- •Оборудование и автоматизация процессов тепловой обработки материалов и изделий
- •Введение
- •1. Классификация оборудования термических цехов
- •2. Основное оборудование для нагрева материалов и изделий
- •2.1. Индексация печей
- •2.2. Камерные печи
- •2.7. Оборудование для поверхностного нагрева
- •2.8. Механизированные печи, автоматические линии и установки для термической и химико-термической обработки
- •2.9. Огнеупорные и теплоизоляционные материалы
- •2.10. Материалы для нагревателей электрических печей
- •3. Основное оборудование для охлаждения материалов и изделий
- •3.1. Индексация оборудования для охлаждения
- •3.2. Немеханизированные закалочные баки
- •3.3. Механизированные закалочные баки
- •3.4. Закалочные прессы и машины
- •4. Дополнительное оборудование
- •Оборудование для правки
- •Оборудование для очистки
- •Травильные установки
- •Моечные машины, ультразвуковая очистка
- •Дробеструйные аппараты
- •4.3. Оборудование для правки
- •4.4. Оборудование для очистки
- •5. Вспомогательное оборудование
- •5.1. Классификация вспомогательного оборудования
- •5.2. Оборудование для получения контролируемых атмосфер
- •5.3. Средства механизации (подъемно-транспортное оборудование)
- •6. Средства и системы автоматизации технологических процессов термической обработки деталей
- •6.1. Задачи автоматизации
- •6.2. Развитие средств автоматизации
- •6.3. Устройства для измерения температуры
- •6.4. Автоматические управляющие устройства в термических цехах
- •6.5. Управляющие электронно-вычислительные машины в термических цехах
- •7. Проектирование производства технологических процессов термической обработки
- •7.1. Этапы проектирования, основные положения, принципы и задачи проектирования Классификация термических цехов
- •Задачи проектирования
- •Стадии проектирования
- •7.2. Проектно - нормативная документация
- •7.3. Понятие о единой системе технологической подготовки производства
- •2. Выбор и расчет потребного количества оборудования.
- •7.4. Автоматизация проектных работ
- •8. Рекомендации по выбору режимов термической обработки заготовок из сталей различных групп и назначений
- •8.1. Машиностроительные стали
- •8.1.1. Форма и характерные размеры изделий
- •8.1.2. Вид режима предварительной термообработки (отжига)
- •8.1.3. Выбор режима отжига
- •10. Рекомендации к термообработке инструментальных сталей, в том числе и быстрорежущих
- •11. Технология термической обработки деталей машин и инструментов
- •11.1. Общие положения проведения термической обработки
- •11.1.1. Физические основы нагрева и охлаждения стали
- •11.1.2. Характеристика процессов термической обработки стальных деталей и инструментов
- •11.1.3. Закалочные среды
- •11.1.4. Отпуск стальных изделий
- •Низкотемпературная обработка
- •Старение
- •11.1.5. Процессы химико-термической обработки
- •11.1.5.1. Цементация
- •11.1.5.2. Азотирование
- •11.1.5.3. Цианирование
- •11.2. Принципиальные основы определения длительности термической обработки
- •11.2.1. Влияние технологических факторов на режимы
- •Нагрева деталей
- •Нагрев деталей в печи с постоянной температурой
- •11.2.2. Температурные напряжения и допускаемая скорость нагрева
- •11.2.3. Длительность процесса при химико-термической обработке
- •11.3. Расчетное определение параметров нагрева металла в печах
- •11.3.1. Тонкие и массивные тела
- •11.3.2. Расчет времени нагрева и охлаждения в среде с постоянной температурой
- •11.3.3. Расчет нагрева и охлаждения в среде с постоянной температурой по вспомогательным графикам
- •11.3.4. Расчет времени выдержки для выравнивания температуры
- •11.3.5. Определение расчетных сечений для назначения времени выдержки при нагреве и охлаждении в процессе закалки, нормализации и отпуска. Типовые режимы термической обработки поковок
- •11.3.6. Термическая обработка крупных деталей энергоагрегатов
- •11.3.7. Технология термической обработки режущего инструмента
- •11.3.7.1. Стали, применяемые для режущего инструмента
- •11.3.7.2.Предварительная термическая обработка заготовок режущего инструмента
- •11.3.7.3. Закалка инструмента
- •11.3.7.4. Отпуск инструмента
- •11.4. Практические рекомендации при проведении термической обработки
- •11.4.1 Анализ элементов технологии термической обработки
- •11.4.1.1. Элементы технологии термической обработки
- •11.4.1.2. Скорость нагрева
- •11.4.1.3. Длительность нагрева и охлаждения
- •11.4.1.4.Некоторые практические рекомендации по назначению длительности времени выдержки
- •11.4.2. Технологические среды. Назначение и классификация технологических сред
- •11.4.2.1.Факторы, определяющие эффективность сред
- •11.4.2.2. Характер теплообменных процессов
- •11.4.2.3. Регулирование состава и количества среды
- •Приложение №1
- •2. Рекомендации по проведению основной термической обработки
- •3. Технология термической обработки.
- •Оборудование и автоматизация процессов тепловой обработки материалов и изделий
- •2 Часть
- •191186, Санкт-Петербург, ул. Миллионная, 5
11.1.4. Отпуск стальных изделий
Отпуск (О) – процесс термической обработки, обуславливающий превращение неустойчивых структур закаленного состояния в более устойчивые. Отпуск осуществляется путем нагрева деталей машин и инструментов до температуры ниже интервала перемещений, выдержки при этой температуре и последующего охлаждения (табл. 11.14, 11.15).
В результате отпуска получается более устойчивые структуры по схеме мартенсит-троостит-сорбит и, как следствие этого, получаются требуемые механические свойства или снятие внутренних напряжений.
Так, например, при отпуске закаленной углеродистой стали происходят следующих изменения: в интервале температур 80…170 °С – переход тетрагонального мартенсита закалки в кубический мартенсит отпуска (и, как следствие, увеличение ударной вязкости) с выделение карбида – Fe3C; в интервале 200…270 °С – превращение остаточного аустенита в отпущенный мартенсит (со снижением ударной вязкости); в интервале 250…400 °С - образование троостита и при температуре выше 400 °С – коагуляция цементита – образование сорбита.
Таблица 11. 14
Металлы и сплавы, применяемые для нагрева под отпуск стальных деталей
(процесс старения алюминиевых сплавов по физической сущности
отличается от процесса старения стали)
Состав* |
Температура плавления, оС |
Температура практического применения, оС |
l00 % Рb (С4) технически чистый ** 100 % Sn (О4) технически чистое 63 % Sn + 37 % Pb 91 % Sn + 9 % Zn (ЦВ2) 32,5 % Sn + 67,5 % Pb 15 % Sn + 85 % Pb |
280 232 183 200 225 327 |
300-500 240-1000 190-350 205-400 245-400 335-930 |
* Указанные металлы и сплавы могут также применяться при изотермической закалке. С целью снижения испарения поверхность ванны покрывается древесным углем или легкоплавкой солью. ** Свинец применяется также для нагрева стальных деталей под закалку. |
Таблица 11.15
Характеристика масел, применяемых для отпуска
Физико-химические свойства |
Цилиндровое | ||
Ц-38 |
Ц-52 |
Ц-24 (вискозин) | |
ГОСТ 6411-76 | |||
Вязкость при 100 °С, мм2/с Температура вспышки по Бренкену не ниже, °С Температура застывания не выше, °С |
32-50 250 - 10 |
50-70 280 - 10 |
20-28 240 - 10 |
Указанная схема изменений действительна и для легированной стали перлитного и мартенситного классов, с той лишь разницей, что эти изменения происходят при иных (более высоких) температурах.
Отпуск применяется в сочетании с процессами: нормализацией (частично), закалкой, цементацией (для стали, сохраняющей остаточный аустенит в цементованном слое) и цианированием.
По условиям нагрева и выдержки отпуск подразделяется на:
высокий – (Ов)
низкий – (Он)
многократный – (Омкр)
Отпуск высокий (Ов) – нагрев до температуры в интервале 350…650 °С, выдержка при этой температуре и охлаждение с любой скоростью для стали, не чувствительной (по хрупкости) к скорости охлаждения. Для стали чувствительной к скорости охлаждения, после выдержки при температуре высокого отпуска применяется ускоренное охлаждение в масле или воде.
Высокий отпуск применяется для деталей, изготовляемых из улучшаемой конструкционной стали, для инструментов из быстрорежущей стали, а также для цементуемых марок стали (сразу же после цементации), содержащих большое количество остаточного аустенита в слое.
Температура высокого слоя лежит выше температуры интервала отпускной хрупкости (снижение ударной вязкости некоторых марок стали). Для марок стали, чувствительных к скорости охлаждения (снижение ударной вязкости при малой скорости охлаждения), после отпуска применяют охлаждение деталей в воде.
Отпуск низкий (Он) – нагрев до температуры в интервале 150…200 °С, выдержка при этой температуре и охлаждение с любой скоростью.
Низкий отпуск применяется после закалки для деталей, подвергнутых цементации, цианирования, поверхностной закалке, а также для инструментов, изготовленных из углеродистой и легированной инструментальной стали с целью снятия внутренних напряжений.
Отпуск многократный (Омкр) – вид отпуска, характеризующийся многократный (2-4 раза) повторение нагрева до заданной температуры с последующим полным охлаждением. Многократный отпуск применяется главным образом для инструментов из быстрорежущей стали.
В результате многократного отпуска достигается более полное превращение остаточного аустенита, что приводит к повышению твердости и стойкости режущего инструмента.