Закалка и отпуск стали 45

Методы предотвращения образования окалины и критического снижения концентрации углерода

Назначение закалки стали проводится с учетом того, какими качествами должна обладать деталь. Процесс перестроения атомной сетки связан с большими рисками появления различных дефектов, что учитывается на этапе разработки технологического процесса.

Даже наиболее распространенные методы, к примеру, закалка стали в воде, характерно появления окалины или существенного повышения хрупкости структуры при снижении концентрации углерода. В некоторых случаях закалка стали проводится уже после финишной обработки, что не позволяет устранить даже мелкие дефекты. Именно поэтому были разработаны технологии, которые снижают вероятность появления окалины или трещин. Примером можно назвать технологию, когда закалка стали проходит в среде защитного газа. Однако сложные способы закалки стали существенно повышают стоимость проведения процедуры, так как газовая среда достигается при установке печей с высокой степенью герметичности.

Более простая технология, при которой проводится закалка углеродистой стали, предусматривает применение чугунной стружки или отработанного карбюризатора. В данном случае сталь под закалку помещают в емкость, заполненную рассматриваемыми материалами, после чего только проводится нагрев. Температура закалки несущественно корректируется с учетом созданной оболочки из стружки. Технология предусматривает обмазывание емкости снаружи глиной для того, чтобы избежать попадание кислорода, из-за чего начинается процесс окислений.

Температура нагрева стали при термообработке

Как ранее было отмечено, термообработка предусматривает и охлаждение сталей, для чего может использоваться не только водяная, но, к примеру, и соляная ванная. При использовании кислот в качестве охлаждающей жидкости одним из требований является периодическое раскисление сталей. Данный процесс позволяет исключить вероятность снижения показателя концентрации углерода в поверхностном слое. Чтобы провести процесс раскисления используется борная кислота или древесный уголь. Также не стоит забывать о том, что процесс раскисления сталей приводит к появлению пламя на заготовки во время ее опускания в ванную. Поэтому при закалке, закалкой сталей с применением соляных ванн следует соблюдать разработанную технику безопасности.

Рассматривая данные методы термической обработки с последующим охлаждением следует отметить, что они существенно повышают себестоимость заготовки. Однако сегодня охлаждение в воде или закалка при заполнении камеры кислородом не позволяют повысить показатели свойств стали без появления дефектов.

Закалка стали — технологический процесс

Применение

Сталь 65Г широко применяется в машиностроении. Пластичные свойства данной марки позволили сделать её эталоном в производстве рессор, пружин, упорных шайб. Благодаря твёрдости стало возможно изготовление из неё деталей с повышенной износостойкостью:

1. Корпусов для подшипников.
2. Тормозных фланцев.
3. Шестерёнок.
4. Фрикционных дисков.

Сталь 65Г на протяжении многих лет применяют в мастерских для изготовления ножей. Это обусловлено высокой твёрдостью и дешевизной материала.

Однако есть такой огромный недостаток, как подверженность ржавчине. Поэтому изделия требуют особого ухода.  Чаще эта сталь применяется для того, чтобы изготавливать метательные ножи, спортивное либо турнирное оружие (мечи, сабли, шашки).

Общая характеристика прокаливаемости

Фактор прокаливаемости для нелегированных инструментальных сталей считается весьма важным. Большие скорости работы инструмента, начиная от пресс-автоматов, которые функционируют в непрерывном цикле, и заканчивая резьбонарезным инструментом, требуют сочетания высокой поверхностной твёрдости с достаточной вязкостью сердцевины. Иначе рабочие кромки инструментальной оснастки быстро выкрашиваются, а инструмент теряет свою точность.

Интенсивность прокаливаемости зависит от общего числа примесей, которые для стали У8 не должны превышать следующих граничных значений:

• по фосфору 0,25%;
• по сере – 0,03%;
• по меди 0,02%.

Поэтому при приобретении больших партий стали У8 всегда обращают внимание на наличие и содержание сертификатов соответствия, в которых обязательно требуется привести данные по вредным примесям

Температура заготовки в зависимости от цвета при нагреве

Процентное содержание углерода также оказывает значительное влияние на степень вязкости сердцевины нелегированной стали, и, следовательно, на износостойкость поверхностного слоя. С этой точки зрения сталь У8 относится к вязким. Поэтому особых требований к точности соблюдения режимов термической обработки здесь не требуется.

В исходном состоянии сталь марки У8 может поставляться в следующих видах сортамента по ГОСТ 5210:

1. катаной широкой полосы. Ширина полосы составляет 12…48 мм, при толщине 3…10 мм;
2. круглого прутка диаметром 4…18 мм;
3. квадратного профиля с размером стороны от 4×4 до 18×18 мм;
4. специальных профилей.

Отжиг для металла из указанного ассортимента не производится. Для остальных видов поставки, а также при горячей ковке слитков необходим отжиг.

Технология изготовления порошковой стали

От того, как много карбидов, и насколько хорошо они распределены, будет зависеть прочность готового ножа. Большое количество мартенситов ведёт к большей гибкости и меньшей твёрдости.

Карбиды – это крупные частицы, и распределение будет неравномерным.

Поэтому качество изделий из такой стали сложно заранее предсказать. Они могут плохо поддаваться шлифовке, гнуться и ломаться.

Чтобы добиться высокой прочности, нужно улучшать распределение частиц.

Как же этого можно добиться? Технология изготовления довольно сложна:

Для этого размер карбида делают не очень большим, распыляя сталь в виде порошка, микрочастицы которого похожи на слитки. Их теперь можно быстрее охладить (т.е. кристаллизировать).

1. Далее идёт обработка и прессовка под высоким давлением.
2. Далее идёт сплавление твердофазное и двухфазное. В сплав возможно добавлять самые различные добавки. Это позволит улучшить необходимые показатели.
3. Полученная из порошка сталь на выходе получается прочнее обычной (даже при одинаковой твёрдости).

Процесс изготовления стали из порошка.

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

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

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 при испытании.

Характеристики

В России алмазная сталь имеет маркировку ХВ5. Она обладает большими показателями устойчивости к высоким температурам и стойкости к деформированию. Иногда при механической обработке на поверхностной структуре металла можно обнаружить сколы и прожоги, но даже это не мешает в итоге получить инструмент, к которому предъявляются самые высокие требования. Некоторые данные о ХВ5 зашифрованы в её названии:

• Х – обозначает содержание хрома в составе;
• В – вольфрамовая присадка;
• 5 – это процентное содержание вольфрама.

Помимо зашифрованных свойств, алмазная сталь ХВ5 имеет следующие характеристики:

• вязкостные качества 455.0 кДж/м2;
• свариваемость металла – не ограничена;
• твёрдость 62-65 по Роквеллу, некоторые производители доводят этот показатель до 69-70 единиц;
• плотность 7940.0 кг/м3;
• температура плавки 1390 С.

Очень высокая прочность зависит в основном от качества проведённой закалки и положительно сказывается на долговечности и прочности сплава. Однако из-за этого значительно ухудшаются гибкость, коррозионная стойкость и увеличивается возможность сколов. Изделия из такой стали нуждаются в аккуратном пользовании и постоянном уходе.

Маркировка стали на клинке.

Плюсы и минусы алмазки ХВ5 для ножей

Хромовольфрамовая легированная сталь ХВ5 относится к одним из самых твёрдых инструментальных сплавов, за что она и имеет своё громкое название «алмазная». Помимо такого качества, как большая прочность, этот металл обладает рядом положительных параметров, среди которых:

1. Отличные показатели прокаливаемости и высокотехнологичность.
2. Универсальность в применении.
3. Технология производства предусматривает ускоренную штамповку, что позволяет снизить цену.
4. Длительный эксплуатационный период с сохранением всех свойств и внешнего вида.
5. Возможность довести заточку до бритвенной остроты и долго её удерживать.
6. Прекрасная режущая характеристика, позволяющая использовать металл для обработки твёрдых материалов.
7. Доступная стоимость, если сравнивать с аналогами.

Конечно, даже такая, на первый взгляд, хорошая сталь, как ХВ5 имеет ряд недостатков:

1. Сложная технология обработки.
2. Низкая коррозионная стойкость.
3. Довольно высокая хрупкость и вероятность образования сколов.
4. При использовании сплава в деталях механизмов есть опасность возникновения касательного напряжения.

Клинок выполненный из стали ХВ5. Любые недостатки и достоинства учитываются изготовителем, который исходит из требований к конечному изделию. Поэтому отдавать или не отдавать своё предпочтение этому металлу стоит, учитывая цели, для которых он будет использоваться.

Общая информация о продукте

Значимый пункт, включенный в характеристику стали 65Г — это низкая стоимость. Именно благодаря этому все изделия из данного сплава пользуются огромным спросом.

Сам по себе материал принадлежит к группе пружинно-рессорных сталей. Лучше всего вещество поддается таким операциям, как воронение и чернение. Благодаря особым качествам стали материал чаще всего используется для производства разных метательных ножей, редко, но, все же, используется для основы при сборке ножей разделочного типа. Редкое использование сплава связано с тем, что он достаточно быстро покрывается ржавчиной и окисляется.

Стоит отметить, что закалка стали 65Г — это одна из основных процедур, так как сплав практически не боится высоких температур. Единственный минус, который может возникнуть при слишком сильном перегрева, это снижение ударной вязкости.

Автомобильные рессоры

Автомобильные рессоры работают как пружины. Их задача – работа на изгиб, а не на растяжение – сжатие. Листы изделия обеспечивают жесткость, возвращая нагруженную деталь в исходное состояние. Рессоры – довольно жесткая конструкция, в которой дополнительные листы укрепляют самые нагруженные места.

Это сделано для распределения равномерной нагрузки по всей длине изделия, что крайне важно в условиях российского бездорожья. Автомобильные стремянки служат для крепления рессор к мостам грузовых автомобилей и улучшают жесткость всей конструкции

Стремянки автомобильные должны соответствовать проектным нагрузкам по толщине и прочности. Материал изделия – высокопрочная сталь, которая не сломается и не будет деформироваться от нагрузок. Резьба краев стремянки и ее изгибы должны формой полностью соответствовать модели автомобиля. При перегрузке рессоры происходит ее разрушение

Поэтому очень важно правильно подобрать изделие для каждого грузовика