Термическая обработка стали

Для стали 45 продолжительность выдержки при отжиге 1 — 1,5 ч и при низкотемпературном отжиге 0,5—1 ч.

Графики рекомендуемых режимов предварительной термической обработки стали 45

а — отжиг; 

б — низкотемпературный    отжиг; 

в —нормализация

Термическая обработка вала

Вал изготавливают из стали 45 и упрочняют поверхностной закалкой. Т.к. он работает еще на изгиб и кручение, перед поверхностной закалкой проводят улучшение.

Улучшение заключается в закалке и высоком отпуске стали.

Закалка доэвтектоидной стали заключается в нагреве стали до температуры выше критической (А_с3), в выдержке и последующем охлаждении со скоростью, превышающей критическую.

Доэвтектоидные стали для закалки следует нагревать до температуры на 30-50°С выше А_с3. Температура точки А_с3 для стали 45 составляет 755°С, а А_с1 равна 730°С. Структура доэвтектоидной стали при нагреве её до критической точки А_с1 состоит из зерен перлита и феррита. В точке А_с1происходит превращение перлита в мелкозернистый аустенит. При дальнейшем нагреве от точки А_с1 до А_с3 избыточный феррит растворяется в аустените и при достижении А_с3 (линия GS) превращения заканчиваются.

Температура нагрева стали под закалку, таким образом, составляет 800-820°С. Структура стали 45 при температуре нагрева под закалку – аустенит, после охлаждения со скоростью выше критической – мартенсит.

Высокий отпуск проводится при температуре 580-600˚С. В результате получаем структуру – сорбит отпуска. Высокий отпуск создает наилучшее соотношение прочности и вязкости.

Закалка с высоким отпуском (по сравнению с нормализацией или отжигом) повышает временное сопротивление, предел текучести, относительное сужение и особенно ударную вязкость. Высокие отпуск почти полностью снимает остаточные напряжения, возникшие при закалке.

Свойства стали 45 после улучшения: σ_В = 870 МПа; σ_т= 700 МПа; δ= 13%; ψ = 65%; KCU = 1,3 МДж/м²; НВ = 255.

Поверхностная закалка состоит в нагреве поверхностного слоя стали выше АС3=755 °С с последующим охлаждением для получения высокой твердости и прочности в поверхностном слое детали в сочетании с вязкой сердцевиной.

Закалка:  непрерывно-последовательная круговая закалка — при этом виде закалки изделие движется в продольном направлении с дополнительным вращательным движением, а нагревательное устройство неподвижно. Используется при обработке длинномерных цилиндрических поверхностей, валов, осей, крановых болтов и т. п.

Оборудование для термической обработки

Для производства стали для своего вала я выбрал шахтную печь.

Шахтные электрические печи предназначены для термической обработки длинных деталей в вертикальном положении, а также для тяжелых деталей, для загрузки которых в рабочую камеру нужен кран. Рабочая камера может иметь форму цилиндра или прямоугольника, в зависимости от процесса - с мешалкой воздуха или без неё.

Такие печи могут быть укомплектованы ретортами, с помощью которых можно производить термохимические процессы, такие как газовая цементация, нитроцементация и азотирование.

Объем рабочей камеры от 0,5м³ до 5м³.

Для управления печей используются контроллеры, позволяющие программировать изменение температуры по отношению ко времени.

Дополнительное оборудование:

Программное обеспечение для скапливания данных в PC

Реторты для термохимических процессов

Система принудительного охлаждения

Механизм подъема крышки печи