Způsoby a způsoby kalení a popouštění oceli

Tepelné zpracování ocelí je jednou z nejdůležitějších operací ve strojírenství, jejíž správné provedení určuje kvalitu výrobků. Kalení a popouštění ocelí je jedním z různých typů tepelného zpracování kovů.

Tepelné účinky na kov mění jeho vlastnosti a strukturu. To umožňuje zvýšit mechanické vlastnosti materiálu, trvanlivost a spolehlivost výrobků a také snížit velikost a hmotnost mechanismů a strojů. Navíc lze díky tepelnému zpracování použít levnější slitiny pro výrobu různých dílů.

Tepelné zpracování oceli zahrnuje aplikaci tepla na kov za určitých podmínek, aby se změnila jeho struktura a vlastnosti.

Operace tepelného zpracování zahrnují:

• žíhání;
• normalizace;
• stárnutí;
• kalení oceli a popouštění oceli (atd.).

Tepelné zpracování oceli: kalení, popouštění – závisí na následujících faktorech:

• teploty ohřevu;
• doba ohřevu (rychlost);
• trvání expozice při dané teplotě;
• rychlost chlazení.

Kalení

Kalení oceli je proces tepelného zpracování, jehož podstatou je zahřátí oceli na teplotu nad kritickou teplotu s následným rychlým ochlazením. V důsledku této operace se zvyšuje tvrdost a pevnost oceli a snižuje se tažnost.

Když se oceli zahřejí a ochladí, atomová mřížka se přeskupí. Kritické hodnoty teploty pro různé druhy oceli nejsou stejné: závisí na obsahu uhlíku a legovacích nečistot a také na rychlosti ohřevu a chlazení.

Po vytvrzení se ocel stává křehkou a tvrdou. Při ohřevu v tepelných pecích se povrchová vrstva výrobků pokrývá okují a dekarbonizuje se tím více, čím vyšší je teplota ohřevu a doba setrvání v peci. Pokud mají díly malý přídavek na další zpracování, pak je tato vada neopravitelná. Režimy popouštění pro kalení oceli závisí na jejím složení a technických požadavcích na výrobek.

Během kalení by měly být díly rychle ochlazeny, aby se austenit nestihl přeměnit na mezistruktury (sorbitol nebo troostit). Požadovaná rychlost chlazení je zajištěna volbou chladicího média. V tomto případě vede příliš rychlé ochlazení k prasklinám nebo deformaci produktu. Aby se tomu zabránilo, v rozsahu teplot od 300 do 200 stupňů musí být rychlost ochlazování zpomalena pomocí kombinovaných metod kalení. Způsob ponoření dílu do chladicího média má velký význam pro snížení deformace výrobku.

Zahřívání kovu

Všechny metody kalení oceli se skládají z:

• topná ocel;
• následné držení, aby se dosáhlo prohřátí produktu a dokončení strukturálních přeměn;
• chlazení určitou rychlostí.

Výrobky z uhlíkové oceli se ohřívají v komorových pecích. V tomto případě není předehřívání vyžadováno, protože tyto třídy oceli nepodléhají praskání nebo deformaci.

Složité výrobky (například nástroj s vyčnívajícími tenkými hranami nebo ostrými přechody) se předehřívají:

• v solných lázních ponořením dvakrát nebo třikrát na 2 – 4 sekundy;
• v samostatných pecích do teploty 400 – 500 stupňů Celsia.

Zahřívání všech částí výrobku by mělo probíhat rovnoměrně. Pokud toho nelze dosáhnout v jednom kroku (velké výkovky), použijí se dvě doby zdržení pro ohřev.

Pokud do trouby vložíte pouze jeden díl, zkrátí se doba ohřevu. Například jedna kotoučová řezačka o tloušťce 24 mm se nahřeje do 13 minut a deset takových výrobků se nahřeje do 18 minut.

Ochrana produktu před vodním kamenem a oduhličením

U výrobků, jejichž povrchy nejsou po tepelném zpracování broušeny, je vyhoření uhlíku a tvorba vodního kamene nepřijatelné. Povrchy jsou před těmito defekty chráněny ochrannými plyny přiváděnými do dutiny elektrické pece. Tato technika je samozřejmě možná pouze ve speciálních uzavřených pecích. Zdrojem plynu přiváděného do topné zóny jsou generátory ochranného plynu. Mohou pracovat na metanu, čpavku a dalších uhlovodíkových plynech.

Pokud není ochranná atmosféra, pak se výrobky před zahřátím balí do nádob a plní použitým nauhličovačem a litinovými hoblinami (topenář by měl vědět, že dřevěné uhlí nechrání nástrojové oceli před oduhličením). Aby se do nádoby nedostal vzduch, je potažena hlínou.

Solné lázně při zahřívání zabraňují oxidaci kovu, ale nechrání před dekarbonizací. Při výrobě se proto minimálně dvakrát za směnu dezoxidují hnědou solí, krevní solí nebo kyselinou boritou. Solné lázně pracující při teplotách 760 – 1000 stupňů Celsia jsou velmi účinně dezoxidovány dřevěným uhlím. K tomu se sklenice s mnoha otvory po celém povrchu naplní sušeným dřevěným uhlím, uzavře se víčkem (aby uhlí nevyplavalo nahoru) a po zahřátí se spustí na dno solné lázně. Nejprve se objeví značné množství plamenů, poté se sníží. Pokud takto dezoxidujete lázeň během směny třikrát, ohřáté produkty budou zcela chráněny před dekarbonizací.

Stupeň dezoxidace solných lázní se kontroluje velmi jednoduše: obyčejná čepel, zahřátá v lázni 5 – 7 minut v kvalitní dezoxidované lázni a vytvrzená ve vodě, se zlomí, neohne.

Chladiva

Hlavním chladivem oceli je voda. Pokud do vody přidáte malé množství solí nebo mýdla, rychlost chlazení se změní. Proto za žádných okolností nesmí být kalicí nádrž používána k jiným účelům (například mytí rukou). Pro dosažení stejné tvrdosti na kaleném povrchu je nutné udržovat teplotu chladicí kapaliny 20 – 30 stupňů. Vodu v nádrži byste neměli často měnit. Je absolutně nepřípustné chladit výrobek v tekoucí vodě.

Nevýhodou kalení vodou je vznik trhlin a deformace. Proto se touto metodou kalí pouze výrobky jednoduchých tvarů nebo tmelené.

• Při kalení výrobků složitých konfigurací vyrobených z konstrukční oceli se používá padesátiprocentní roztok louhu sodného (za studena nebo zahřátý na 50 – 60 stupňů). Díly zahřáté v solné lázni a vytvrzené v tomto roztoku jsou světlé. Teplota roztoku by neměla překročit 60 stupňů.

Páry vznikající při hašení v žíravém roztoku jsou pro člověka škodlivé, proto musí být zhášecí lázeň vybavena odsáváním.

• Legovaná ocel je kalena v minerálních olejích. Mimochodem, tenké výrobky z uhlíkové oceli se také provádějí v oleji. Hlavní výhodou olejových lázní je, že rychlost chlazení nezávisí na teplotě oleje: při teplotě 20 stupňů a 150 stupňů se produkt ochladí stejnou rychlostí.

Dávejte pozor, aby se voda nedostala do olejové lázně, protože by mohlo dojít k prasknutí produktu. Co je zajímavé: v oleji zahřátém na teplotu nad 100 stupňů nevede vnikání vody ke vzniku trhlin v kovu.

Nevýhodou olejové lázně je:

1. uvolňování škodlivých plynů během kalení;
2. tvorba plaku na produktu;
3. sklon oleje k hořlavosti;
4. postupné zhoršování schopnosti kalení.

• Oceli se stabilním austenitem (například X12M) lze chladit vzduchem dodávaným kompresorem nebo ventilátorem. Zároveň je důležité zabránit vniknutí vody do vzduchového potrubí: to může vést k tvorbě trhlin ve výrobku.
• Krokové kalení se provádí v horkém oleji, roztavených alkáliích a solích s nízkou teplotou tání.
• Přerušované kalení ocelí ve dvou chladicích prostředích se používá pro zpracování složitých dílů vyrobených z uhlíkových ocelí. Nejprve se ochladí ve vodě na teplotu 250 – 200 stupňů a poté v oleji. Výrobek se udržuje ve vodě ne déle než 1 – 2 sekundy na každých 5 – 6 mm tloušťky. Pokud se doba působení ve vodě prodlouží, na výrobku se nevyhnutelně objeví praskliny. Přenos dílu z vody do oleje musí být proveden velmi rychle.

Svařit auto sami není snadný úkol, ale dá se to zvládnout.

Potřebujete rychle a efektivně řezat kov? Použijte plazmovou řezačku! Jak to udělat správně, přečtěte si tento článek.

Pokud vás zajímá, jak soustružit kovové výrobky, přečtěte si článek na https://elsvarkin.ru/obrabotka-metalla/tokarnaya-obrabotka-metalla-obshhie-svedeniya/ odkaz.

Proces dovolené

Všechny kalené díly podléhají popouštění. To se provádí za účelem zmírnění vnitřního stresu. V důsledku popouštění se tvrdost oceli mírně sníží a tažnost oceli se zvýší.

V závislosti na požadované teplotě se temperování provádí:

• v olejových lázních;
• v ledkových lázních;
• v pecích s nucenou cirkulací vzduchu;
• v lázních s roztavenými alkáliemi.

Teplota popouštění závisí na jakosti oceli a požadované tvrdosti výrobku, např. nástroj, který vyžaduje tvrdost HRC 59 – 60, by měl být popouštěn při teplotě 150 – 200 stupňů. V tomto případě se vnitřní napětí sníží a tvrdost se mírně sníží.

Rychlořezná ocel se kalí na teplotu 540 – 580 stupňů. Toto popouštění se nazývá sekundární kalení, protože v důsledku toho se zvyšuje tvrdost produktu.

Výrobky mohou být zakaleny zahříváním na elektrických sporákech, v troubách, dokonce i v horkém písku. Oxidový film, který se objeví jako výsledek zahřívání, získává různé matné barvy v závislosti na teplotě. Než začnete temperovat některou z matných barev, musíte povrch výrobku očistit od vodního kamene, olejových usazenin atd.

Obvykle se po temperování kov ochladí na vzduchu. Chromniklové oceli by se však měly chladit ve vodě nebo oleji, protože pomalé ochlazování těchto jakostí vede ke křehkosti při popouštění.