Короткий огляд основ термічної обробки!

Термічна обробка – це термічний процес обробки металу, під час якого матеріал нагрівають, витримують та охолоджують у твердому стані для отримання бажаної організації та властивостей.

I. Термічна обробка

1, Нормалізація: сталь або сталеві деталі нагрівають до критичної точки AC3 або ACM вище відповідної температури, щоб підтримувати її протягом певного періоду часу після охолодження на повітрі, щоб отримати перлітний тип організації процесу термічної обробки.

2, Відпал: евтектична сталева заготовка нагрівається до AC3 вище 20-40 градусів, після витримки протягом певного часу, при цьому піч повільно охолоджується (або закопується в пісок чи вапно для охолодження) до 500 градусів нижче температури охолодження в процесі термічної обробки повітрям.

3, Термічна обробка твердого розчину: сплав нагрівають до високотемпературної однофазної області постійної температури для підтримки, щоб надлишкова фаза повністю розчинилася у твердому розчині, а потім швидко охолоджують для отримання процесу термічної обробки перенасиченого твердого розчину.

4. Старіння: Після термічної обробки на твердий розчин або холодної пластичної деформації сплаву, якщо його розмістити при кімнатній температурі або витримувати при температурі трохи вищій за кімнатну, його властивості з часом змінюються.

5, Обробка твердим розчином: щоб сплав у різних фазах повністю розчинився, зміцнив твердий розчин і покращив в'язкість і корозійну стійкість, усунув напругу та розм'якшення, щоб продовжити обробку литтям.

6, Обробка старінням: нагрівання та витримка при температурі осадження армуючої фази, щоб осад армуючої фази випав, затвердів та підвищив міцність.

7, Гартування: аустенітизація сталі після охолодження з відповідною швидкістю охолодження, так що заготовка в поперечному перерізі має повну або певну нестабільну організаційну структуру, таку як мартенситне перетворення, в процесі термічної обробки.

8, Відпускання: загартовану заготовку нагрівають до критичної точки AC1 нижче відповідної температури протягом певного періоду часу, а потім охолоджують відповідно до вимог методу, щоб отримати бажану організацію та властивості процесу термічної обробки.

9. Карбонітрування сталі: карбонітрування – це процес одночасного проникнення вуглецю та азоту в поверхневий шар сталі. Звичайне карбонітрування, також відоме як ціанідування, середньотемпературне газове карбонітрування та низькотемпературне газове карбонітрування (тобто газове нітроцементування), ширше використовується. Основною метою середньотемпературного газового карбонітрування є підвищення твердості, зносостійкості та міцності на втому сталі. Низькотемпературне газове карбонітрування, засноване на азотуванні, має основну мету покращити зносостійкість сталі та стійкість до укусів.

10. Відпуск (гартування та відпуск): зазвичай гартування та відпуск виконують за високих температур у поєднанні з термічною обробкою, відомою як відпуск. Відпуск широко використовується в різних важливих конструкційних деталях, особливо тих, що працюють під змінним навантаженням шатунів, болтів, шестерень та валів. Відпуск після відпуску дозволяє отримати відпущений соніт, його механічні властивості перевершують твердість нормалізованого соніту такої ж твердості. Його твердість залежить від температури відпуску за високої температури, стабільності відпуску сталі та розміру поперечного перерізу заготовки, зазвичай між HB200-350.

11, Пайка: з паяльним матеріалом будуть два види нагрівання заготовки плавленням, з'єднаними разом процесом термічної обробки.

II.Tхарактеристики процесу

Термічна обробка металу є одним з важливих процесів у машинобудуванні. Порівняно з іншими процесами механічної обробки, термічна обробка зазвичай не змінює форму заготовки та загальний хімічний склад, але шляхом зміни внутрішньої мікроструктури заготовки або хімічного складу поверхні заготовки, покращує експлуатаційні властивості заготовки. Вона характеризується покращенням внутрішньої якості заготовки, що зазвичай не видно неозброєним оком. Для того, щоб металева заготовка мала необхідні механічні, фізичні та хімічні властивості, окрім розумного вибору матеріалів та різноманітних процесів лиття, часто важлива термічна обробка. Сталь є найпоширенішим матеріалом у машинобудуванні. Мікроструктура сталі складна, її можна контролювати за допомогою термічної обробки, тому термічна обробка сталі є основним процесом термічної обробки металу. Крім того, алюміній, мідь, магній, титан та інші сплави також можуть піддаватися термічній обробці для зміни своїх механічних, фізичних та хімічних властивостей, що дозволяє отримати різні експлуатаційні характеристики.

III.Tвін обробляє

Процес термічної обробки зазвичай включає три етапи: нагрівання, витримку та охолодження, іноді лише два етапи: нагрівання та охолодження. Ці процеси пов'язані один з одним і не можуть бути перервані.

Нагрівання є одним з важливих процесів термічної обробки. Термічна обробка металів має багато методів нагріву, найдавнішим з яких є використання деревного вугілля та кам'яного вугілля як джерела тепла, а нещодавно почали застосовувати рідке та газове паливо. Застосування електроенергії спрощує керування нагрівом та не забруднює навколишнє середовище. Використання цих джерел тепла може здійснюватися як безпосередньо, так і через розплавлену сіль або метал, утворюючи плаваючі частинки для непрямого нагріву.

Нагрівання металу: заготовка піддається впливу повітря, окислюється та часто зневуглецьовується (тобто зменшується вміст вуглецю на поверхні сталевих деталей), що дуже негативно впливає на властивості поверхні термічно оброблених деталей. Тому метал зазвичай повинен перебувати в контрольованій або захисній атмосфері, розплавленій солі та вакуумному нагріванні, а також використовувати покриття або методи пакування для захисного нагрівання.

Температура нагрівання є одним із важливих параметрів процесу термічної обробки, вибір та контроль температури нагрівання є основним питанням забезпечення якості термічної обробки. Температура нагрівання залежить від оброблюваного металевого матеріалу та мети термічної обробки, але зазвичай нагрівання перевищує температуру фазового переходу для досягнення високотемпературної структури. Крім того, перетворення вимагає певного часу, тому, коли поверхня металевої заготовки досягає необхідної температури нагрівання, її також необхідно підтримувати при цій температурі протягом певного періоду часу, щоб внутрішня та зовнішня температури були однаковими, щоб мікроструктурне перетворення було завершеним, що називається часом витримки. Завдяки нагріванню з високою щільністю енергії та поверхневій термічній обробці швидкість нагрівання надзвичайно висока, зазвичай немає часу витримки, тоді як при хімічній термічній обробці час витримки часто довший.

Охолодження також є невід'ємним етапом процесу термічної обробки, а методи охолодження використовуються по-різному, головним чином для контролю швидкості охолодження. Зазвичай швидкість охолодження при відпалі найповільніша, при нормалізації швидкість охолодження швидша, а при гартуванні також швидша. Але також через різні типи сталі та різні вимоги, наприклад, сталь, загартовану на повітрі, можна гартувати з тією ж швидкістю охолодження, що й при нормалізації.

IV.Пкласифікація процесів

Процес термічної обробки металу можна умовно розділити на загальну термічну обробку, поверхневу термічну обробку та хімічну термічну обробку трьох категорій. Залежно від нагрівального середовища, температури нагрівання та методу охолодження, кожну категорію можна розділити на кілька різних процесів термічної обробки. Один і той самий метал, що використовується за різними процесами термічної обробки, може отримати різну структуру, а отже, мати різні властивості. Чавун і сталь є найпоширенішими металами в промисловості, а мікроструктура сталі також є найскладнішою, тому існує безліч процесів термічної обробки сталі.

Загальна термічна обробка - це загальний нагрів заготовки з подальшим охолодженням з відповідною швидкістю для досягнення необхідної металургійної організації, з метою зміни її загальних механічних властивостей за допомогою процесу термічної обробки металу. Загальна термічна обробка сталі включає відпал, нормалізація, гартування та відпуск чотирьох основних процесів.

Процес означає:

Відпал - це нагрівання заготовки до відповідної температури, залежно від матеріалу та розміру заготовки, з різним часом витримки, а потім повільне охолодження. Метою є досягнення внутрішньої організації металу для досягнення або наближення до рівноважного стану, отримання хороших характеристик процесу та продуктивності, або подальше гартування для організації підготовки.

Нормалізація полягає в нагріванні заготовки до відповідної температури після охолодження на повітрі. Ефект нормалізації подібний до відпалу, тільки для отримання більш тонкої організації. Часто використовується для покращення ріжучих характеристик матеріалу, але іноді також використовується для деяких менш вимогливих деталей як остаточна термічна обробка.

Гартування - це нагрівання та ізоляція заготовки у воді, олії або інших неорганічних солях, органічних водних розчинах та інших гартуючих середовищах для швидкого охолодження. Після гартування сталеві деталі стають твердими, але водночас крихкими, і для своєчасного усунення крихкості, як правило, необхідно своєчасно проводити відпуск.

Для зменшення крихкості сталевих деталей їх гартують при відповідній температурі, вищій за кімнатну та нижчій за 650 ℃, протягом тривалого періоду ізоляції, а потім охолоджують. Цей процес називається відпуском. Відпал, нормалізація, гартування та відпуск – це загальна термічна обробка за методом «чотирьох вогнів», де гартування та відпуск тісно пов'язані, і часто використовуються разом, і один з них є незамінним. «Чотири вогні» мають різні температури нагрівання та режими охолодження, тому розроблено різні процеси термічної обробки. Для досягнення певного ступеня міцності та в'язкості гартування та відпуск за високих температур поєднуються з процесом, відомим як відпуск. Після гартування певних сплавів з утворенням перенасиченого твердого розчину їх витримують при кімнатній температурі або при трохи вищій відповідній температурі протягом тривалішого періоду часу, щоб покращити твердість, міцність або електромагнетизм сплаву. Такий процес термічної обробки називається старінням.

Деформаційна обробка під тиском та термічна обробка ефективно та тісно поєднуються, завдяки чому заготовка отримує дуже добру міцність та в'язкість за допомогою методу, відомого як деформаційна термічна обробка; термічна обробка в атмосфері негативного тиску або вакууму, відома як вакуумна термічна обробка, не тільки запобігає окисленню та зневуглецюванню заготовки, зберігає її поверхню після обробки та покращує її експлуатаційні характеристики, але також забезпечується осмотичним агентом для хімічної термічної обробки.

Поверхнева термічна обробка – це нагрівання лише поверхневого шару заготовки для зміни механічних властивостей поверхневого шару металу в процесі термічної обробки. Для нагрівання лише поверхневого шару заготовки без надмірної передачі тепла в заготовку, джерело тепла повинно мати високу щільність енергії, тобто на одиницю площі заготовки виділяється більша теплова енергія, щоб поверхневий шар заготовки міг локалізуватися або миттєво досягати високих температур за короткий проміжок часу або локалізуватися. Основними методами поверхневої термічної обробки є гасіння полум'ям та індукційне нагрівання, серед яких зазвичай використовуються такі джерела тепла, як полум'я оксиацетилену або оксипропану, індукційний струм, лазер та електронний промінь.

Хімічна термічна обробка – це процес термічної обробки металу шляхом зміни хімічного складу, організації та властивостей поверхневого шару заготовки. Хімічна термічна обробка відрізняється від поверхневої термічної обробки тим, що перша змінює хімічний склад поверхневого шару заготовки. Хімічна термічна обробка полягає в тому, що заготовка, що містить вуглець, сольові середовища або інші легуючі елементи (газ, рідина, тверда речовина), нагрівається та ізолюється протягом тривалішого періоду часу, завдяки чому поверхневий шар заготовки просочується вуглецем, азотом, бором, хромом та іншими елементами. Після просочування елементів іноді використовуються інші процеси термічної обробки, такі як гартування та відпуск. Основними методами хімічної термічної обробки є цементація, азотування та проникнення металу.

Термічна обробка є одним з важливих процесів у процесі виробництва механічних деталей та прес-форм. Загалом, вона може забезпечити та покращити різні властивості заготовки, такі як зносостійкість, корозійна стійкість. Також може покращити організацію заготовки та напружений стан, щоб полегшити різноманітну холодну та гарячу обробку.

Наприклад: білий чавун після тривалого відпалу може стати ковким чавуном, що покращує пластичність; зубчасті колеса з правильним процесом термічної обробки мають термін служби більше, ніж шестерні, що не піддавалися термічній обробці, або десятки разів; крім того, недорога вуглецева сталь завдяки проникненню певних легуючих елементів має деякі дорогі леговані сталі, що дозволяє замінити деякі жароміцні сталі та нержавіючу сталь; майже всі форми та штампи потребують термічної обробки, їх можна використовувати лише після термічної обробки.

Додаткові засоби

I. Види відпалу

Відпал – це процес термічної обробки, під час якого заготовку нагрівають до відповідної температури, витримують протягом певного періоду часу, а потім повільно охолоджують.

Існує багато видів відпалу сталі, які залежно від температури нагрівання можна розділити на дві категорії: відпал при критичній температурі (Ac1 або Ac3) вище температури відпалу, також відомий як відпал з перетворенням фази, що включає повний відпал, неповний відпал, сфероїдальний відпал та дифузійний відпал (гомогенізаційний відпал) тощо; відпал при температурі нижче критичної температури, що включає відпал з перекристалізації та відпал зі зняттям напруги тощо. За методом охолодження відпал можна розділити на ізотермічний відпал та відпал з безперервним охолодженням.

1, повний відпал та ізотермічний відпал

Повний відпал, також відомий як рекристалізаційний відпал, зазвичай званий відпалом, полягає в нагріванні сталі або сталі до температури Ac3 вище 20 ~ 30 ℃, ізоляції протягом достатнього часу, щоб після повільного охолодження повністю аустенітизувати її, щоб досягти майже рівноважної структури в процесі термічної обробки. Цей відпал в основному використовується для субевтектичних виливків, поковок та гарячекатаних профілів з різних вуглецевих та легованих сталей, а іноді також для зварних конструкцій. Зазвичай використовується для остаточної термічної обробки низки неважких заготовок або для попередньої термічної обробки деяких заготовок.

2, кульовий відпал

Сфероїдальний відпал в основному використовується для надевтектичної вуглецевої сталі та легованої інструментальної сталі (наприклад, для виготовлення інструментів з ріжучою кромкою, калібрів, форм та штампів, що використовуються в сталі). Його основна мета — зниження твердості, покращення оброблюваності та підготовка до майбутнього гартування.

3, відпал для зняття напруги

Відпал для зняття напруги, також відомий як низькотемпературний відпал (або високотемпературний відпуск), використовується переважно для усунення залишкових напружень у виливках, поковках, зварних конструкціях, гарячекатаних деталях, холоднотягнутих деталях та інших деталях. Якщо ці напруження не усунути, це призведе до деформації або тріщин у сталі через певний час або в процесі подальшого різання.

4. Неповний відпал полягає у нагріванні сталі до Ac1 ~ Ac3 (суб'евтектична сталь) або Ac1 ~ ACcm (над'евтектична сталь) між збереженням тепла та повільним охолодженням для досягнення майже збалансованої організації процесу термічної обробки.

II.гартування, найпоширенішим охолоджувальним середовищем є розсіл, вода та олія.

Гартування заготовки в солоній воді легко досягає високої твердості та гладкої поверхні, нелегко виготовити гартування, не утворюючи твердих м'яких плям, але легко призвести до серйозної деформації заготовки та навіть до розтріскування. Використання олії як гартуючого середовища підходить лише для забезпечення стабільності переохолодженого аустеніту, який є відносно великим у деяких легованих сталях або гартування заготовок з вуглецевої сталі невеликого розміру.

III.мета гартування сталі

1, зменшення крихкості, усунення або зменшення внутрішніх напружень, гартування сталі призводить до великої внутрішньої напруги та крихкості, наприклад, несвоєчасне гартування часто призводить до деформації сталі або навіть розтріскування.

2, щоб отримати необхідні механічні властивості заготовки, заготовка після гартування має високу твердість і крихкість. Щоб задовольнити вимоги до різних властивостей різних заготовок, можна регулювати твердість шляхом відповідного відпуску, щоб зменшити крихкість, отримати необхідну в'язкість і пластичність.

3. Стабілізуйте розмір заготовки

4. Деякі леговані сталі важко пом'якшити відпалом. Гартування (або нормалізація) часто використовується після високотемпературного відпуску, щоб забезпечити відповідну агрегацію карбіду сталі та зменшити твердість, що полегшує різання та обробку.

Додаткові поняття

1, відпал: стосується нагрівання металевих матеріалів до відповідної температури, витримування протягом певного періоду часу, а потім повільного охолодження в процесі термічної обробки. Поширені процеси відпалу: рекристалізаційний відпал, відпал для зняття напруги, сфероїдальний відпал, повний відпал тощо. Мета відпалу: головним чином зменшення твердості металевих матеріалів, покращення пластичності, полегшення різання або обробки тиском, зменшення залишкових напружень, покращення організації та складу гомогенізації або останньої термічної обробки для підготовки організації.

2, нормалізація: стосується сталі або сталі, нагрітої до температури вище 30 ~ 50 ℃ (критична температура сталі) для підтримки відповідного часу та охолодження на спокійному повітрі. Мета нормалізації: головна мета: покращення механічних властивостей низьковуглецевої сталі, покращення різання та оброблюваності, подрібнення зерна, усунення дефектів конструкції, а також підготовка до останньої термічної обробки.

3, гартування: це нагрівання сталі до Ac3 або Ac1 (сталь у критичній точці температури) вище певної температури, витримування певного часу, а потім охолодження до відповідної швидкості, для досягнення мартенситної (або бейнітної) організації в процесі термічної обробки. Поширеними процесами гартування є гартування в одному середовищі, гартування в двох середовищах, гартування мартенситу, ізотермічне гартування бейніту, поверхневе гартування та локальне гартування. Мета гартування: досягти необхідної мартенситної організації сталевих деталей, покращити твердість заготовки, міцність та стійкість до стирання, а остання термічна обробка забезпечити добру підготовку до термічної обробки.

4, відпуск: стосується загартування сталі, потім нагрівання до температури нижче Ac1, витримки та подальшого охолодження до кімнатної температури. Поширені процеси відпуску: низькотемпературний відпуск, середньотемпературний відпуск, високотемпературний відпуск та багаторазовий відпуск.

Мета відпуску: головним чином для усунення напруги, що виникає в сталі під час гартування, завдяки чому сталь має високу твердість і зносостійкість, а також необхідну пластичність і в'язкість.

5, відпуск: стосується сталі або сталі, що підлягає гартуванню та високотемпературному відпуску в процесі термічної обробки композиту. Використовувана для відпуску сталі називається загартованою сталлю. Зазвичай це середньовуглецева конструкційна сталь та середньовуглецева легована конструкційна сталь.

6, цементація: цементація - це процес проникнення атомів вуглецю в поверхневий шар сталі. Він також полягає в тому, щоб зробити заготовку з низьковуглецевої сталі поверхневим шаром високовуглецевої сталі, а потім після гартування та низькотемпературного відпуску поверхневий шар заготовки мав високу твердість та зносостійкість, тоді як центральна частина заготовки зберігала міцність та пластичність низьковуглецевої сталі.

Вакуумний метод

Оскільки для виконання операцій нагрівання та охолодження металевих заготовок потрібен десяток або навіть десятки дій. Ці дії виконуються у вакуумній термічній печі, до якої оператор не може підійти, тому ступінь автоматизації вакуумної термічної печі має бути вищим. Водночас деякі дії, такі як нагрівання та витримка наприкінці процесу гартування металевої заготовки, повинні складатися з шести, семи дій та виконуватися протягом 15 секунд. Такі гнучкі умови виконання багатьох дій можуть легко викликати нервозність оператора та призвести до неправильної роботи. Тому лише високий ступінь автоматизації може забезпечити точну та своєчасну координацію відповідно до програми.

Вакуумна термічна обробка металевих деталей проводиться в закритій вакуумній печі, де добре відомо суворе вакуумне ущільнення. Тому вакуумна термічна обробка має дуже важливе значення для досягнення та дотримання початкового рівня витоку повітря з печі, забезпечення робочого вакууму вакуумної печі та гарантування якості деталей. Тому ключовим питанням вакуумної термічної обробки є надійна вакуумна герметизація. Для забезпечення вакуумної продуктивності вакуумної печі, конструкція вакуумної термічної печі повинна відповідати основному принципу: корпус печі має бути герметично зварений, а отвір у корпусі печі має бути якомога менш відкритим або взагалі відкритим, а також використовувати динамічну герметизацію або уникати її, щоб мінімізувати можливість витоку вакууму. Компоненти та аксесуари, встановлені в корпусі вакуумної печі, такі як водоохолоджувані електроди, термопари та інші пристрої для виведення повітря, також повинні бути спроектовані для герметизації конструкції.

Більшість нагрівальних та ізоляційних матеріалів можна використовувати лише у вакуумі. Нагрівання та теплоізоляційне футеровка у вакуумних термічних печах працює у вакуумі та за високих температур, тому ці матеріали висувають високі вимоги до термостійкості, радіаційного випромінювання, теплопровідності та інших. Вимоги до стійкості до окислення не є високими. Тому тантал, вольфрам, молібден та графіт широко використовуються у вакуумних термічних печах для нагрівальних та теплоізоляційних матеріалів. Ці матеріали дуже легко окислюються в атмосферному стані, тому звичайні термічні печі не можуть використовувати їх у звичайних термічних печах.

Пристрій з водяним охолодженням: корпус вакуумної термооброблювальної печі, кришка печі, електричні нагрівальні елементи, водоохолоджувані електроди, проміжні вакуумні теплоізоляційні дверцята та інші компоненти знаходяться у вакуумі, піддаючись термічній обробці. Працюючи в таких надзвичайно несприятливих умовах, необхідно забезпечити, щоб конструкція кожного компонента не деформувалася або не пошкоджувалася, а вакуумне ущільнення не перегрівалося або не спалювалося. Тому кожен компонент повинен бути налаштований відповідно до різних обставин, щоб забезпечити нормальну роботу вакуумної термооброблювальної печі та достатній термін служби.

Використання низьковольтного високострумового обладнання: вакуумний контейнер, коли ступінь вакууму становить кілька лк10-1 торр, провідник під напругою у вакуумному контейнері має вищу напругу, що призводить до явища тліючого розряду. У вакуумній термічній печі сильний дуговий розряд може спалити електричний нагрівальний елемент та ізоляційний шар, що призведе до серйозних аварій та збитків. Тому робоча напруга електричного нагрівального елемента вакуумної термічної печі зазвичай не перевищує 80-100 вольт. Водночас, при проектуванні конструкції електричного нагрівального елемента необхідно вживати ефективних заходів, таких як уникнення контакту кінчиків деталей з поверхнями, відстань між електродами не повинна бути занадто малою, щоб запобігти утворенню тліючого або дугового розряду.

Загартування

Залежно від різних вимог до продуктивності заготовки, відповідно до її різних температур відпуску, відпуск можна розділити на такі типи:

(a) низькотемпературний відпуск (150-250 градусів)

Низькотемпературний відпуск отриманої організації для відпущеного мартенситу. Його метою є підтримка високої твердості та високої зносостійкості загартованої сталі за умови зниження її внутрішньої напруги та крихкості під час гартування, щоб уникнути сколів або передчасних пошкоджень під час використання. Він в основному використовується для виготовлення різноманітних високовуглецевих ріжучих інструментів, калібрів, холоднотягнутих штампів, підшипників кочення та цементованих деталей тощо. Твердість після відпуску зазвичай становить HRC58-64.

(ii) середньотемпературний відпуск (250-500 градусів)

Організація середньотемпературного відпуску для загартованого кварцового виробу. Його метою є отримання високої межі текучості, межі пружності та високої в'язкості. Тому його в основному використовують для виготовлення різноманітних пружин та гарячої обробки прес-форм, твердість відпуску зазвичай становить HRC35-50.

(C) високотемпературний відпуск (500-650 градусів)

Високотемпературний відпуск – це організація для відпущеного соніту. Звичайна комбінована термічна обробка гартуванням та високотемпературним відпуском, відома як відпуск, має на меті отримати міцність, твердість та пластичність, а також в'язкість, що покращує загальні механічні властивості. Тому широко використовується в автомобілях, тракторах, верстатах та інших важливих конструкційних деталях, таких як шатуни, болти, шестерні та вали. Твердість після відпуску зазвичай становить HB200-330.

Запобігання деформації

Причини деформації прецизійних складних форм часто є складними, але ми просто опанували закон деформації, проаналізували її причини та використали різні методи для запобігання деформації форми, щоб зменшити, а також контролювати її. Загалом, термічна обробка прецизійних складних форм може включати такі методи запобігання деформації.

(1) Розумний вибір матеріалу. Для прецизійних складних форм слід вибирати матеріал зі сталі з хорошою мікродеформацією (наприклад, сталь, що гартується на повітрі). Для серйозної сталі з карбідною сегрегацією слід проводити кування та відпуск за допомогою термічної обробки, а для більшої сталі, яка не піддається куванню, можна використовувати подвійну термічну обробку твердим розчином.

(2) Конструкція форми повинна бути розумною, товщина не повинна бути занадто різною, форма повинна бути симетричною, щоб деформація більшої форми відповідала закону деформації, необхідно забезпечити допуск на обробку, для великих, точних та складних форм можна використовувати комбінацію конструкцій.

(3) Прецизійні та складні форми слід попередньо термічно обробити, щоб усунути залишкові напруження, що виникають у процесі обробки.

(4) Розумний вибір температури нагрівання, контроль швидкості нагрівання, для прецизійних складних форм може знадобитися повільне нагрівання, попереднє нагрівання та інші збалансовані методи нагрівання для зменшення деформації форми під час термічної обробки.

(5) З метою забезпечення твердості форми, спробуйте використовувати попереднє охолодження, поступове охолодження з гартуванням або температурне гартування.

(6) Для прецизійних та складних форм, якщо дозволяють умови, спробуйте використовувати вакуумне нагрівання та глибоке охолодження після гартування.

(7) Для деяких прецизійних та складних форм можна використовувати попередню термічну обробку, термічну обробку старінням, термічну обробку відпуском та азотуванням для контролю точності форми.

(8) Під час ремонту отворів у формовочному піску, пористості, зносу та інших дефектів, використання холодного зварювального апарату та іншого термічного впливу ремонтного обладнання запобігає деформації в процесі ремонту.

Крім того, правильне проведення процесу термічної обробки (наприклад, закупорювання отворів, зав'язування отворів, механічне кріплення, відповідні методи нагрівання, правильний вибір напрямку охолодження форми та напрямку руху охолоджувального середовища тощо) та розумний процес термічної обробки відпуском також є ефективними заходами для зменшення деформації точних та складних форм.

Термічна обробка поверхні гартуванням та відпуском зазвичай здійснюється індукційним нагріванням або нагріванням полум'ям. Основними технічними параметрами є твердість поверхні, локальна твердість та ефективна глибина зміцнювального шару. Для випробування на твердість можна використовувати твердомір за Віккерсом, також можна використовувати твердомір за Роквеллом або поверхневий твердомір за Роквеллом. Вибір випробувального зусилля (шкали) пов'язаний з глибиною ефективного зміцнювального шару та твердістю поверхні заготовки. Тут використовуються три види твердомірів.

По-перше, твердомір за Віккерсом є важливим засобом перевірки твердості поверхні термооброблених заготовок. Його випробувальне зусилля може бути вибране від 0,5 до 100 кг, що дозволяє перевіряти шар поверхневого зміцнення товщиною до 0,05 мм, що забезпечує найвищу точність і дозволяє розрізняти невеликі відмінності в твердості поверхні термооброблених заготовок. Крім того, твердомір за Віккерсом також повинен визначати глибину ефективного зміцненого шару, тому для обробки поверхні термообробкою або великої кількості одиниць, що використовують заготовки, що проходять термообробку, необхідно встановити твердомір за Віккерсом.

По-друге, твердомір за Роквеллом на поверхні також дуже підходить для перевірки твердості загартованих поверхонь заготовок. Твердомір за Роквеллом на поверхні має три шкали на вибір. Він може перевіряти ефективну глибину загартування понад 0,1 мм для різних заготовок, що підлягають поверхневому загартуванню. Хоча точність твердоміра за Роквеллом на поверхні не така висока, як у твердоміра за Віккерсом, він, як засіб управління якістю та кваліфікований засіб контролю на заводах з термічної обробки, зміг задовольнити вимоги. Крім того, він також має просте керування, зручність використання, низьку ціну, швидке вимірювання, можливість безпосереднього зчитування значення твердості та інших характеристик. Використання твердоміра за Роквеллом на поверхні дозволяє проводити швидкий та неруйнівний поштучний контроль партії заготовок, що підлягають термічній обробці. Це важливо для металообробних та машинобудівних заводів.

По-третє, коли шар загартованого поверхні, отриманий термічною обробкою, товщий, також можна використовувати твердомір за Роквеллом. Коли товщина шару загартованого поверхні, отриманого термічною обробкою, становить 0,4 ~ 0,8 мм, можна використовувати шкалу HRA, а коли товщина шару загартованого поверхні перевищує 0,8 мм, можна використовувати шкалу HRC.

Значення твердості за Віккерсом, Роквеллом та твердості за Роквеллом на поверхні можна легко конвертувати одне в одне, конвертувати у стандарт, креслення або за потреби користувача. Відповідні таблиці перетворення наведено в міжнародному стандарті ISO, американському стандарті ASTM та китайському стандарті GB/T.

Локалізоване загартування

Якщо вимоги до місцевої твердості деталей вищі, можливо індукційне нагрівання та інші засоби локальної термічної обробки гартуванням, то на кресленнях таких деталей зазвичай позначено місце локальної термічної обробки гартуванням та значення локальної твердості. Випробування на твердість деталей слід проводити у відведеному місці. Для перевірки твердості за Роквеллом можна використовувати твердомір за Роквеллом для визначення значення твердості HRC, а для поверхневого шару гартування, отриманого термічною обробкою, для визначення значення твердості HRN можна використовувати твердомір за Роквеллом.

Хіміко-термічна обробка

Хіміко-термічна обробка полягає у просочуванні поверхні заготовки одним або кількома атомами хімічних елементів, що змінює хімічний склад, організацію та характеристики поверхні заготовки. Після гартування та низькотемпературного відпуску поверхня заготовки має високу твердість, зносостійкість та контактну втому, а серцевина заготовки має високу в'язкість.

Згідно з вищезазначеним, виявлення та реєстрація температури в процесі термічної обробки є дуже важливими, а поганий контроль температури має великий вплив на продукт. Тому виявлення температури є дуже важливим, а також відстеження температурної тенденції в усьому процесі, в результаті чого необхідно фіксувати зміну температури в процесі термічної обробки, що може полегшити подальший аналіз даних, а також побачити, в який момент температура не відповідає вимогам. Це відіграватиме дуже велику роль у покращенні термічної обробки в майбутньому.

Операційні процедури

1. Очистіть робоче місце, перевірте справність джерела живлення, вимірювальних приладів та різних перемикачів, а також безперебійну подачу води.

2. Оператори повинні носити належне захисне спорядження для охорони праці, інакше це буде небезпечно.

3, відкрийте універсальний перемикач керування живленням, відповідно до технічних вимог обладнання, градуйованих ділянок підвищення та падіння температури, щоб продовжити термін служби обладнання та обладнання.

4, звертати увагу на температуру печі для термічної обробки та регулювання швидкості сітчастого ременя, можна опанувати температурні стандарти, необхідні для різних матеріалів, забезпечити твердість заготовки, прямолінійність поверхні та окислювальний шар, а також серйозно виконувати роботу з безпеки.

5. Щоб звернути увагу на температуру печі для відпуску та швидкість стрічки, відкрийте випускне повітря, щоб заготовка після відпуску відповідала вимогам якості.

6, у роботі слід дотримуватися посади.

7, налаштувати необхідний пожежний апарат, а також ознайомитися з методами його використання та обслуговування.

8. Під час зупинки машини слід перевірити, чи всі вимикачі керування знаходяться у вимкненому стані, а потім замкнути універсальний перемикач.

Перегрів

На шорсткій поверхні роликових аксесуарів після гартування можна спостерігати перегрів мікроструктури деталей підшипника. Але для визначення точного ступеня перегріву необхідно спостерігати за мікроструктурою. Якщо в загартувальній організації сталі GCr15 з'являється грубий голчастий мартенсит, це загартувальна організація, що перегрівається. Причиною утворення гартувальної нагріву може бути занадто висока температура або занадто тривалий час нагрівання та витримки, що спричиняє повний діапазон перегріву; також це може бути пов'язано з початковою організацією сильної смуги карбіду, в області з низьким вмістом вуглецю між двома смугами утворюється локалізована голчаста товста мартенситна структура, що призводить до локалізованого перегріву. Залишковий аустеніт у перегрітій організації збільшується, а розмірна стабільність зменшується. Через перегрів гартувальної організації кристалічна структура сталі стає грубою, що призводить до зниження в'язкості деталей, зменшення ударної стійкості та скорочення терміну служби підшипника. Сильний перегрів може навіть спричинити гартувальні тріщини.

Недогрівання

Низька температура гартування або погане охолодження призведуть до утворення більшої, ніж стандартна, торренітової організації в мікроструктурі, відомої як недогріваюча організація, що призводить до зниження твердості та різкого зниження зносостійкості, що впливає на термін служби роликових деталей підшипника.

Гасіння тріщин

У процесі гартування та охолодження деталі роликових підшипників через внутрішні напруження утворюються тріщини, які називаються гартуючими тріщинами. Причинами таких тріщин є: занадто висока температура гартування або занадто швидке охолодження; зміна термічного напруження та об'єму маси металу в організації напруження перевищує міцність сталі на злам; наявність початкових дефектів на робочій поверхні (таких як поверхневі тріщини або подряпини) або внутрішніх дефектів у сталі (таких як шлак, серйозні неметалеві включення, білі плями, залишки усадки тощо); утворення концентрації напружень під час гартування; сильне зневуглецювання поверхні та сегрегація карбідів; недостатній або несвоєчасний гарт деталей після гартування; занадто велике холодне штампування, спричинене попереднім процесом, згинання при куванні, глибокі токарні різи, масляні канавки, гострі краї тощо. Коротше кажучи, причиною гартуючих тріщин може бути один або декілька з перерахованих вище факторів, а наявність внутрішніх напружень є основною причиною утворення гартуючих тріщин. Гартувальні тріщини глибокі та тонкі, з прямим зламом та без окислювального кольору на пошкодженій поверхні. Часто це поздовжня плоска тріщина або кільцеподібна тріщина на шийці підшипника; форма на сталевій кульці підшипника має S-подібну, Т-подібну або кільцеподібну форму. Організаційною характеристикою гартової тріщини є відсутність явища зневуглецювання з обох боків тріщини, що чітко відрізняється від тріщин під час кування та тріщин у матеріалі.

Деформація термічної обробки

Під час термічної обробки деталей підшипників NACHI існують термічні та організаційні напруження. Ці внутрішні напруження можуть накладатися одне на одне або частково компенсуватися. Це складне та змінне напруження, яке може змінюватися залежно від температури нагрівання, швидкості нагрівання, режиму охолодження, швидкості охолодження, форми та розміру деталей, тому деформація під час термічної обробки неминуча. Розуміння та опанування цього закону може забезпечити контрольований діапазон деформації деталей підшипників (наприклад, овал коміра, збільшення розміру тощо), що сприяє виробництву. Звичайно, під час термічної обробки механічні зіткнення також призведуть до деформації деталей, але цю деформацію можна використовувати для покращення роботи, щоб зменшити та уникнути її.

Поверхневе зневуглецювання

Деталі роликових підшипників під час термічної обробки нагріваються в окислювальному середовищі, і їх поверхня окислюється, в результаті чого масова частка вуглецю на поверхні деталей зменшується, що призводить до зневуглецювання поверхні. Глибина шару поверхневого зневуглецювання перевищує кількість утримання під час остаточної обробки, що призводить до браку деталей. Визначення глибини шару поверхневого зневуглецювання методом металографічного дослідження та методом мікротвердості здійснюється за допомогою доступних металографічних методів та методів мікротвердості. Крива розподілу мікротвердості поверхневого шару базується на методі вимірювання та може бути використана як критерій арбітражу.

М'яке місце

Через недостатній нагрів, погане охолодження та недостатню твердість поверхні деталей роликових підшипників, процес гартування є явищем, відомим як гартування у вигляді м'якої плями. Це подібно до зневуглецювання поверхні, яке може призвести до серйозного зниження зносостійкості та міцності на втому поверхні.