Упрочнение деталей машин поверхностной закалкой при индукционном нагреве
| Листать книгу |
|---|
| Листать |
| Страницы:
1 ... 22 ... 66 ... 110 ... 144 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 скачать книгу Упрочнение деталей машин поверхностной закалкой при индукционном нагреве Оптимальным режимом нагрева является такой, при котором после закалки стали с наиболее низкой температуры при данной скорости нагрева достигается структура безыгольчатого, равномерно травящегося мартенсита ... Из этого следует, что оптимальному режиму индукционного нагрева, обеспечивающему получение наилучшего сочетания свойств стали, имеющей структуру отпущенного мартенсита, соответствует размер начального зерна аустенита, возникающего в стали сразу после завершения образования достаточно гомогенного гамма ... Такая структура наблюдается в эвтектоидных и заэвтектоидных сталях после их отжига или нормализации на тонкий пластинчатый перлит и после улучшения, а также в до ... Сюда же можно отнести сталь после предварительной закалки, так как при повторной скоростной аустенизации при прохождении критических температур мартенсит распадается с образованием дисперсной фер ... Таким образом, при использовании мелкодисперсной исходной структуры имеется возможность изменять начальное зерно аустенита в широком интервале путем выбора той или иной скорости нагрева ... При больших скоростях нагрева температура окончания аустенитного превращения сдвигается достаточно высоко, что приводит к существенному возрастанию зерна ... Установлено, что наличие таких равномерно распределенных в матрице стали частиц после достижения зерном аустенита определенного размера тормозит его дальнейший рост до тех пор, ... При этом предварительная термическая обработка, измельчающая исходную структуру, например, улучшение, содействует получению более мелкого начального зерна ... Может быть применена также специальная термическая обработка, размельчающая частицы второй фазы и уменьшающая поэтому размер устойчивого зерна аустенита ... Другой путь, позволяющий получить при нагреве под закалку наиболее мелкое зерно аустенита, — это рациональный выбор и автоматическое поддержание режима индукционного нагрева с изотермической выдержкой, позволяющего получить размер зерна аустенита, близкий к его начальному значению ... Рассмотренные выше зависимости, характеризующие кинетику роста зерна аустенита стали, относились к случаям,, когда температура в процессе индукционного нагрева непрерывно повышалась ... И, наконец, растворение или коагуляция частиц второго вида приводит к росту зерна до, третьего устойчивого значения, где преобладают частички третьего вида ... РЕГУЛИРОВАНИЕ СКЛОННОСТИ СТАЛИ К РОСТУ ЗЕРНА АУСТЕНИТА ПОСРЕДСТВОМ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЙ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ Наибольшей технологичностью при закалке обладает сталь, если у нее значения начального и устойчивого зерна совпадают ... На возможность изменять склонность зерна аустенита к росту посредством предварительной термической обработки исследователи обратили внимание уже давно ... Для регулирования зерна аустенита в сталь после ее раскисления или одновременно с ним вводят чаще всего алюминий, а во многих случаях, кроме того, титан, ванадий, цирконий, ниобий, которые образуют дисперсные частички нитридов, карбидов, а возможно и окислов, размер которых определяет величину устойчивого зерна аустенита ... Поэтому для наименьшего рассеяния глубины закалки н деталях, изготовленных из разных плавок стали пониженно прокаливаемости, желательно иметь стабильные повторяющиес значения устойчивого зерна аустенита ... При освоении технологического процесса установлено, чт в целях предотвращения коагуляции вторых фаз температур конца ускоренного охлаждения поковок не должна превыша ... Этот процесс ускоренного охлаждения поков легко осуществим в производственных условиях вследствие ш рокого допустимого интервала температур конца охлаждени После ускоренного охлаждения паковки охлаждаются на возду до комнатной ... Его использование целесообразно в тех случаях, когда по условиям металлургического производства не удается получить более или менее стабильную зерновую характеристику стали ... При индукционной поверхностной закалке вследствие кратковременности нагрева также возможн определенная неоднородность мартенсита по содержанию угле рода ... Ниже рассматриваются результаты исследования неоднородности мартенсита при различных режимах поверхностной закалки с использованием рентгеноструктурного анализа на ионизацион ной установке типа УРС ... Качественная оценка неоднородности мартенсита по содержа нию углерода для доэвтектоидных сталей проводилась посред ством сопоставления формы фотометрических кривых и микрс структур, имеющих место при различных режимах нагрева ... При наличии участков с пониженной по сравнению с средней концентрацией углерода на кривых наблюдается увел чение интенсивности вблизи ферритного максимума ... Весьма наглядным приемом, позволяющим оценить различные в степени неоднородности мартенсита доэвтектоидных сталей, является прямое наложение фотометрических кривых однородного мартенсита ... Определение неоднородности мартенсита по содержанию углерода представляет наибольший интерес для доэвтектоидных конструкционных сталей, так как последние наиболее широко применяются для изготовления поверхностно закаливаемых деталей ... В этих сталях к концу нагрева под закалку растворение цементита не заканчивается и отсутствие гомогенности твердого раствора в данном случае встречается довольно часто ... Определение температуры конца растворения карбидов производилось методом электролитического разделения фаз, при котором в раствор уходят аустенит и участки малоуглеродистого мартенсита, а высокоуглеродистые участки мартенсита и цементит выпадают в анодный осадок ... По рентгенограммам, снятым с анодных осадков образцов, закаленных с различных температур, определялись температура окончания растворения цементита и соответствующее содержание углерода в высокоуглеродистых участках мартенсита ... ТОНКАЯ КРИСТАЛЛИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА ЗАКАЛЕННОЙ СТАЛИ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ РЕЖИМАХ ИНДУКЦИОННОГО НАГРЕВА В работах, посвященных исследованию структуры стали, подвергнутой поверхностной закалке, указывается на возможность при скоростном нагреве получать более мелкие блоки мозаичной структуры ... Количественный расчет размеров блоков в закаленной стали по ширине и форме интерференционной линии осложняется тем, что этот параметр линии зависит одновременно от ... Поэтому для проверки полученных данных были сопоставлены фотометрические кривые, снятые с неотпущенных образцов, закаленных после индукционного нагрева по различным режимам и после нагрева в печи ... Поэтому полное совпадение фотометрических кривых каждой из трех дифракционных линий, полученных от образцов, закаленных после индукционного нагрева с разными скоростями и температурами, позволяет сделать вывод, что для мартенсита величина блоков мозаики и напряжений второго рода практически не зависит от температуры и скорости нагрева в интервале до ... Рассмотренные результаты указывают на то, что изменение режима аустенизации в широких пределах как по скорости нагрева, так и по температуре не изменяет величины области когерентного рассеяния ... ОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ СТАЛИ, ЗАКАЛЕННОЙ ПОСЛЕ ЭЛЕКТРОНАГРЕВА Рассмотренные в настоящей главе экспериментальные данные позволяют сделать некоторые выводы относительно основных особенностей стали, подвергнутой закалке после электронагрева, и дать рекомендации о мероприятиях, осуществление которых позволяет обеспечить высокий уровень ее прочности и пластичности ... При рассмотрении этих вопросов нас будут интересовать факторы, на которые посредством выбора состава и свойств сталей, режимов термической обработки и другими средствами можно активно влиять с целью получения оптимальных свойств упрочняемой стали и уровня конструктивной прочности изделия ... Обычно указывают на следующие особенности строения стали, обусловливающие ее повышенные свойства после электрозакалки по сравнению с закалкой при нагреве в печи ... Основным фактором, обеспечивающим существенное повышение прочности и пластичности стали, закаленной после электронагрева, на который можно активно влиять, является измельчение зерна аустенита и соответствующее уменьшение размеров кристаллов мартенсита ... Необходимо подчеркнуть, что измельчение зерна при закалке после электронагрева существенно повышает пластичность закаленной стали, что и позволяет использовать ее высокую прочность ... В качестве критериев оптимальности режима нагрева необходимо применять данные о величине зерна аустенита, степени игольчатости мартенсита либо показатели, характеризующие прочность при жестких видах нагружения, например, при растяжении либо при статическом или ударном изгибах ... При таком выборе режима нагрева не только создаются условия для получения наиболее высокого уровня прочности и пластичности закаленной стали, но также существенно снижается вероятность образования трещин при закалке ... Для достижения наименьшего возможного зерна аустенита и обеспечения поэтому наиболее высоких свойств прочности и пластичности закаленной доэвтектоидной стали необходимо при данных условиях ... При закалке с индукционного нагрева заэвтектоидных сталей необходимо при прочих равных условиях, перечисленных выше, применять минимальную температуру, обеспечивающую необходимую концентрацию углерода в твердом растворе ... В процессе закалки с индукционного нагрева может применяться как резкое охлаждение водяным душем или потоком воды, так и закалка в медленно охлаждающих средах, например, в масле ... Охлаждение с некоторыми средними скоростями, как например, закалка в спокойной воде деталей сложной формы, приводит к интенсивному появлению закалочных трещин и потому не может быть рекомендовано ... Поэтому при оценке прочностных свойств деталей как при испытаниях, так и в процессе эксплуатации необходимо учитывать характер разрушения, поскольку хрупкая прочность и прочность при вязком разрушении по ... Учет характера разрушения при испытаниях образцов или деталей будет указывать на то, в какой мере принятая методика моделирует условия их работы в практических условиях ... В настоящей главе рассмотрены механические свойства стали, закаленной насквозь после индукционного нагрева на высокую твердость и подвергнутой низкотемпературному отпуску ... Главным фактором, позволяющим получить высокую прочность поверхностно закаленных после индукционного нагрева деталей, является наличие на периферии их рабочих участков твердого слоя достаточной глубины, имеющего обычно структуру отпущенного мартенсита ... Поэтому представляет теоретический и практический интерес изучение вопроса о влиянии режимов индукционного нагрева и последующего низкотемпературного отпуска на свойства стали именно в этом структурном состоянии ... При поверхностной закалке доэвтектоидных конструкционных сталей, наиболее часто используемых при этом виде термической обработки, обычно применяется резкое охлаждение быстродви ... Таким образом, при выборе методов испытания свойств мартенсита поверхностно закаленной стали необходимо иметь в виду его высокую твердость и значительную хрупкость ... Для испытания механических свойств стали, закаленной после индукционного нагрева, целесообразно использовать методы, применяемые для изучения свойств инструментальных сталей ... Как показано в этих работах, наиболее простым методом, позволяющим выявить влияние режима термической обработки и химического состава на механические свойства стали при высокой ее твердости, является разрушение призматических или цилиндрических образцов при статическом изгибе ... В этом случае может быть выбрано сечение образца, близкое к рабочему сечению детали, и при испытаниях создается напряженное состояние, моделирующее состояние, возникающее в детали ... Главная цель этих испытаний — установить достигаемый при такой термической обработке уровень прочности и сопоставить его с прочностью, получаемой при других видах упрочнения, например, при термомеханической обработке ... Рассматриваются также данные испытаний при кручении, позволяющие на образцах с высокой твердостью получить вязкое разрушение и выявить соответствующую такому разрушению прочность ... ВЛИЯНИЕ ВЕЛИЧИНЫ ЗЕРНА АУСТЕНИТА НА МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЗАКАЛЕННОЙ СТАЛИ Общее представление об изменении свойств закаленной стали для двух скоростей нагрева ... Это свидетельствует о том, что уравнение, аналогичное по структуре уравнению Петча, справедливо для определения предела прочности закаленных и отпущенных сталей ... При статических испытаниях значения относительного сужения и относительного удлинения сталей с разной критической температурой хрупкости могут быть одинаковыми при температурах, значительно превышающих критическую температуру хрупкости ... В вязком металле при возрастании напряжений в месте их концентрации до значений предела текучести происходит пластическое течение, в результате которого напряжения релаксируют, при этом происходит некоторое локальное упрочнение ... В хрупком металле в момент локального достижения напряжениями значений предела текучести образуется трещина, которая, распространяясь, приводит к разрушению металла ... Известно, что критическая температура хрупкости закаленной и отпущенной стали повышается при увеличении содержания углерода и понижении температуры отпуска ... Рассмотренные выше данные подтверждают, что измельчение зерна аустенита является эффективным методом повышения прочности и пластичности закаленной стали ... Поэтому наряду с испытаниями на растяжение значительный интерес для выявления зависимости прочностных свойств стали, закаленной при индукционном нагреве, от режимов нагрева и отпуска представляет разрушение при изгибе насквозь закаленных образцов небольшого поперечного сечения ... Закономерность изменения прочностных свойств закаленной стали в зависимости от режимов электронагрева и низкотемпературного отпуска рассмотрим на нескольких экспериментах ... При выявлении зависимости свойств закаленной стали от температуры нагрева все образцы отпускались одновременно, чтобы обеспечить полную идентичность отпуска ... Таким образом, твердость не может служить однозначным критерием при выборе оптимального режима нагрева для достижения высокой прочности стали, подвергаемой индукционной закалке и используемой при высокой твердости ... Таким образом, сталь, закаленная на мартенсит, обладает максимальной хрупкой прочностью, а поэтому во многих случаях и наиболее высокой конструктивной прочностью при пониженном значении твердости, достигаемом в результате низкотемпературного отпуска ... С повышением температуры нагрева при данной его скорости значение разрушающей нагрузки уменьшается, а нагрузка, соответствующая пределу пропорциональности, ... Максимальные свойства прочности закаленной стали при изгибе соответствуют температурам, где успевают пройти процессы релаксации напряжений в кристаллической решетке ... Твердость является показателем, характеризующим сопротивление металла значительным пластическим деформациям, поэтому при измерении твердости, а также использовании других ... Для максимального подавления отпуска в процессе образования мартенсита в экспериментах по изучению влияния температуры и скорости индукционного нагрева на твердость закаленной стали применялось весьма интенсивное водяное охлаждение ... Этим создаются условия для развития процесса отпуска мартенсита, протекающего параллельно с образованием последнего при закалке, что приводит к снижению твердости в указанных пределах ... Описанная выше методика эксперимента позволила получить на одном образце, охлаждение которого по торцу было весьма интенсивным и происходило в идентичных условиях, измельчение величины зерна по радиусу от ... Рассмотренные выше результаты экспериментальных работ указывают, что проявление эффекта повышенной твердости за счет мелкокристаллического строения аустенита и мартенсита весьма невелико и при изменении зерна аустенита в диапазоне от ... В последнее время опубликованы данные о прочности, достигаемой при термомеханической обработке, когда аустенизация выполняется посредством скоростного электронагрева ... Можно предполагать, что такой процесс должен дать наиболее высокие свойства, так как в этом елучае используется упрочняющее воздействие как от горячего деформирования аустенита, так и от измельчения его зерна и влияния электроотпуска ... Детали, подвергнутые поверхностной закалке при глубинном нагреве, имеют высокие прочностные показатели, существенно превосходящие показатели, достижимые при обычной термической обработке ... Опыт использования поверхностной закалки при глубинном нагреве выявил высокие прочностные показатели деталей и возможность замены тяжелонагруженных деталей автомобилей и тракторов, тепловозов и других машин и механизмов из легированных сталей деталями из углеродистых сталей, свойства которых выбраны с учетом особенностей этого метода поверхностной закалки ... особенности метода поверхностной закалки при глубинном индукционном нагреве Основным методом поверхностной закалки, широко применя мым в промышленности, в настоящее время является поверхно ... Накопленный опыт и рассмотренные выше исследования позволяют утверждать, что во многих случаях практики индукционная закалка способна без снижения прочностных свойств, а часто с повышением заменить термическое улучшение, цементацию или другие операции химико ... Для того чтобы сформулировать основные условия, необходимые для достижения высокой прочности стальных деталей, подвергнутых индукционной закалке, сопоставим главные особенности некоторых основных видов термической обработки ... При поверхност ной закалке предварительно улучшенной детали в зоне перехол от слоя закалки к сердцевине наблюдается зона пониженной твердости вследствие отпуска улучшенной структуры при закалк ... В этом случае применяется глубинный или сквозной нагрев сечения детали, а прокалйваёмость стали и скорость охлаждения поверхности детали выбирают такими, чтобы поверхностный слой достаточной глубины закаливался на мартенсит, а сердцевина — на структуру тонкой феррито ... Проведенное сравнение различных методов термической обработки стали показывает, что для последнего метода имеет место весьма выгодное распределение твердости, а следовательно, может быть достигнута при работе деталей на изгиб или кручение равная или более высокая прочность, чем при других методах термической и химико ... Главным фактором обеспечения высокой прочности детали после поверхностной закалки является наличие твердого, высокопрочного слоя, охватывающего нагруженные зоны детали ... Поэтому обычная поверхностная закалка после поверхностного нагрева дает статическую прочность одного порядка с прочностью после поверхностной закалки с глубинного нагрева только при большей глубине закаленного слоя ... Учитывая это, а также то, что при улучшении и цементации необходимо применять стали, обеспечивающие сквозное прокаливание по сечению, необходимо сделать важный вывод ... Поэтому в этом случае достигается более высокий комплекс механических свойств и применение метода является оправданным для тяжелонагруженных деталей, условия работы которых требуют высокой износоустойчивости, статической и усталостной прочности при относительно высоком запасе вязкости ... Новый вариант поверхностной закалки существенно упрощает закалку деталей сложной формы или деталей, имеющих тонкое сечение рабочего элемента, скоростной индукционной нагрев которых невозможен или крайне затруднен ... УСЛОВИЯ ДОСТИЖЕНИЯ ВЫСОКОЙ ПРОЧНОСТИ СТАЛИ, ПОДВЕРГАЕМОЙ ПОВЕРХНОСТНОЙ ЗАКАЛКЕ ПРИ ГЛУБИННОМ НАГРЕВЕ Как было показано выше, при поверхностной закалке деталей может быть достигнут лучший комплекс прочностных свойств, чем при сквозной закалке или сквозим улучшении ... В практических условиях мелкокристаллическое строение мартенсита легче достигается при применении природных мелкозернистых сталей, не склонных к росту зерна аустенита, а также посредством предварительной термической обработки, размельчающей исходную структуру и делающей более дисперсными частицы вторых фаз ... Поэтому в тех случаях, когда структурное состояние материала и жесткость нагружения вызывают вязкое разрушение детали, требование иметь мелкозернистое строение структуры закаленного слоя не является категоричным ... Для этого сопоставим распределение скоростей охлаждения по сечению закаливаемых стальных тел со значениями критических скоростей закалки в указанных случаях, а также при закалке стали в спокойной воде ... Будем иметь в виду, что главное условие, необходимое для достижения поверхностной закалки при глубинном нагреве, — достаточно большой градиент изменения скоростей охлаждения в интервале температур наименьшей устойчивости аустенита тем труднее выполнить, чем меньше размер стального тела ... Критическая скорость закалки данной плавки стали зависит как от химического состава, так и от ее индивидуальных металлургических особенностей и режима последнего высокотемпературного нагрева и охлаждения после него, определяющих ее зерновую характеристику ... Таким образом, осуществление поверхностной закалки при глубинном нагреве при применении закалки в масле возможно только для деталей больших к размеров, имеющих толщину или диаметр больше, чем ... Выясним, какие дополнительные требования необходимо выполнять, чтобы критическая скорость применяемой стали имела промежуточное значение между скоростями охлаждения на поверхности и середине детали ... Критическая скорость закалки данной плавки стали зависит как от химического состава, так и от ее индивидуальных металлургических особенностей и режима последнего высокотемпературного нагрева и охлаждения после него, определяющих ее зерновую характеристику ... Таким образом, осуществление поверхностной закалки при глубинном нагреве при применении закалки в масле возможно только для деталей больших к размеров, имеющих толщину или диаметр больше, чем ... Расчет критических скоростей закалки произведен исходя из предположения, что они равны скоростям охлаждения в точках сечения данного стального тела, расположенных на глубине, равной требуемой глубине закалки ... Таким образом, применяя стали пониженной прокаливаемости определенного состава и соответствующую технологию их выплавки, можно получать стали с критическими скоростями Критические скорости закалки стали, необходимые для получения слоя мартенсита заданной глубины иа стальной неограниченной пластине или цилиндре ... Поэтому условия достижения поверхностной закалки при глубинном нагреве могут быть легко удовлетворены и такой процесс может стабильно выполняться в производственных условиях ... требования к сталям для изготовления деталей, подвергаемых поверхностной закалке при глубинном нагреве Рассмотренные в предыдущих главах книги положения позволяют сформулировать следующие требования к сталям, предназначенным для тяжелонагруженных деталей, упрочняемых поверхностной закалкой при глубинном нагреве ... Стали должны иметь малую склонность к росту зерна аустенита при нагреве под закалку, что не только предопределяет высокое сопротивление хрупкому разрушению закаленной стали, но и резко снижает вероятность появления закалочных трещин, а также упрощает требования к стабильности и точности работы устройств, дозирующих индукционный нагрев ... Величина прокаливаемости должна быть согласована с размерами рабочего сечения детали, с тем чтобы при закалке с оптимальных температур ее глубина составляла ... На основании изложенных требований и имеющегося опыта можно наметить и условно назвать следующие группы прокаливаемости сталей для поверхностной закалки при глубинном нагреве и соответствующие области их применения ... |
Сварочный инвертор теория и практика
Справочное пособие электросварщика
Сварщик, Электрогазосварщик. Итоговая аттестация
Упрочнение деталей машин поверхностной закалкой при индукционном нагреве
Сборочно-сварочные приспособления и механизмы
ПОДГОТОВКА И АТТЕСТАЦИЯ СПЕЦИАЛИСТОВ СВАРОЧНОГО ПРОИЗВОДСТВА НА СООТВЕТСТВИЕ КВАЛИФИКАЦИИ «МЕЖДУНАРОДНЫЙ ИНЖЕНЕР-СВАРЩИК» (IWE)
Ультразвуковой контроль материалов