Ст 35 для достижения заданной твердости материала заготовки подвергается закалке (нагрев от 845 оС до 875 оС, время выдержки – 4 –5 ч., охлаждение в масле) и отпуску для снятия напряжения и улучшения структуры (нагрев от 550оС до 600оС, время выдержки 2 часа, охлаждение на воздухе) [3].

Любой режим термической обработки может быть представлен графически в координатах температура – время.

Определяем скорость нагрева заготовки звездочки

M_x /M_n = 185/42,5 = 0,22 Þ А = 1;

t = АK D = 1 х 10 х 0,185 х 0,43 = 0,796» 0,8 ч.

Т ^оС

закалка

 

 

отпуск

 

0

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 t ч.

График режима термической обработки заготовки звездочка привода.

 

Тестовые материалы