Как закаляют сталь. Сказ про дедку, бабку... и сетку...("Сделай сам" №2∙2005) [А. А. Савельев] (fb2) читать постранично, страница - 3
- Как закаляют сталь. Сказ про дедку, бабку... и сетку...("Сделай сам" №2∙2005) (и.с. Журнал «Сделай сам») 4.35 Мб, 231с. скачать: (fb2) - (исправленную) читать: (полностью) - (постранично) - А. А. Савельев - В. Н. Сарафанников - Н. В. Копанев - Н. Г. Пахомова - Журнал «Сделай сам»
[Настройки текста] [Cбросить фильтры]
- 1
- 2
- 3
- 4
- 5
- . . .
- последняя (90) »
инструментальной стали высокую твердость, прочность, износостойкость и достаточную вязкость.
Чтобы яснее представлять процесс термообработки, необходимо немного познакомиться с теорией термической обработки металлов и сплавов, а затем, применяя эту теорию на практике, изготавливать качественные резцы по дереву и другой важный для себя инструмент.
В металловедении сталью называют сплав железа с углеродом и другими элементами, причем содержание углерода может доходить до 2,14 %. Структура стали определяется в основном содержанием углерода и видом его соединения с железом. Само железо может существовать в двух модификациях: в форме α (альфа-железо) при температуре ниже 911 °C и в форме γ (гамма-железо) при нагреве от 911 до 1392 °C. Эти две формы различаются состояниями критической решетки.
Железо способно растворять углерод и легирующие элементы, образую твердые растворы.
Твердый раствор углерода в α-железе называют ферритом, а в γ-железе аустенитом. Феррит прочнее и тверже, но менее вязок, чем аустенит. Железо с углеродом образует химическое соединение — карбид железа, называемый цементитом. Он имеет высокую твердость и очень хрупок.
Пересыщенный твердый раствор углерода в γ-железе называют мартенситом. Эта структура образуется из аустенита при очень сильном охлаждении. Мартенсит является основной структурой закаленной стали, так как твердость ее может достигаться 60–65 HRC. Любое изменение состава сплава в зависимости от температуры и концентрации отображают графически — диаграммой состояния. Диаграммы состояния строятся экспериментально на основе данных, полученных в результате термического анализа исследуемых металлов и сплавов.
В термообработке сталей и сплавов, для определения температуры нагрева при закалке и отпуске, используют часть диаграммы железо-цементит (рис. 1).
Рис. 1. Содержание углерода. Диаграмма состояния железо-цементита для определения температуры нагрева сталей при ковке и термической обработке: А — аустенит; Ф — феррит; Ц — цементит; П — перлит; Тн — температура нагрева сталей в начале копки; Тк — температура конца ковки
По оси ординат нанесена температура сплава, а по оси абсциссе — концентрация углерода в сплаве. Зная марку стали, а значит, и содержание углерода, легко по диаграмме вычислить температуру закалки или отпуска. Экспериментально установлено, что сталь с содержанием углерода до 0,25 % в результате закалки свои свойства почти не изменяет, поэтому эти стали и не закаливают. Они нашли широкое применение для художественной ковки в кузницах, потому что обладают повышенной пластичностью. Доэвтектоидные стали с содержанием углерода от 0,28 до 0,8 % при закалке нагревают выше линии GS на 30–50 °C (рис. 1). При таком нагреве исходная структура (феррит + перлит) превращается в аустенит, а при охлаждении с высокой скоростью в воде образуется мартенсит. При содержании углерода в сталях от 0,28 до 0,32 % твердость закаленной стали может составлять 35 HRC, а при содержании углерода от 0,4 до 0,5 % твердость может быть около 50 HRC. Вот почему резцы, изготовленные из низкоуглеродистых сталей, не обладают хорошими режушими свойствами, в том числе из рессорно-пружинных сталей 5 °CГ; 65Г. Заэвтектоидные стали (в основном инструментальные) нагревают выше линии SK на 30–50 °C, и она составляет 760–790 °C. При таком нагреве перлит полностью превращается в аустенит, а часть вторичного цементита остается нерастворенной. После быстрого охлаждения в воде, аустенит превращается в мартенсит. Структура такой стали после охлаждения состоит из мартенсита и цементита, что придает инструментальной стали высокую твердость и износостостойкость. Твердость такой стали может составлять 62 HRC. Легированные инструментальные стали перед закалкой нагревают несколько выше, чем углеродистые до 800–870 °C. Это объясняется тем, что легирующие элементы изменяют эвтектоидную температуру (положение точек Ас1 и Ас3), увеличивая устойчивость аустенита. С другой стороны, легирующие элементы уменьшают критическую скорость закалки, что позволяет в качестве охлаждающей среды применять масло. Это уменьшает вероятность коробления готового инструмента и его растрескивание. Быстрорежущие стали (Р9; Р18; Р6М5) для закалки нагревают до 1240–1280 °C. Такая высокая температура необходима для растворения части карбидов и получения высоколегированного аустенита и мартенсита после охлаждения, что обеспечивает большую теплостойкость стали. Для исключения появления трещин во время нагрева быстрорежущую сталь нагревают ступенчато в соляных ваннах (первый нагрев 400–500 °C, второй — 800–850 °C). При охлаждении в масле аустенит превращается в мартенсит, но не весь — часть его (25–30 %) сохраняется в виде остаточного аустенита. При отпуске (550–570 °C), обычно трехкратном с интервалом в один час, происходит выделение
Рис. 1. Содержание углерода. Диаграмма состояния железо-цементита для определения температуры нагрева сталей при ковке и термической обработке: А — аустенит; Ф — феррит; Ц — цементит; П — перлит; Тн — температура нагрева сталей в начале копки; Тк — температура конца ковки
По оси ординат нанесена температура сплава, а по оси абсциссе — концентрация углерода в сплаве. Зная марку стали, а значит, и содержание углерода, легко по диаграмме вычислить температуру закалки или отпуска. Экспериментально установлено, что сталь с содержанием углерода до 0,25 % в результате закалки свои свойства почти не изменяет, поэтому эти стали и не закаливают. Они нашли широкое применение для художественной ковки в кузницах, потому что обладают повышенной пластичностью. Доэвтектоидные стали с содержанием углерода от 0,28 до 0,8 % при закалке нагревают выше линии GS на 30–50 °C (рис. 1). При таком нагреве исходная структура (феррит + перлит) превращается в аустенит, а при охлаждении с высокой скоростью в воде образуется мартенсит. При содержании углерода в сталях от 0,28 до 0,32 % твердость закаленной стали может составлять 35 HRC, а при содержании углерода от 0,4 до 0,5 % твердость может быть около 50 HRC. Вот почему резцы, изготовленные из низкоуглеродистых сталей, не обладают хорошими режушими свойствами, в том числе из рессорно-пружинных сталей 5 °CГ; 65Г. Заэвтектоидные стали (в основном инструментальные) нагревают выше линии SK на 30–50 °C, и она составляет 760–790 °C. При таком нагреве перлит полностью превращается в аустенит, а часть вторичного цементита остается нерастворенной. После быстрого охлаждения в воде, аустенит превращается в мартенсит. Структура такой стали после охлаждения состоит из мартенсита и цементита, что придает инструментальной стали высокую твердость и износостостойкость. Твердость такой стали может составлять 62 HRC. Легированные инструментальные стали перед закалкой нагревают несколько выше, чем углеродистые до 800–870 °C. Это объясняется тем, что легирующие элементы изменяют эвтектоидную температуру (положение точек Ас1 и Ас3), увеличивая устойчивость аустенита. С другой стороны, легирующие элементы уменьшают критическую скорость закалки, что позволяет в качестве охлаждающей среды применять масло. Это уменьшает вероятность коробления готового инструмента и его растрескивание. Быстрорежущие стали (Р9; Р18; Р6М5) для закалки нагревают до 1240–1280 °C. Такая высокая температура необходима для растворения части карбидов и получения высоколегированного аустенита и мартенсита после охлаждения, что обеспечивает большую теплостойкость стали. Для исключения появления трещин во время нагрева быстрорежущую сталь нагревают ступенчато в соляных ваннах (первый нагрев 400–500 °C, второй — 800–850 °C). При охлаждении в масле аустенит превращается в мартенсит, но не весь — часть его (25–30 %) сохраняется в виде остаточного аустенита. При отпуске (550–570 °C), обычно трехкратном с интервалом в один час, происходит выделение
- 1
- 2
- 3
- 4
- 5
- . . .
- последняя (90) »
Последние комментарии
2 часов 27 минут назад
2 часов 28 минут назад
2 часов 36 минут назад
2 часов 40 минут назад
10 часов 21 минут назад
11 часов 2 минут назад