4. Технологические процессы предварительной и окончательной термической обработки детали

На основании анализа химического состава материала детали, технических условий, указанных в чертеже, разработать маршрут термической обработки, дать характеристику структуры и свойств материала. Определить основные параметры термической обработки: температуру, время нагрева, выдержки и охлаждения (табл. 16, 17, 18).

Время выдержки деталей в электропечах при температуре закалки определяется как _в = 2,5 +0,5 , мин, где  - условная толщина детали в мм.

Время выдержки деталей при отпуске:

_в = 120 +  , мин (t_отп ‹ 300^оС );

_в = 20 +  , мин (t_отп = 300-400^оС );

_в = 10 +  , мин (t_отп = 500-600^оС ).

Таблица 16

Режимы предварительной термической обработки

конструкционных материалов

Марка стали	Операция	Температура, ^оС	Охлаждение		Твердость по Бринелю
Деформируемые стали
20	Нормализация	810-920	на воздухе			143
40	-«-	830-860	-«-			207
45	-«-	820-850	-«-			207
40Х	-«-	850-860	-«-			207
	Отжиг	830-850	с печью			197
20ХН	Нормализация	860-880	-«-			197
	Отжиг	860-880	-«-			197
30ХГС	Закалка	860-890	в масле			-
	отпуск	640-670	на воздухе			229
12Х2НЧА	Нормализация	860-890	-«-			217
	отпуск	640-690	-«-			229
35ХМЮА	Закалка	930-950	в масле			-
	отпуск	650-675	на воздухе			207
40ХС	Нормализация	870-890	-«-			260
40ХНМ	Закалка	850-880	в масле			-
	отпуск	650-670	на воздухе			217
Литейные стали
20Л	Отжиг Нормализация	900		с печью. на воздухе		156
40Л	Отжиг Нормализация	840		-«-		197
30ХМЛ	закалка в масле	840		-		-
	Отпуск	675				230
Г13Л	Закалка в воде	1000-1050		-		180-220
Чугуны
СЧ18, СЧ36	отжиг низкотемпературный. Нагрев 75-100 град/ч, охлаждение медленное 25-50 град/ч до t=200^оС	500-550		-		200-240

Таблица 17

Нормы нагрева изделий из углеродистой и легированной стали (τ_н)

Наименование агрегатов	Температура нагрева, ^оС	Время нагрева на 1 мм толщины, сек
		из углеродистой стали	из легированной стали
Пламенная печь	800-900	60-70	65-80
То же с упакованными в ящики изделиями	800-900	90-100	120-150
Электропечь	770-820 820-880	60-65 50-55	70-75 60-65

Таблица 18

Ориентировочные режимы упрочняемой термической обработки деталей из конструкционных сталей

Марка стали	Операция	Температура нагрева	Механические свойства				Твердость поверхности HRC
			в, МПа	0.2, МПа	, %	КСИ, Дж/м^2 10^5
1	2	3	4	5	6	7	8
40	Закалка в воде	830-850	-	-	-	-	-
	Отпуск	400-500	-	-	-	6	30-35
45	Закалка в воде	800-830	-	-	-	-	-
	Отпуск	400-500	800-100	550	10	8	30
40Х	Закалка в масле	830-850	-	-	-	-	-
	Отпуск	400-500	1000	800	9	-	35-45
				Окончание табл. 18
1	2	3	4	5	6	7	8
20	Цементация	900-920	-	-	-	-	-
	Закалка в воде	780-800	-	-	-	-	-
	Отпуск	180-200	550	320	18	-	56-62
12Х2Н4А	Цементация	900-920	-	-	-	-	-
	Закалка в масле	780-820	-	-	-	-	-
	Отпуск	180-200	1100	900	10	8	58-63
30ХГС	Закалка в масле	860-880	-	-	-	-	-
	Отпуск	450-550	1200	850	10	4,5	35-40
35ХМЮА	Закалка в масле	930-950	-	-	-	-	-
	Отпуск	650-670	1050	850	18	9	850 - 1000 HV
40ХНМ	Закалка в масле	850-860	-	-	-	-	-
	Отпуск	600-620	1100	900	12	8	30-33
40ХС	Закалка в масле	850-870	-	-	-	-	-
	Отпуск	600-650	900	-	11	-	26-31
20ХН	Цементация	880-900	-	-	-	-	-
	Закалка в масле	800-820	-	-	-	-	-
	Отпуск	180-200	800	600	10	6	56-60

Выбор технологического оборудования определяется:

а) температурным режимом термической обработки (t_н);

б) объемом и расположением деталей в печи, длительностью нагрева и выдержки деталей.

Охлаждение при проведении термической обработки осуществляется: при закалке углеродистых сталей в воде, легированных – в машинном масле, при нормализации на воздухе. Отпуск осуществляется либо на воздухе, либо в воде или масле.

Загрузка деталей в печь может производиться клещами штучно либо на специальных поставках, корзинах, противнях, поддонах. Основные параметры электропечей приведены в табл. 19. Условные обозначения принятые в маркировках печей следующие:

С – нагрев сопротивлением, Н – камерная нагревательная печь, З или О – защитная или окислительная атмосферы.

Таблица 19

Электропечи сопротивления широкого назначения

с металлическими нагревателями

Тип печи		Размеры рабочего пространства, мм							Рабочая температура, ^оС			Производительность, кг/ч
		ширина		длина		высота		диаметр
1	2		3		4		5			6	7
Камерные
СНЗ-2,0.4,0.1,4/10		200		400		140		-	100			15
СНЗ-2,5.5,1.1,7/10		250		500		170		-	1000			30
СНЗ-4,0.8,0.2,6/10		400		800		260		-	1000			85
СНО-2,5.5,1.1,7/15		250		500		170		-	1550			50
СНЗ-4,0.8,0.2,6/12		400		800		200		-	1250			80
Шахтные
СШЗ-0204/7		-		-		400		200	700			100
СШЗ-0204/10		-		-		400		200	1000			100
СШО-0408/7		-		-		800		400	700			170
СШО-0408/3		-		-		800		400	350			170

Цифры после букв для камерных печей: ширина, длина и высота рабочего пространства – дм: в знаменателе – температура рабочего пространства, ^оС; для шахтных печей: после букв в числителе первые две цифры – диаметр, последние две – высота рабочего пространства, дм; в знаменателе – температура, ^оС.

Режим термической обработки определяется температурой нагрева t_н, временем нагрева _н, временем выдержки _в и охлаждения _охл (рис. 3).

При выборе технологического оборудования (нагревательные устройства) в пояснительной записке необходимо указать и описать технологическую оснастку для нагрева и охлаждения, материалы, используемые в данном технологическом процессе; дать характеристику микроструктуры, методов контроля качества термообработки.

При необходимости разработать технологический процесс химико-термической обработки. Соответствующие расчеты необходимо проиллюстрировать графиками и схемами.