Hartowanie stali: temperatura, rodzaje i metody

Obróbka cieplna metalu jest obowiązkowym procesem w metalurgii. Dzięki poprawności stal poddana obróbce cieplnej Możliwe jest uzyskanie poprawy jednej lub drugiej charakterystyki mechanicznej produktu. Na ten temat możesz rozmawiać od dłuższego czasu. Zobaczmy, czym jest hartowanie stali, do czego służy i jaka technologia. Na pierwszy rzut oka wszystko to może wydawać się niezwykle trudne, ale jeśli spojrzymy bardziej szczegółowo, tak nie jest.

Niektóre ogólne informacje

Hartowanie to proces zmiany sieci krystalicznej stali i jej stopów poprzez osiągnięcie temperatury krytycznej, która jest różna dla każdego materiału. Z reguły po osiągnięciu wymaganego progu temperatury następuje ostre chłodzenie. Woda lub olej może działać jak chłodziwo, ale omówimy to bardziej szczegółowo później.

Warto zauważyć, że dla stale narzędziowe niekompletne utwardzanie jest częściej stosowane. Jego istotą jest to, że osiąga się temperaturę, w której powstają nadmiarowe fazy. W przypadku innych gatunków stali stosuje się pełne utwardzanie. W tym przypadku temperatura ogrzewania zostaje zwiększona o 50 stopni. Metale nieżelazne poddaje się obróbce cieplnej bez transformacji polimorficznej, a stal - z transformacją polimorficzną.

Usunięcie hartowania

Wakacje to proces technologiczny schładzania produktu, którego istotą jest uzyskanie bardziej plastycznego i mniej kruchego materiału. Jednocześnie stara się utrzymać siłę na tym samym poziomie. W tym celu produkt umieszcza się w piecu o temperaturze od 150 do 650 stopni, w którym stopniowo się chłodzi. Istnieją trzy rodzaje wakacji:

• Niska temperatura - zapewnia obrabianemu elementowi wysoką odporność na zużycie, ale ta stal jest gorszym postrzeganym obciążeniem dynamicznym. Proces przebiega w temperaturze 260 stopni. Produkty ze stali niskostopowych i węglowych poddawane są hartowaniu w niskiej temperaturze (cięcie i narzędzia pomiarowe).
• Średnia temperatura - występuje w temperaturze od 350 do 500 stopni. Najczęściej stosowane sprężyny, sprężyny, matryce itp. Produkt ten będzie miał dobrą sprężystość i wytrzymałość.
• Hartowanie w wysokiej temperaturze występuje w temperaturze 500-680 stopni. Po zakończeniu procesu produkt będzie miał wysoką wytrzymałość i ciągliwość. Hartowanie w wysokiej temperaturze jest odpowiednie do dalszej produkcji części o dużym obciążeniu. (koło zębate, wał itp.).

Hartowanie stali w domu

Jeśli masz potrzebę zwiększenia siły narzędzia domowego, to nie musisz biegać do kowala, ponieważ możesz to zrobić sam. Aby to zrobić, potrzebujesz minimum sprzętu i wiedzy. Jako przykład weźmy siekierę. Jeśli produkt został wyprodukowany w ZSRR, możesz być pewny, że został on wyprodukowany jako ostatni. Jednak nowoczesne osie nie świecą jakością. Zgięcie lub wykruszenie oznacza, że ​​technologia utwardzania nie była przestrzegana. Ale nic nie powstrzymuje nas od robienia wszystkiego sami.

Aby to zrobić, rozpal ogień za pomocą węgli. Ten ostatni powinien być jak bielszy. To wskazuje na ich wysoką temperaturę. Przygotuj wcześniej dwa pojemniki. Napełnij go olejem, można to zrobić przy zwykłym wysiłku przy maszynie, a drugim przy użyciu czystej zimnej wody. Kiedy krawędź staje się szkarłatna, musisz dostać siekierę. Do trzymania możesz użyć szczypców kowala lub czegoś w tym rodzaju. Szybko zanurzaj siekierę w maśle i trzymaj przez trzy sekundy, następnie weź taką samą ilość i zanurz ją ponownie. Musisz to zrobić przed utratą jasnego koloru. Po zanurzeniu siekiery w wodzie nie zapomnij go zamieszać. To hartowanie stali w domu skończyło się. A teraz chodźmy dalej.

Szczegóły dotyczące ogrzewania metalu

Cały proces hartowania można podzielić na trzy etapy:

• ogrzewanie ze stali;
• Wytrzymałość jest niezbędna, aby ukończyć wszystkie transformacje strukturalne i przez rozgrzewkę;
• chłodzenie (regulacja prędkości).

Jeśli mówimy o produktach wykonanych ze stali węglowej, to są one utwardzane w piecach komorowych. Nie wymaga wstępnego podgrzewania, ze względu na odporność materiału na wypaczenia i pękanie. Złożone produkty, na przykład ostre przejścia i drobne linie, wymagają wstępnego podgrzania. Robią to:

• w piecach solnych z 3-krotnym zanurzeniem na 3-4 sekundy;
• w poszczególnych piecach w temperaturze 400-500 stopni Celsjusza.

Musisz zrozumieć, że technologia oznacza równomierne ogrzewanie. Jeśli niemożliwe jest zapewnienie tego w jednym podejściu, wówczas czas otwarcia migawki jest wymagany do ogrzewania. Im więcej produktów znajduje się w piecu, tym dłużej trzeba je podgrzewać. Na przykład jednotarczowy frez o średnicy 2,4 cm wymaga trzymania przez 13 minut, a tuzin takich samych produktów musi być ogrzewany przez 18 minut.

Metody hartowania stali

Obecnie aktywnie używane:

• Hartowanie w jednym urządzeniu chłodzącym. Jego istotą jest to, że produkt jest umieszczany w cieczy hartującej, gdzie znajduje się przed całkowitym schłodzeniem. Takie hartowanie może być realizowane w domu.
• Hartowanie w dwóch mediach - metoda nadaje się do obróbki stali węglowej. Istota tej metody polega na tym, że część zanurza się najpierw w wodzie (szybko chłodzącym medium), a następnie w oleju.
• Strumieniowanie - istotą tej metody jest natryskiwanie obrabianego przedmiotu strumieniem wody. Ten sposób utwardzania stosuje się, gdy konieczne jest utwardzenie tylko części części. Ponadto nie tworzy się kurtka parowa, która zwiększa wydajność.
• Krok - chłodzenie stali odbywa się w środowisku hartowniczym o temperaturze temperatura wyższa martenzytyczny. Potem nadchodzi czas otwarcia migawki. Na tym etapie część musi mieć tę samą temperaturę we wszystkich sekcjach, która musi odpowiadać temperaturze kąpieli hartowniczej.

Ochrona produktu przed wpływami zewnętrznymi

Dość często konieczne jest zabezpieczenie części przed szkodliwymi skutkami, takimi jak zgorzelina i utrata węgla. Aby to zrobić, najczęściej stosuj specjalne gazy, które są wprowadzane do pieca, gdzie znajduje się obrabiany przedmiot. Oczywiście jest to możliwe tylko przy pełnym uszczelnieniu pieca. W większości przypadków źródłem gazu jest specjalny generator zasilany gazami węglowodorowymi (metanem, amoniakiem itp.).

W każdym razie pełne utwardzenie stali powinno być chronione. Jeśli gaz zawiedzie, sensowne jest użycie szczelnego pojemnika. Jako uszczelniacz stosuje się glinkę, która nie pozwala na przepływ powietrza do środka. Wcześniej pożądane jest, aby część tę opłukać żelaznymi wiórami.

Kąpiele solankowe

Pełne lub powierzchniowe utwardzenie stali powinno odbywać się w kąpielach solnych. Chronią obrabiany przedmiot przed utlenianiem, ale nie przed odwęgleniem. Z tego prostego powodu są odtleniane przez boraks lub sól krwi kilka razy w ciągu 8-12 godzin. Kąpiele solankowe pracujące w temperaturze 760-1000 stopni są skutecznie odtleniane węglem drzewnym. Aby to zrobić, potrzebujesz szklanki z wieloma otworami wypełnionymi wysuszonym węglem drzewnym. Następnie szkło zamyka się pokrywką, aby uniknąć wznoszenia węgla i obniżyć do dna kąpieli solnej. Z biegiem czasu liczba płomieni stopniowo maleje. W rzeczywistości im więcej takich dezaktywacji występuje w jednym produkcie, tym lepsza będzie ochrona przed odwęglaniem.

Konieczne jest okresowe sprawdzanie stopnia odtlenienia. Aby to zrobić, weź zwykłe stalowe ostrze i umieść je na 5-7 minut w wannie. Jeśli pęknie, a nie zginie, kąpiel uważana jest za całkowicie odtlenioną. Warto zauważyć, że niektóre rodzaje hartowania stali nie muszą wykonywać takich czynności.

Chłodziwa

Łatwo zgadnąć, że woda jest wykorzystywana jako główny płyn do chłodzenia wyrobów stalowych. W tym samym czasie, dodając sól lub mydło, można zmienić szybkość chłodzenia części. Zdarzały się przypadki, gdy zbiornik hartowania był używany do innych celów, powiedzmy, do mycia rąk. Ilość wprowadzanego mydła była wystarczająca, aby proces chłodzenia przebiegał źle, a produkt nie uzyskał wymaganych właściwości.

Aby część była chłodzona równomiernie na całej powierzchni, temperatura w zbiorniku nie powinna być mniejsza niż 20 i wyższa niż 30 stopni. Ponadto nie należy używać bieżącej wody. Istnieją poważne wady takiego chłodzenia, które polega na pękaniu i wypaczaniu produktu. Z tego powodu chłodzenie wodne jest najczęściej stosowane w nieskomplikowanych, niekrytycznych częściach i narzędziach, lub mających cementowaną powłokę. Pod wodą chłodzenie powoduje utwardzanie stali węglowej.

Chłodzenie stali konstrukcyjnej i stopowej

Stal konstrukcyjna ma wyższą jakość, a większość produktów ma złożoną konfigurację. Do chłodzenia użyj 50% roztworu sody kaustycznej, który jest wstępnie podgrzewany do temperatury 50-60 stopni. Po zahartowaniu w takim rozwiązaniu części będą miały jasny kolor, co oznacza, że ​​technologia została zastosowana. Ważne jest, aby nie przegrzewać roztworu sody kaustycznej powyżej 60 stopni.

Stal stopowa jest hartowana w oleju mineralnym. To samo dotyczy bardzo cienkich produktów ze stali węglowej, takich jak krawędzie narzędzi skrawających. Kluczową cechą tej metody jest to, że szybkość chłodzenia nie zależy od temperatury oleju. Tak więc proces będzie taki sam w 20 i 120 stopniach.

O temperaturze odpuszczania

Struktura stali po hartowaniu może nieznacznie różnić się w zależności od wybranej temperatury odpuszczania. Ale musisz zrozumieć, że temperatura powinna być wybrana w zależności od gatunku stali. Na przykład, jeśli potrzebujesz produktu o twardości 60 HRC, wówczas odpuszczanie odbywa się w temperaturze nie wyższej niż 200 stopni. W tym przypadku występuje nieznaczny spadek twardości i zmniejszenie wewnętrznych naprężeń. Ale stal szybkotnąca powinna być uwalniana w temperaturze nie niższej niż 540 stopni. W tym przypadku możemy mówić o znacznym wzroście twardości produktu.

Wniosek

Temperatura hartowania stali nigdy nie powinna przekraczać 1300 stopni, co jest uważane za krytyczny próg. Kolor produktu po osiągnięciu tego punktu będzie biały i normalny - zazwyczaj czerwony lub karmazynowy. Minimalna temperatura odpuszczania części stalowych wynosi 550 stopni. W takim przypadku produkt będzie jasno czerwony.

Przy okazji, warto zauważyć, że hartowanie stali nierdzewnej odbywa się w temperaturze 1050-1080 stopni w wodzie. Mechaniczne właściwości produktu na końcu procesu charakteryzują się tym, że wytrzymałość i twardość nieco się zmniejszają, ale plastyczność i wytrzymałość znacznie wzrastają. To może zakończyć rozmowę na ten temat. Jak widać, aby uzyskać niezbędne właściwości mechaniczne, ważne jest, aby stosować się do technologii, ponieważ najmniejsze odchylenia prowadzą do niepożądanych rezultatów. Jeśli wszystko zostanie wykonane poprawnie, nawet w domu, zauważysz znaczące zmiany w pozytywny sposób.