Термообработка стали хвг закалка отпуск

Технические характеристики легированной стали ХВГ

Автор: Игорь

Дата: 05.11.2019

  • Статья
  • Фото
  • Видео

Технические характеристики стали ХВГ позволяют использовать ее для производства режущих изделий и специальных инструментов высокой точности. Сплав отличается значительной прочностью, что в сочетании с умеренной стоимостью обеспечивает ей широкое применение в металлургической промышленности.

Состав сплава

Характеристики стали ХВГ и химический состав позволяют отнести ее к категории инструментальных легированных сплавов перлитного класса. Основными легирующими компонентами являются:

  • углерод, повышающий твердость сплава, с содержанием в пределах 0,9-1,05%;
  • хром, повышает стойкость к коррозии и прокаливаемость – 0,9-1,2%;
  • вольфрам увеличивает износостойкость металла – 1,2-1,6%;
  • кремний улучшает сопротивляемость отпускной хрупкости – 0,1-0,4%;
  • марганец повышает вязкость и пластичность – 0,8-1,1%.

Среди второстепенных добавок:

  • никель – не более 0,35%;
  • медь и молибден – по 0,3%.

Количество вредных примесей – серы и фосфора, удерживается на минимальном уровне и не превышает 0,03%.

Расшифровка марки стали ХВГ указывает на главные добавки, определяющие основные свойства материала. Каждый из символов свидетельствует о присутствии одного из следующих элементов:

  • «Х» – хрома;
  • «В» – ванадия;
  • «Г» – марганца.

Для улучшения механических свойств в начальный состав могут дополнительно добавить:

  • от 1 до 2% марганца;
  • 1-1,5% кремния;
  • 1-5% вольфрама.

Часто производители уменьшают содержание углерода, чтобы добиться большей пластичности. Например, расшифровка марки стали 9ХВГ указывает на более низкую концентрацию основных легирующих элементов:

  • углерода – 0,85-0,95%;
  • хрома – 0,5-0,8%;
  • вольфрама – 0,5-0,8%;
  • кремния – до 0,35%.

Аналоги и сортамент

Инструментальная сталь ХВГ выступает в качестве базовой в группе аналогов. Заменителями ее могут быть сплавы:

  • ХГ;
  • ХВСГ;
  • 9ХВГ;
  • 9ХС;
  • ШХ15СГ.

Ближайшими зарубежными аналогами являются:

  • в Германии – 1.2419, 105WCr6;
  • Франции – 105WC13, 105WCr5, 90MCW5;
  • Италии – 107WCr5KU;
  • Евросоюзе – 107WCR5;
  • Швеции – 2140;
  • Соединенных Штатах – T31507;
  • Японии – SKS2, SKS3, SKSA;
  • Южной Корее – STS2, STS31;
  • Венгрии – W9;
  • Болгарии – ChWG;
  • Китае – CrWMn.

Материал выпускается в виде:

  • фасонного и сортового проката в соответствии с ГОСТами 5950-2000, 2590-2006;
  • калиброванного прутка – с применением ГОСТов 8560-78 или 8559-75;
  • поковок и кованых заготовок – 7831-78;
  • полос – 4405-75;
  • шлифованных прутков и серебрянки, согласно ГОСТу – 14955-77.

Основные свойства

Механические свойства стали ХВГ определяются несколькими составляющими:

  • соотношением компонентов сплава;
  • особенностями их химического взаимодействия;
  • технологическими режимами термообработки.

Основные физические характеристики:

  • плотность изменяется в интервале температур 20-600 градусов – от 7850 до 7660 кг/м3;
  • удельное электросопротивление – 380 Ом*м;
  • коэффициент линейного расширения а106 в температурном диапазоне 100-200 градусов составляет – 11-12 1/К;
  • твердость НВ – 255 МПа;
  • температурный интервал ковки – 1070-860 градусов.

Из технологических свойств следует отметить, что:

  • сплав непригоден для создания сварных конструкций;
  • обладает небольшой склонностью к отпускной хрупкости;
  • проявляет чувствительность к образованию флокенов;
  • характеризуется низкой устойчивостью к действию силовых и термических нагрузок.

Низкая теплостойкость не позволяет производить из стали изделия, работающие в условиях температур выше 200 градусов. Одной из важнейших характеристик металла является повышенная стойкость к коррозии, благодаря которой ее используют для создания сложных измерительных приборов особой точности.

Режимы термообработки

Характеристики и применение стали ХВГ в значительной степени зависят от выбранного режима термообработки. Существуют разные технологии теплового воздействия на металл.

Отжиг используется перед последующей механической обработкой изделия. Металл нагревают до 800 градусов. Затем происходит медленное снижение температуры со скоростью 50 град/ч до 5000С. Последующее охлаждение производится на воздухе.

Закалка увеличивает твердость металла одновременно со снижением его пластичности. Технология заключается в нагреве детали до высокой температуры и резком охлаждении. Для стали ХВГ процесс закалки включает:

  • нагрев до 850 градусов;
  • погружение в масло, где металл остывает до 200 градусов;
  • дальнейшее охлаждение на воздухе.

Отпуск предназначен для снятия внутренних напряжений и образования более пластичной и прочной структуры в сплаве. После отпуска происходит частичное снижение твердости и прочности. Металл нагревается до 180-200 градусов и выдерживается в этом режиме до 2 часов. Затем охлаждается на воздухе.

При изготовлении режущих изделий режимы закалки разрабатываются индивидуально для каждого производителя. Чтобы добиться нужных характеристик для ножей из стали ХВГ, закалку проводят при 820 градусах, с погружением в масло и двухчасовым отпуском.

Ковка применяется для придания заготовкам необходимой формы. Чтобы избежать нарушения внутренней структуры или образования внешних дефектов, процесс следует проводить в заданном режиме, то есть в интервале от 1070 до 860 градусов.

Преимущества и недостатки

Основные достоинства стали состоят:

  • в ее устойчивости к деформации;
  • антикоррозийной стойкости, которую обеспечивает содержание хрома;
  • износоустойчивости при воздействии динамических нагрузок;
  • высокой прочности, позволяющей использовать ее для обработки других металлов;
  • малой склонности к отпускной хрупкости;
  • возможности разных видов обработки;
  • умеренной стоимости.

В то же время, сталь марки ХВГ не обладает достаточной теплостойкостью. При повышении температуры более 200 градусов снижаются показатели твердости и прочности металла. Это обстоятельство ограничивает сферу применения сплава, так как при работе инструмента температуры режущей кромки могут достигать 600 и более градусов.

Недостатком стали считают и слишком маленький диапазон температур, необходимый для закалки. Его несоблюдение может привести к нарушению технологического процесса.

Область применения

Плюсы и минусы материала определяют и особенности его применения. Одной из основных сфер его использования является производство ответственных деталей:

  • измерительных инструментов высокой точности любых размеров;
  • механизмов, подверженных значительным динамическим нагрузкам, например, колец пружинных амортизаторов;
  • элементов прокатных станов;
  • быстрорежущего инструмента, в частности, цилиндрических либо дисковых фрез;
  • запасных деталей к сложным механизмам.

Оптимальное сочетание прочностных характеристик и коррозионной стойкости делают сталь ХВГ востребованной в промышленном производстве при условии строгого выполнения всех особенностей технологического процесса.

Легированная сталь ХВГ

В металлургической промышленности сталь ХВГ является незаменимым материалом. Высокий спрос на сталь появился благодаря хорошей прочности и невысокой стоимости, а из самого сплава делают детали для строительства зданий, инструменты, запасные звенья к приборам и механизмам.

Однако его свойства имеют некоторые особенности:

  • нельзя использовать для сварных конструкций;
  • имеется чувствительность к внутренним повреждениям (флокенам);
  • низкая склонность к хрупкости после отпуска;
  • твёрдость предмета составляет HB10 -1 =255 MPa.

Из отливных частей допускается производство режущих составляющих, но их поверхность быстро изнашивается, а сам элемент обладает слабой устойчивостью к тепловым и силовым нагрузкам. Поэтому на изделия такого типа распространяются особые требования.

Физические и механические свойства

В химический состав металла входит 1-1,6% вольфрама, который придаёт элементу дополнительную сопротивляемость к износу. Чтобы добиться необходимой твёрдости, в состав добавляют хром и углерод в соотношении 1%. Наличие кремния (0,4%) повышает сопротивляемость отпуску, а марганец (1-2%) обеспечивает целостность структуры.

Легированная сталь ХВГ

Сам ХВГ имеет следующие характеристики:

  • при Т=20 °C плотность изделия будет 7850 кг/м 3 ;
  • с температурой в 100 °C коэффициент линейного расширения (a10 6 ) составит 11 ГРАД, а плотность снизится на 20 единиц;
  • при Т=200 °C a10 6 будет 12;
  • при нагреве до 600°C расширение достигнет 14,5 град, а «p» уменьшиться до 7660.

Важно отметить, что углерод – главный компонент ХВГ, которого должно быть не менее 1%. Данное значение получается завышенным, что и отличает эту марку от остальных.

Немаловажный показатель – стойкость к коррозии, что даёт возможность применять металлопрокат для создания сложных агрегатов. Общая химическая структура выглядит следующим образом:

  • Fe – 94%;
  • C – 1-1,5%;
  • Mn – 08-11%;
  • Ni – 0,35%;
  • S, P – не более 0,03%;
  • Mo, Cu – до 0,3%;
  • W – 1,2-1,6%.

Все соединения добавляют в такой пропорции, чтобы обеспечить слиткам лучшую закаливаемость, снизить деформацию и убрать вероятность появления трещин. В итоге получается углеродистая сталь высшего сорта.

Расшифровка аббревиатуры

Из названия можно определить главные компоненты, которые наделяют железо особыми свойствами. В этом случае по символам ХВГ делается следующая расшифровка: Знак «Х» означает присутствие хрома (Cr), «В – ванадий (V), «Г» – марганец (Mn). Из слитков можно изготовить множество строительных приборов, но они обязаны строго соответствовать всем государственным стандартам. Например, калиброванные прутья разрешено выпускать только по ГОСТ 8560-78, 8559-75, 7417-75, 5950-2000. Для черновых или промежуточных деталей применяются 1133-71, 7831-78, 5950-2000 стандарты.

Полосная сталь ХВГ обязана придерживаться ГОСТ 4405-75. К серебрянке и шлифованным прутьям относятся правила 14955-77 и 5950-2000.

Изделия из стали ХВГ

Государственным требованиям должны соответствовать и другие разновидности, но только наличие данной маркировки может дать гарантию на высокое качество заготовки. Подобный регламент создан для регулирования технических предприятий, для защиты жизни и здоровья потребителей, с целью предупреждения обмана во время реализации товара. Поэтому наличие на ХВГ ГОСТ знака – обязательное условие продажи.

Читайте также  Обработка днища автомобиля от коррозии своими руками

Варианты применения

Практически любые строительные работы проводятся с помощью измерительных и режущих приспособлений, и по разной технологии:

  1. Для проделывания отверстий в различных поверхностях используют свёрла, которые могут быть как стандартного винтового, так и плоского образца.
  2. Эксплуатация резьбовых калибров позволяет узнать реальные геометрические параметры заготовок.
  3. Метчиками можно нанести резьбу в разъёмах.
  4. Протяжками можно обработать фасонные плоскости.

Есть ещё множество инструментов, для выпуска которых характерно применение углеродной стали ХВГ. Но для таких объектов недопустимо повышенное коробление при закалке.

Также из металлопроката принято делать принадлежности для точного определения геометрических размеров, к которым относятся микрометр, штангенциркуль, глубиномер и другие. В процессе строительных работ они будут подвергаться сильному механическому воздействию, что может нарушить их изначальную форму и сделает невозможным дальнейшее использование. Такие приспособления обязаны быть очень прочными, поэтому их изготавливают из этого металла или других аналогов.

Термическая обработка

Под этим термином понимается процесс температурного воздействия, который позволяет улучшить атрибуты твёрдых сплавов. Термообработку могут проходить металлы различной категории, но для каждого вида требуется определённый подход. Всего существует несколько разновидностей данных манипуляций:

  1. Закаливание. Особенность этой процедуры заключается в разогреве до критических градусов с быстрым охлаждением детали. Подобные экстремальные перепады наделяют поверхность предмета повышенной прочностью. При закалке ХВГ печь разогревают до 830 °C, а после нагрева следует остывание в масле.
  2. Отжиг. Этот класс похож на предыдущий, только охлаждение должно быть постепенным, желательно на открытом воздухе. Основная задача метода – уменьшение плотности для простоты дальнейшей механической обработки.
  3. Криогенная. Тут воздействуют на объект низкими температурами, которые могут быть ниже -150 °C. Благодаря такому подходу можно добиться повышения износостойкости элементов.

Последний способ применим для производства тормозных дисков, лезвий, дисков сцепления и прочих запчастей. Отсюда можно сделать вывод, что данный материал не замораживают. А термообработка стали ХВГ в стандартной печи представляется более популярным вариантом.

Отжиг, закалка и термическая обработка нержавеющей стали

Вас интересует термическая обработка, отжиг, закалка нержавеющей стали. Поставщик Авек Глобал предлагает купить нержавеющую сталь отечественного и зарубежного производства по доступной цене в широком ассортименте. Обеспечим доставку продукции в любую точку континента. Цена оптимальная.

Актуальность

Нержавеющая сталь обычно подвергаются термической обработке для снятия напряжений, упрочнения или с целью повышения пластичности. Термическая обработка осуществляется в контролируемых условиях, чтобы избежать науглероживания и обезуглероживания.

Отжиг

Отжиг используют для перекристаллизации структуры аустенитных нержавеющих сталей и стимуляции образования карбидов хрома, Кроме того, эта обработка устраняет напряжения, возникающие во время предшествующей обработки, и гомогенизирует сварные швы. Температура кратковременного отжига нержавеющих сталей выше 1040 °C, чтобы исключить рост зерна в структуре. Контролируемая температура отжига некоторых сплавов может быть более низкая, учитывая размер зерна.

Стабилизирующий отжиг

Его обычно проводят после обычного отжига. Стабилизация заключается в осаждении углерода в форме карбидов (чаще — ниобия и титана) в температурном диапазоне от 870 до 900°C) в течение 2−4 часов с последующим быстрым охлаждением. Все ферритные и мартенситные нержавеющие стали могут быть отожжены в диапазоне температур образования феррита, или при нагревании выше критической температуры в диапазоне аустенита.

Субкритический отжиг

Температура субкритического отжига от 760 до 830 °C. Мягкую структуру сфероидизированных и ферритовых карбидов можно получить путем охлаждения материала (до t° 25°С) в течение часа, или выдержкой материала в течение часа при температуре докритического отжига. Отожжённые детали, прошедшие холодную обработку, можно отжигать на докритических температурах.

Рекристаллизационный отжиг

Сорта ферритной стали во всем диапазоне рабочих температур требуют короткого рекристаллизационного отжига (температура от 760 до 955°C). Поставщик Авек Глобал предлагает купить нержавеющую сталь отечественного и зарубежного производства по доступной цене в широком ассортименте. Обеспечим доставку продукции в любую точку континента. Цена оптимальная.

Термообработка в контролируемой атмосфере

Контролируемые условия отжига позволяют уменьшить искажение формы. Эту обработку можно проводить в соляной ванне, но в основном предпочтителен отжиг, выполняемый в восстановительной среде,

Закалка

Как и низколегированные стали, мартенситные нержавеющие марки закаляют с одновременной аустенизацией. Температура аустенизации составляет от 980 до 1010 ° C. При температуре аустенизации 980 ° С, твердость вначале увеличивается, а затем падает. Процесс производится также с целью устранения возможного коррозионного растрескивания стали.

Отпуск

Мартенситные нержавеющие стали имеют высокое содержание сплавов и, следовательно, высокую прокаливаемость. Полная твердость может быть достигнута за счет воздушного охлаждения при температуре аустенизации, но для упрочнения больших участков может потребоваться закалка в масло. Закаленные компоненты должны быть отпущены сразу же после охлаждения на воздухе. В некоторых случаях компоненты перед обработкой охлаждают при -75°C. Закалка мартенситных сталей проводится при температурах выше 510 °C, а затем выполняется быстрое охлаждение сталей при температурах ниже 400 °C, чтобы избежать охрупчивания.

Купить. Поставщик, цена

Вас интересует термическая обработка, закалка нержавеющей стали. Поставщик Авек Глобал предлагает купить нержавеющую сталь отечественного и зарубежного производства по доступной цене в широком ассортименте. Обеспечим доставку продукции в любую точку континента. Цена оптимальная. Приглашаем к партнёрскому сотрудничеству.

Сталь 40х твердость hrc после закалки

Сталь 40Х

Как ранее было отмечено, для правильного проведения закалки и отпуска стали следует учитывать ее состав и многие другие особенности. Выбрать правильно режимы термической обработки можно с учетом следующей информации:

  1. Рассматриваемая сталь относится к конструкционной легированной группе. Легированная группа характеризуется содержанием большого количества примесей, которые определяют изменение эксплуатационных качеств, в том числе твердости.
  2. Используется в промышленности при создании валов, осей, штоков, оправок, реек, болтов, втулок, шестерней и других деталей.
  3. Показатель твердости до проведения термической обработки HB 10 -1 = 217 Мпа.
  4. Температура критических точек определяет момент, при котором сталь 40Х начинает терять свои качества из-за термической обработки: c1= 743 , Ac3(Acm) = 815 , Ar3(Arcm) = 730, Ar1 = 693.
  5. При температуре отпуска 200 °С HB = 552.

Расшифровка стали 40Х говорит о том, что в составе материала находится 0,40% углерода и 1,5% хрома.

Скачать ГОСТ 4543-71 «Прокат из легированной конструкционной стали 40Х»

Термообработка стали 45, 40х, 20, 30хгса, 65г, 40, 40хн, 35, и стали 20х13

В машиностроении чаще всего подвергают термообработки сталь 45 (в качестве заменителя 40Х, 50, 50Г2), сталь 40х (в качестве заменителя стали 38ха, 40хр, 45х, 40хс, 40хф, 40хн), сталь 20 (в качестве заменителя 15, 25), сталь 30хгса (заменители 40хфа, 35хм, 40хн, 25хгса, 35хгса), сталь 65г, сталь 40хн, сталь 35, и сталь 20х13, также

Термообработка стали 45

Термообработка стали 45 — конструкционная углеродистая. После предварительной термообработки стали 45 — нормализации, довольно легко проходит механическую обработку. Точение, фрезеровку и т. д. Получают детали, например,типа вал-шестерни, коленчатые и распределительные валы, шестерни, шпиндели, бандажи, цилиндры, кулачки.

После окончательной термообработки стали 45 (закалка), детали приобретают высокую прочность и износостойкость. Часто шлифуются. Высокое содержание углерода (0,45%) обеспечивает хорошую закаливаемость и соответственно высокую твёрдость поверхности и прочность изделия. Сталь 45 калят «на воду». То есть после калки деталь охлаждают в воде. После олаждения деталь подвегается низкотепмературному отпуску при температуре 200-300 градусов Цельсия.

При такой термообработки стали 45 получают твердость порядка 50 HRC.

Термообрабтка стали 45 и применение изделий: Кулачки станочных патронов, согласно указаниям ГОСТ, изготовляют из сталей 45 и 40Х. Твёрдость Rc = 45 -50. В кулачках четырёхкулачных патронов твёрдость резьбы должна быть в пределах Rс = 35-42. Отпуск кулачков из стали 45 производится при температуре 220-280°, из стали 40Х при 380-450° в течение 30-40 мин.

Расшифровка марки стали 45: марка 45 означает, что в стали содержится 0,45% углерода,C 0,42 — 0,5; Si 0,17 — 0,37;Mn 0,5 — 0,8; Ni до 0,25; S до 0,04; P до 0,035; Cr до 0,25; Cu до 0,25; As до 0,08.

Термообработка стали 40Х

Термообработка стали 40Х — легированная конструкционная сталь предназначена для деталей повышенной прочности такие как оси, валы, вал-шестерни, плунжеры, штоки, коленчатые и кулачковые валы, кольца, шпиндели, оправки, рейки, губчатые венцы, болты, полуоси, втулки и прочих деталей повышенной прочности. Сталь 40Х также часто используется для производства поковок, штампованных заготовок и деталей трубопроводной арматуры. Однако последние перечисленные детали нуждаются в дополнительной термической обработке, заключающейся в закалке через воду в масле или просто в масле с последующим отпуском в масле или на воздухе.

Читайте также  Обработка алюминия на фрезерном станке

Расшифровка марки стали 40Х. Цифра 40 указывает на то, что углерод в стали содержится в объеме 0,4 %. Хрома содержится менее 1,5 %. Помимо обычных примесей в своем составе имеет в определенных количествах специально вводимые элементы, которые призваны обеспечить специально заданные свойства. В качестве легирующего элемента в данном случае используется хром, о чем говорит соответствующая маркировка.

Термообработка стали 20

Термообработка стали 20 — сталь конструкционная углеродистая качественная. Широкое применение в котлостроении, для труб и нагревательных трубопроводов различного назначения, кроме того промышленность выпускает пруток, лист. Температура начала ковки стали 20 составляет 1280° С, окончания — 750° С, охлаждение поковки — воздушное. Сталь 20 нефлокеночувствительна и не склонна к отпускной способности.

После цементации и цианирования из стали 20 можно изготавливать детали, от которых требуется высокая твёрдость поверхности и допускается невысокая прочность сердцевины: кулачковые валики, крепёжные детали, шпиндели, звёздочки, шпильки, вилки тяг и валики переключения передач, толкатели клапанов, валики масляных насосов.

Сталь 20 применяют для производства малонагруженных деталей ( пальцы, оси, копиры, упоры, шестерни ), цементуемых деталей для длительной и весьма длительной службы (эксплуатация при температуре не выше 350° С), тонких деталей, работающих на истирание и другие детали автотракторного и сельскохозяйственного машиностроения.

Термообработка стали 30хгса

Термообработка стали 30хгса — относится к среднелегированной конструкционной стали.

Сталь 30хгса проходит улучшение – закалку с последующим высоким отпуском при 550-600 °С, поэтому применяется при создании улучшаемых деталей (кроме авиационных деталей это могут быть различные корпуса обшивки, оси и валы, лопатки компрессорных машин, которые эксплуатируются при 400°С, и многое другое), рычаги, толкатели, ответственные сварные конструкции, работающие при знакопеременных нагрузках, крепежные детали, работающие при низких температурах. Сталь 30хгса обладает хорошей выносливостью, отличными показателями ударной вязкости, высокой прочностью. Она также отличается замечательной свариваемостью.

Сварка стали 30хгса тоже имеет свои особенности. Она осуществляется с предварительным подогревом материала до 250-300 °С с последующим медленным охлаждением. Данная процедура очень важна, поскольку могут появиться трещины из-за чувствительности стали к резким перепадам температуры после сварки. Поэтому по завершении сварных работ горелка должна отводиться медленно, при этом осуществляя подогрев материала на расстоянии 20-40 мм от места сварки.

Также, не более, чем спустя 8 часов по завершении сварки сварные узлы стали 30ХГСА нуждаются в закалке с нагревом до 880 °С с последующим высоким отпуском. Далее изделие охлаждается в масле при 20-50 °С. Отпуск осуществляется нагревом до 400 — 600 °С и охлаждением в горячей воде. Сварку же необходимо выполнять максимально быстро, дабы избежать выгорания легирующих элементов.

Процесс закалки

Процесс обработки высокой температурой стали 40Х и иного сплава называют закалкой. Стоит учитывать, что нагрев выполняется до определенной температуры, которая была определена путем многочисленных испытаний. Время выдержки, после которого проводится охлаждение, а также другие моменты можно узнать из специальных таблиц. Провести нагрев в домашних условиях достаточно сложно, так как в рассматриваемом случае нужно достигнуть температуры около 800 градусов Цельсия.

Химический состав стали 40Х

Результатом сильного нагрева и выдержки металла 40Х на протяжении определенного времени с последующим резким охлаждением в воде становится повышение твердости и уменьшение пластичности. При этом результат зависит от нижеприведенных показателей:

  1. скорости нагрева металла 40Х;
  2. времени выдержки;
  3. от скорости охлаждения.

При проведении работы в домашних условиях следует учитывать температуру обработки и время охлаждения.

Механические свойства стали 40Х в зависимости от температуры отпуска

При выборе метода разогрева поверхности следует обратить внимание на ТВЧ. Этот метод более популярен, чем обычная объемная обработка по причине достижения необходимой температуры за более короткое время.

В домашних условиях ТВЧ используется крайне редко. После проведения работы при использовании ТВЧ повышается эксплуатационная прочность детали, что связано с появлением поверхностных сжимающих напряжений.

Читать также: Масло индустриальное и 20а применение

Провести закалку 40Х на примере изделия болта М24 можно следующим образом:

  1. разогревается электропечь;
  2. следует провести разогрев до 860 °C, для чего в некоторых случаях необходимо 40 минут;
  3. время, необходимое для аустенизации, после которого проводится охлаждение, составляет 10-15 минут. Равномерный желтый цвет изделия – признак правильного прохождения процесса закалки 40Х;
  4. завершающим этапом становится охлаждение в ванной с водой или другой жидкостью.

Определить самостоятельно момент, после которого следует охладить металл, в промышленных и домашних условиях невозможно. Именно поэтому по проведенным исследованиям было принято, что для нагрева металла в электропечах необходимо 1,5-2 минуты на один миллиметр, после чего структура может быть перегрета.

Определение твердости проводится по методу Роквелла. Улучшение, проведенное путем отпуска или закалки, можно измерить при помощи обозначения HRC. Стандартное обозначение HR, к которому проводится добавление буквы в соответствии с типом проведенного испытания. Обозначение HRC наиболее часто встречается, последняя буква означает использование алмазного конуса с углом 120 0 при испытании.

Закалка стали 40Х

При сильном нагреве практически все материалы изменяют свои физические характеристики. В некоторых случаях нагрев проводится целенаправленно, так как подобным образом можно улучшить некоторые эксплуатационные качества, к примеру, твердость. Термическая обработка на протяжении многих лет используется для повышения твердости поверхности стали.

Выполнять закалку следует с учетом особенностей металла, так как технология повышения твердости поверхности создается на основании состава материала. В некоторых случаях провести закалку можно в домашних условиях, но стоит учитывать, что сталь относиться к труднообрабатываемым материалам и для придания пластичности нужно проводить сильный нагрев до высоких температур при помощи определенного оборудования.

В данном случае рассмотрим особенности нагрева стали 40Х для повышения пластичности и проведения закалки или отпуска.

Отпуск и нормализация

Отпуск проводится непосредственно сразу после завершения закалки, так как есть большая вероятность возникновения трещин в структуре. Разогревается изделие в этом случае до точки ниже критической, проводится выдерживание на протяжении определенного промежутка времени и выполняется охлаждение. Отпуск обеспечивает улучшение структуры, устраняет напряжение и повышает пластичность, устраняет хрупкость стали 40Х.

Механические свойства стали 40Х в зависимости от температуры отпуска

Различают три вида рассматриваемой термообработки:

  1. Низкий отпуск определяет разогрев поверхности до 250 °С с выдержкой и охлаждение на воздухе. Применяется для снятия напряжений и незначительного повышения пластичности практически без потери твердости. В случае конструкционного сплава применяется крайне редко.
  2. Средний отпуск позволяет нагревать изделие до 500 °С. В этом случае вязкость значительно повышается, а твердость снижается. Используют этот метод термообработки при получении пружин, рессор и некоторого инструмента.
  3. Высокий позволяет раскаливать деталь до 600 °С. В этом случае происходит распад мартенсита с образованием сорбита. Подобная структура представлена лучшим сочетанием прочности и пластичности. Также повышается показатель ударной вязкости. Используют этот метод термообработки для получения деталей, применяемых при ударных нагрузках.

Еще одним видом распространенной термообработки является нормализация. Зачастую нормализация проводится путем разогрева металла до верхней критической точки с последующей выдержкой и охлаждением в обычной среде, к примеру, на открытом воздухе. Проводят нормализацию для придания мелкозернистой структуры, что приводит к повышению пластичности и ударной вязкости.

Читать также: Как узнать мощность шуруповерта в ваттах

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Виды термической обработки стали

Чтобы придать металлам необходимые характеристики, прибегают к термической обработке. Завод металлоконструкций ЧЗМК выполняет закалку и отжиг стали и цветных сплавов.

Назначение термической обработки

Поскольку металлические конструкции и изделия подвергают разнообразным нагрузкам и испытаниям, они должны быть прочными, износостойкими, сопротивляться коррозии и другим разрушительным факторам. Чтобы повысить их стойкость, придать другие необходимые свойства, прибегают к термической обработке, которая меняет физико-механические характеристики сплавов. Иногда это промежуточный этап на стадии производства металлической продукции, иногда – конечный.

В процессе происходят важнейшие изменения в структуре металла. В зависимости от выбранного вида термообработки, будет отличаться и результат. В металлообрабатывающей промышленности с помощью таких технологий создают сплавы с уникальными характеристиками. Если назначение термической обработки – повысить податливость, пластичность, после нее металл будет легче резать, придавать ему желаемую форму.

Но некоторые операции увеличивают такие характеристики, как твердость, циклическая прочность. Кроме того, при помощи термообработки удается устранить дефекты, которые вызваны ошибками или просчетами на предыдущих производственных этапах.

Преимущества термообработки металлов

При грамотно выбранном режиме и продолжительности процедур удается добиться заданных характеристик. Термическую обработку ценят за следующие достоинства:

  • увеличивается стойкость металла к износу;
  • за счет улучшения технических показателей возрастает срок службы металлоконструкций и изделий;
  • уменьшается количество деталей, непригодных к использованию;
  • благодаря повышению прочности, долговечности и износостойкости сокращаются финансовые издержки.
Читайте также  Обработка корпусных деталей на станках с ЧПУ

Чтобы стали обрели желаемые свойства, необходимо специальное оборудование. Это высокотехнологичные печи, в которых за счет высоких температур добиваются сильного нагрева, вызывающего изменения в структуре металла. Однако для качественной термообработки важна регулировка мощности, других настроек. Поскольку каждому металлу требуется свой температурный режим. Также его подбирают под цели термической обработки – в зависимости от того, какие именно свойства нужно придать стали или цветному сплаву.

Принцип термической обработки

Хотя процессы отличаются температурным режимом, длительностью и другими тонкостями, в целом процедура протекает по одному и тому же принципу. Термическую обработку стали выполняют в следующей последовательности:

  1. Нагрев.
  2. Выдержка.
  3. Охлаждение.

Для первого этапа крайне важно точно подобрать температуру и выполнить нагрев до указанного предела. Температурный режим предопределяется тем, предстоит ли работать со сталью или с другими сплавами, какие именно свойства следует придать металлу.

Также имеет значение продолжительность выдержки. Сплавы претерпевают желаемые изменения в структуре, только когда температура держится в конкретном диапазоне в течение определенного времени.

Скорость охлаждения – не менее значимая константа. В некоторых случаях в работе со сталью при термообработке ее оставляют в печи, где она очень долго остывает вместе с оборудованием. Но иногда требуется более быстрое понижение температуры металла, чтобы в структуре не произошли нежелательные изменения. И тогда после термической обработки заготовку выставляют остывать на воздухе.

Виды термообработки стали

Имея общий алгоритм действий, предприятия выполняют термическую обработку разными способами. Располагая всего тремя инструментами – нагрев, выдержка и охлаждение, удается решать широчайший круг задач. Если одни виды термической обработки стали предназначены для увеличения ее прочности, то другие повышают пластичность и текучесть. Поэтому важен профессионализм, четкое понимание процессов, протекающих в структуре.

Отжиг

К одним из самых востребованных видов термообработки относят отжиг, который выполняют для понижения твердости и снятия внутреннего напряжения. Зачастую он необходим после горячей обработки стали давлением. Например, такой термической обработке подвергают заготовки после ковки, прокатки и штамповки. Иногда к отжигу прибегают вслед за сваркой. Он же используется, если на предыдущем этапе работы со сталью допущены ошибки и возникли дефекты.

Суть такой термической обработки заключается в нагреве выше критической точки, последующей выдержке и охлаждении. Благодаря этому структура обретает равновесность, впоследствии со сталью проще работать способом резания.

Закалка

Эту термическую обработку выполняют, чтобы увеличить твердость сплава. Если говорить о процессах, которые происходят со сталью, то в ее структуре вместо перлита образовывается мартенсит, проходя через стадию аустенита.

Воздействуя при помощи высоких температур на металл, сначала добиваются аустенитного превращения. Чтобы избежать промежуточную структуру, заготовку помещают в масло. Там происходит быстрое охлаждение стали до мартенситных превращений. Однако далее снижение температур должно замедлиться. Иначе распад аустенита будет неполным и не удастся при помощи термообработки придать стали желаемую твердость.

Отпуск

Такую термическую обработку осуществляют для повышения пластичности одновременно со снижением хрупкости. При этом удается сохранить высокую прочность стали. Отпуск делят на три вида, в зависимости от уровня нагрева металла. Он бывает:

  • низкотемпературным;
  • среднетемпературным;
  • высокотемпературным.

В первом случае термическую обработку выполняют, доведя сплав до 250 градусов. Преимущественно данный способ применим для закаленной стали. Также низкотемпературному отпуску подвергают инструменты из углеродистых и низколегированных металлов.

Второй вид предполагает термическую обработку стали с нагревом до 350-500 градусов. Он обеспечивает повышение упругости и выносливости. Улучшается еще одно ценное свойство – релаксационная стойкость.

Среднетемпературный отпуск протекает с охлаждением в два этапа – сначала в воде, а затем на воздухе. Благодаря этому стали придают сжимающие остаточные напряжения, что улучшает выносливость.

Высокотемпературный отпуск – это нагрев до 500-680 градусов. Благодаря данной термической обработке удается совместить высокую прочность с пластичностью и вязкостью. Подобные свойства особенно ценятся при производстве деталей, на которые будут выпадать повышенные ударные нагрузки. Например, это валы и зубчатые колеса.

Эти виды термообработки приводят к распаду мартенсита. Также в процессе происходит полигонизация и рекристаллизация.

Химико-термическая обработка

Суть подобных мероприятий заключается в нагреве и выдержке в химически активных средах. Посредством такой термообработки удается поменять химический состав, а не только структуру и свойства стали.

Процедура показана по отношению к заготовкам, в которых должна сохраняться твердость поверхности и вязкость сердцевины. Также удается повысить коррозионную стойкость и сопротивление усталости.

Химико-термическую обработку осуществляют, применяя жидкие, твердые и газообразные среды. В зависимости от того, какими веществами насыщается металл, выделяют следующие виды процедур:

  • цементация;
  • азотирование;
  • цианирование и пр.

Если термообработку совмещают с нанесением углерода, как в первом случае, сталям придают высокую прочность и сопротивление истиранию. Процесс происходит с погружением в порошкообразную смесь, в соляные ванны или в печи с цементирующими газами.

Суть азотирования заключается в насыщении стали азотом. Термообработку выполняют в печи, меняя длительность процесса, в зависимости от нужной глубины проникновения химического вещества.

Цианирование предполагает насыщение углеродом и азотом одновременно. Благодаря этому сталям придают высокую твердость, стойкость к истиранию и к коррозии. Такую термическую обработку выполняют, используя цианистые соли, азотирующие газы, порошки и пасты.

Термомеханическая обработка

Данная методика сравнительно новая. Она позволяет сохранить пластичность, выполнить пластическую деформацию и упрочнить структуру.

Металл доводят до аустетинтного состояния. При быстром охлаждении начинается формирование мартенсита. В это же время выполняют наклеп аустенита – посредством прокатки, штамповки либо ковки. За счет этого и происходит улучшение физико-механических свойств стали.

В зависимости от того, какая используется температура, термомеханическая обработка бывает:

  • высокотемпературной;
  • низкотемпературной.

В первом случае превышают высшую критическую точку, приступают к пластической деформации и завершают закалкой. Во втором – сначала происходит нагрев, затем охлаждение до температуры, когда сохраняется аустенит, но еще не начинается рекристаллизация. На этой стадии осуществляют пластическую деформацию.

Криогенная обработка

Чтобы поменять свойства металлов, используют не только высокие, но и низкие температуры. Как и при термообработке, удается снять остаточные напряжения и повысить износостойкость деталей. Увеличивается твердость заготовок, их прочность. В процессе остаточный аустенит трансформируется в мартенсит. Данные мероприятия выполняют в криогенном процессоре.

Применяемое оборудование

В термических цехах встречаются разнообразные установки. Поскольку и назначение термической обработки бывает различным, возникает потребность в нескольких видах печей:

  • шахтные;
  • камерные;
  • вакуумные;
  • с выдвижным подом.

Первые называют универсальными. В них возможно выполнять термообработку разными способами. В шахтных печах размещаются заготовки любого размера. Сюда отправляют детали для нагрева перед закалкой, для отжига и отпуска, для цементации. Более того, в них работают не только со сталями, но и с цветными металлами.

В камерных печах обрабатывают преимущественно заготовки среднего и мелкого размера. Их устанавливают на различных предприятиях и в качестве самостоятельных единиц, и в составе автоматизированного комплекса.

В вакуумных печах, помимо термической обработки, можно выполнять пайку, спекание материалов. Оборудование ценят за то, что оно в точности придерживается заданных технологических параметров. Температура не откланяется от нужного предела больше чем на 5 градусов. Такие печи используются для термической обработки конструкционной стали. В них проходят разнообразные процедуры титановые сплавы, тугоплавкие металлы.

Печи с выдвижным поддоном особенно удобны, когда необходимо обработать очень крупную деталь либо узел. Для загрузки и выгрузки стали обычно используют специальные краны и кран-балки. Однако оборудование этого типа имеет существенные недостатки. Во-первых, оно громоздкое, поэтому не на каждом предприятии найдется пространство для его установки. Во-вторых, из-за специфики конструкции высоки теплопотери.

В основном печи с выдвижным поддоном применимы для отжига сварных конструкций. В них доводят заготовки крупных габаритов до аустенитного состояния. Еще один способ применения – подготовка для ковки.

Особенности термообработки цветных сплавов

Цветные металлы требуют особого подхода к обработке, в отличие от работы со сталями. Индивидуальный подход обусловлен особенностями строения кристаллической решетки. Режим и характер воздействия подбирают также с учетом теплопроводности, химической активности. Но многие процессы с цветными металлами протекают в тех же печах, где обрабатывают стали.

Завод металлоконструкций ЧЗМК подвергает термической обработке различные стали, цветные металлы. Для этого предприятие оснащено разнообразным современным оборудованием. Высокая квалификация и профессионализм специалистов служат залогом превосходного результата.