Термообработка стали у12 (или стали у8)

Какую сталь подвергают закалке

Термически обрабатывают только такой металл, в котором содержится не менее 0,45% углерода, а также инструментальную и легированную стали, твёрдость которых после закалки становится в несколько раз выше. Тот металл, в котором содержание углерода не превышает 0,45%, не обрабатывается термически. Ниже приведена таблица режимов термообработки для некоторых видов сталей.

Тип	Инструмент	Температура закалки	Температура отпуска	Чем охлаждают после закалки	Чем охлаждают после отпуска
У7, У7А	Инструмент плотника, отвёртки, топоры, зубила и др.	800	170	водой	водой маслом
У8, У8А	Слесарный инструмент, пилы, ножовки, стамески и др.	800	170	водой	водой маслом
У10, У10А	Ручные метчики, надфили, рашпили, пилы по дереву, инструмент без нагрева режущей кромки	790	180	водой	водой маслом
У11, У11А	Деревообрабатывающий инструмент, ручные метчики, надфили и др.	780	180	водой	водой маслом
У12, У12А	Слесарный инструмент	780	180	водой	водой маслом
У13, У13А	Режущий и измерительный инструмент, детали машин	780	180	водой	вода масло
У9ГА	Режущий инструмент — метчики, свёрла, фрезы	800	180	вода	водой маслом
Р9	Режущий инструмент — метчики, свёрла, зенкера, фрезы, протяжки и др.	1250	580	маслом	воздухом печи
Р18	Режущий инструмент для обработки металлов различной твёрдости	1300	580	маслом	воздухом печи
ШХ6	Шарики и ролики для подшипников	810	200	маслом	воздухом
ШХ9	Шарики и ролики для подшипников	830	280	маслом	воздухом
ШХ15	Шарики и ролики для подшипников	845	400	маслом	воздухом
9ХС	Свёрла, фрезы, развёртки, метчики, гребёнки и др.	860	170	маслом	воздухом
9Х5ВФ	Ножи для фрезерования древесины	950	270	маслом	воздухом
50ХГСА	Пружины, рессоры	840	315	водой	воздухом
60С2	Торсионные валы, высоконагружаемые пружины	870	325	водой	воздухом
60С2ХА	Высоконагружаемые пружины и рессоры	870	315	водой	воздухом
60С2ВА	Пружины и рессоры	850	330	водой	воздухом
85ХВ	Пружины, фрикционные диски	830	250	водой	воздухом

Обработка инструментальных сплавов

Высокий, средний и низкий отпуск стали годятся только для температурной обработки сплавов, содержащих менее 0,7% углерода. Для сплавов с более высоким содержанием углерода (их называют инструментальными) используются другие способы. Рассмотрим основные технологии:

Не рекомендуется делать отпуск быстрорежущих инструментальных сплавов, поскольку они содержат молибден, кобальт, вольфрам, ванадий. Эти элементы устойчивы к нагреву, поэтому они не меняют своих физико-химических свойств при отпускном нагреве. Вместо отпуска рекомендуется делать многоступенчатую закалку: для этого материал поэтапно нагревается до 800, 1050 и 1200 градусов — после этого выполняется резкое охлаждение сплава в масляной среде.
Обработку обычных инструментальных сплавов рекомендуется выполнять в два этапа. Сначала происходит закалка материала в расплавах солей при температуре 450-500 градусов. После этого выполняется второй этап — двойной отпуск при температуре 550-600 градусов (не более 1 часа)

Обратите внимание, что при нагреве инструментальных сплавов возможность возникновения отпускной способности второго рода исключается.

Что такое отпускная хрупкость

Отпускная температура влияет на качество обработки — чем выше будет температура, тем выше будет качество обработки. Однако ученые-металлурги установили, что это правило имеет 2 исключения, когда повышение температуры приводит не к улучшению, а к ухудшению качества материала. Эти два исключения на практике часто называют островками отпускной хрупкости. К счастью, было придумано несколько эффективных, безопасных способов обойти эти островки, поэтому проблема отпускной способности не является значимой в современной металлургии. Рассмотрим каждый из островков по отдельности + узнаем о том, как их обойти.

Необратимая низкотемпературная хрупкость

Другое название — хрупкость первого рода. Возникает при длительной обработке материала при температуре от 250 до 300 градусов, а распространяется данная хрупкость на все типы стальных сплавов. Объяснение феномена: при нагреве в данном температурном диапазоне углерод начинает активно распределяться по поверхности кристаллической решетки. Однако распределение углерода происходит крайне неравномерно — это приводит к нарушению кристаллической структуры металла, что приводит к серьезному повышению хрупкости. Как ясно из названия, данная хрупкость является необратимой (то есть островки сохраняют стабильность в течение неограниченного времени, а испорченный материал годится только на переплавку). Методика борьбы с данной хрупкостью тривиальна — нужно использовать либо низкую, либо среднюю термическую обработку — но не «промежуточную» между ними.

Обратимая высокотемпературная хрупкость

Другое название — хрупкость второго рода. Возникает только при комбинации сразу трех факторов одновременно. Первый фактор — металл нагревается выше температуры 500 градусов (то есть данная хрупкость характерна для высокой отпускной обработки). Второй фактор — сталь является легированным сплавом с высоким содержанием хрома, марганца или никеля. Третий фактор — очень низкая скорость остывания. Объяснение феномена: при комбинации трех факторов также происходит неравномерное распределение атомов углерода, хрома, марганца и никеля, что приводит к нарушению кристаллической решетки сплава. Существует много способов борьбы с данной хрупкостью — рассмотрим два из них:

• Способ №1: после образования хрупкости происходит повторный нагрев материала до заданной температуры — только нагрев осуществляется в масляной среде, а охлаждение металла после отпуска осуществляется очень быстро.
• Способ №2: во время отпускной обработки в сплав дополнительно вносится вольфрам (около 1% от общей массы) либо молибден (0,3-0,4%) — после этого выполняется высокий отпуск по стандартной технологии.

Общие сведения о технологии закалки стали

Основные цели, решаемые комплексом закалка + отпуск:

• повышение твердости;
• повышение прочностных характеристик;
• снижение пластичности до допустимой величины;
• возможность использования пустотелых изделий вместо полнотелых, что позволяет снизить массу металлоизделия и металлоемкость производственного процесса.

Основные этапы закалки:

• нагрев до температур, при которых осуществляется изменение структурного состояния металла;
• выдержка, установленная в технологической карте;
• охлаждение со скоростью, обеспечивающей формирование заданной кристаллической структуры.

После закалки проводят отпуск, который заключается в нагреве металла до температур, лежащих ниже линии фазовых превращений, с дальнейшим медленным понижением температуры. На результат термообработки влияют:

• температура нагрева;
• скорость роста температуры;
• период выдержки при закалочных температурах;
• охлаждающая среда и скорость снижения температуры.

Ключевым параметром является температура нагрева, от которой зависит перестройка и формирование новой структурной решетки. По глубине действия закалку разделяют на объемную и поверхностную. В машиностроении обычно используется объемная закалка, после которой твердость поверхности и сердцевины отличается незначительно. Поверхностная термообработка востребована для деталей, для которых важна высокая твердость поверхности и вязкая сердцевина.

Минусы

• Подверженность коррозии. Если не ухаживать за ножами из стали У8, то на них очень быстро может появиться ржавчина. Причина данного недостатка кроется в совсем небольшом проценте хрома в составе.
• Чувствительность к термообработке. Из-за отсутствия вторичных карбидов нужно помнить, что изделия из У8 должны подвергаться лишь небольшому конкретному диапазону термической обработки. Повышение температуры на 15-20 градусов может привести к потерям вязкости с прочностью материала. Поэтому при закаливании этой стали лишь мастера своего дела могут использовать метод быстрого нагрева с перегревом и короткой выдержкой, иначе может произойти деформация.
• Нельзя применять в сварных изделиях. инструментах, которые будут подвергаться нагреву или нагрузке. По причинам, описанным во 2 пункте, то есть низкой теплостойкости.
• Нелюбовь к охлаждающей среде при предварительной термической обработки из-за низкой стабильности свойств. Сталь не рекомендуется сразу переносить в охлаждающую среду. Из-за этого на ней могут образовываться трещины или пятна. Поэтому лучше использовать 2 охлаждающие среды – с высокой, а затем умеренной способностями. Такую закалку называют «через воду в масло».
• Низкая прочность, вязкость без ковки или термической обработки. Как ни странно, сама по себе углеродистая сталь не такая уж прекрасная. Правда, ее шлифуемая поверхность хороша, поэтому обработка не будет составлять труда.

Углеродистая сталь

Еще с 1997 сталь У8 стала основой для производства хозяйственных и бытовых ножей, которые использовались при нарезке хлеба, овощей, мяса, а также для туристических походов. Но все же именно в изготовлении клинков этот материал стал классическим.

Ножи из такой стали, благодаря наличию 0,8% углерода в составе, могут использоваться как ломики или топоры. Все из-за высокой прочности, а также сохраняющей на долгое время остроты. Даже при вскрытии люка нож из стали У8 вряд ли повредится.

Мачете, финки (легендарные ножи Советского времени), армейские, тычковые, окопные, траншейные, метательные, экспедиционные и тактические ножи, топорики, малые, большие и средние пчаки (национальные ножи узбеков и уйгур), томагавки (боевые топоры), тяпки для мяса, корды (таджикистанские ножи), кукри (ножи непальских гуркхов), метательные лопаты – это все изделия из углеродистой стали.

Характерные особенности и свойства

Имея в своём химическом составе 0,75…0,85% углерода, а также незначительное количество иных элементов – кремния, марганца, хрома, никеля и меди – сталь У8 является эктектоидной. При пониженном содержании марганца и кремния критическая скорость охлаждения всегда увеличивается. Поэтому практически сталь У8 используют лишь для изготовления металлообрабатывающего инструмента с небольшими габаритными размерами. Закалка стали такого типа допускает применение весьма жёстких охлаждающих сред (воды или водных растворов солей). Таким образом, данная сталь не относится к прокаливаемым: сердцевина остаётся вязкой, а твёрдость, полученная в результате предварительного отжига заготовок, практически такой же и остаётся.

Схема структурных превращений У8

Закалка в воду имеет и другие отрицательные последствия – при росте скорости охлаждения структура стали остаётся крупнозернистой. При дальнейшей обработке (например, ковке) эта особенность может вызвать растрескивание поковки, особенно при значительных степенях деформации. Часто при закалке в воду изделие теряет свои размеры и коробится, что вынуждает дополнительно производить калибровку инструмента.

Температура критических точек стали У8 составляет:

1. Начало аустенитного превращения, от исходного перлита при нагреве – 720 °С.
2. Окончание аустенитного превращения — 740 °С.
3. Температуры начала и окончания превращения аустенита в перлит при охлаждении совпадают, и находятся в пределах 700 °С.
4. Мартенситное превращение, начинаясь при 810 °С, заканчивается при 245 °С.

Твердость стали после термообработки

Сталь У8А

Группа компаний УРАЛСПЕЦМЕТАЛЛ предлагает инструментальную сталь: круг У8А, полоса У8А, лист У8А, поковка У8А, квадрат У8А со склада и под заказ.

Короткие сроки оформления и отгрузки при наличии на складе. Смотрите складские остатки. Цены уточняйте у наших менеджеров.

Возможность изготовления на заказ в размер:

• поковка У8А — от 300 кг;
• квадрат У8А — от 300 кг;
• полоса У8А — от 300 кг;
• лист У8А — от 300 кг;
• круг У8А — от 300 кг.

Предлагаем комплекс услуг:

• отгрузка малотоннажными партиями;
• комплектация сборных вагонов (до 50 наименований);
• отгрузка транспортными компаниями или попутным грузом в любой город РФ, бывшего СНГ и экспорт.

Характеристики У8А

Марка:	У8А
Классификация:	Инструментальная углеродистая сталь
Применение:	Для инструмента, который работает в условиях не вызывающих разогрева рабочей кромки: фрезы, зенковки, долота, пилы дисковые и продольные, стамески, топоры, колуны, плоскогубцы комбинированные, кернеры, отвертки, кусачки

Химический состав в % материала У8А ГОСТ 1435

C	Si	Mn	Ni	S	P	Cr	Mo	Fe	Cu
0.76-0.83	0.17-0.33	0.17-0.28	до 0.2	до 0.018	до 0.025	до 0.2	0.8 — 1.1	98	до 0.2

Температура критических точек материала У8А

Ac1 = 720, Ar1 = 700, Mn = 245

Механические свойства при Т=20oС материала У8А

Сортамент	Размер	Напр.	sв	sT	d5	y	KCU	Термообр.
—	мм	—	МПа	МПа	%	%	кДж / м2	—
Лента нагартован., ГОСТ 2283-79	740-1180
Лента отожжен., ГОСТ 2283-79	640-740	10-15

Твердость У8А после отжига, ГОСТ 1435-99

HB 10 -1 = 187 МПа

Зарубежные аналоги материала У8А

Германия

DIN,WNr

1.1525 C80W1

Сталь марки У8А — наиболее распространённый представитель нелегированных инструментальных сталей. Она сочетает в себе неплохие (для своего класса) эксплуатационные показатели с умеренной ценой за 1 кг и доступностью. Наиболее часто реализуется в виде квадрата У8А, полосы У8А, круга У8А, поковки У8А и другие виды проката.

Особенности состава и свойств

Основной элементной составляющей стали У8А, которая изготавливается по ГОСТ 1435, является цементит, поскольку в её химическом составе содержится не менее 0,65…0,75 % углерода. Остальные химические элементы находятся на уровне: • Магния – 0,15…0,30%; • Кремния – 0,15…0,30%. В качестве неизбежных металлургических примесей имеется незначительный процент серы и фосфора.Ввиду этого исходные заготовки круг У8А, полоса У8А, квадрат У8А, поковка У8А не отличаются большой прокаливаемостью, а диаметры и размеры ограничиваются диапазоном 40…60 мм. Буква А в обозначении указывает на повышенную химическую чистоту стали. Поскольку содержание углерода в стали не превышает 0,9%, материал считается условно «вязким», т.е., с показателями твёрдости после закалки не выше 56…60 НRC. При этом сталь марки У8А весьма чувствительна к температурам нагрева, и уже при 450…5000С теряет показатели своей прочности примерно вдвое (отпускается).

Применение

Сравнительно небольшая (как для инструментальной стали) прочность вынуждает использовать сталь У8А преимущественно для мелкоразмерной оснастки, где её твёрдость может быть наивысшей. Увеличить прокаливаемость, не меняя химсостава, невозможно, поскольку именно небольшие добавки хрома и никеля положительно влияют на стабильность прочности по глубине инструмента, изготовленного из данной стали.

Таким образом, из стали в виде круга У8А, полосы У8А, квадрата У8А, поковки У8А преимущественно изготавливают: 1. Вырубные пуансоны и матрицы для получения простых по конфигурации изделий из тонколистовой (до 1,0…1,2 мм) стали в холодном состоянии. 2. Штампосварные исполнения инструмента (сталь удовлетворительно сваривается). 3. Вспомогательные детали штампов – хвостовики, клинья, фиксаторы, упоры и т.п. (твёрдость в этом случае снижают до уровня 45…50 HRC). Сталь непригодна для штампов автоматизированной штамповки, когда высокий темп деформирования приводит к нежелательному повышению температуры на поверхности инструмента.

«УралСпецМеталл» поставляет эту марку стали в форме сортового проката или поковок У8А, в том числе квадрат У8А, полоса У8А, круг У8А. Качество данной стали, и соблюдение технологии выпуска, влияет на качество конечного продукта, изготовленного из нее. Наша компания работает только с крупными и известными предприятиями отечественной металлургии. Мы гарантируем, что наша продукция соответствует ГОСТу и соответствует всем требованиям.

Какие стали можно закаливать?

Процедурам закалки и отпуска не подвергается прокат и изделия из него, изготовленные из малоуглеродистых сталей типа 10, 20, 25. Этот вид термообработки эффективен для углеродистых сталей (45, 50) и инструментальных, у которых в результате твердость увеличивается в три-четыре раза.

Таблица режимов закалки и областей применения для некоторых видов инструментальных сталей

Марка стали	Для какого инструмента используется	Температура закалки, °C	Температура отпуска, °C	Охлаждающая среда для закалки	Охлаждающая среда для отпуска
У7	Молотки, кувалды, плотницкий инструмент	800	170	Вода	Вода, масло
У7А	Зубила, отвертки, клейма, топоры	800	170	Вода	Вода, масло
У8, У8А	Пуансоны, матрицы, стамески, пробойники, ножовочные ручные полотна	800	170	Вода	Вода, масло
У10, У10А	Деревообрабатывающий инструмент, керны, резцы строгальные и токарные	790	180	Вода	Вода, масло
У11	Метчики	780	180	Вода	Вода, масло
У12	Надфили	780	180	Вода	Вода, масло
Р9	Метчики, ножовочные полотна станочные, сверла по металлу, фрезы	1250	580	Масло	Воздух в печи
Р18	Ножовочные полотна станочные, сверла по металлу, фрезы	1300	580	Масло	Воздух в печи
ШХ6	Напильники	810	200	Масло	Воздух
ШХ15	Ножовочные полотна станочные	845	400	Масло	Воздух
9ХС	Плашки, сверла спиральные по дереву	860	170	Масло	Воздух

Это интересно: Железная руда — месторождения, добыча, свойства, обогащение

Плюсы стали У10

Положительные свойства ножей серии У10 составляют обширный перечень.

• Острый. Отличные режущие качества. Твердость ножей из инструментальной легированной стали проверяют по ГОСТ 9012 при снятом обезуглероженном слое на расстоянии 10 см от полосы. Количество отпечатков не должно превышать трех.
• Долго сохраняет заточку. Режущая кромка изделия длительное время остается острой. Ножи из стали У10 с легкостью проходят тесты жесткими, мягкими и абразивными материалами, показывая конкурентные преимущества при нарезании материала под различными углами.
• Стойкость к истиранию. Ножи серии У10 устойчивы к выкрашиванию (загибу краев) при разделке небольших охотничьих трофеев, использовании в быту и на рыбалке. Однако, производители изделий из твердых стальных сплавов предупреждают о возможном нарушении структуры металла при реализации сложных задач: Рубки твердых заготовок — дерева, гвоздей, металлоконструкций, костей крупного скота.
• Открывания консервных банок.
• Замены молотков, отверток, подобного инструмента.
• Работы с агрессивными средами.
• Перегиба под большим углом.

Используется для создания эксклюзивного орудия. Инструментальная углеродистая сталь успешно применяется частными мастерами для изготовления режущих приспособлений (авторских клинков ножей, кинжалов, стилетов, сабель, шпаг, палашей), соответствующих высокой степени износостойкости и красностойкости.

Стоит недорого. Распространенность сырья и экономически выгодная технология производства обуславливает приемлемые цены готовых ножей.

Малотоксичный. Сталь У10 соответствует гигиеническим нормам материала.

Долговечный. Длительность эксплуатации ножей из легированной стали достигает 50 лет. На протяжении указанного срока изделия хорошо сохраняют первоначальные свойства.

Обеспечивает легкость ухода. Простота ухода и эксплуатации. После применения ножа из стали У10, достаточно удалить влагу, очистить инструмент от грязи. Затем клинок подвергается дальнейшей обработке антикоррозионной смазкой (минеральным, оружейным маслом или силиконовой смазкой). Процедура занимает минимум времени.

Возможно травление. Травление ножей из стали У10 проводят в растворе, содержащем 15 % персульфата аммония и 85 % воды. Достаточно подержать нож в растворе на протяжении 2 минут, затем промыть инструмент под струей чистой воды, протереть ватным тампоном. Для достижения желаемого эффекта, процедуру повторяют 2-3 раза. Вместо персульфата аммония также подойдет азотная кислота (5 %).

Привлекаельный внешний вид. Эстетичность и практичность продукции из стали У10 обеспечивает высокую популярность готовых ножей у коллекционеров. На заметку! Многие мастера успешно используют возможность комбинирования железа и высокоуглеродистой стали для получения материала, способного восполнить недостатки исходных заготовок. Например, чередуют слои сплавов с высоким и низким содержанием углерода. Первые при закалке обретают большую твердость, а вторые, служат амортизирующей подложкой, обеспечивая клинкам гибкость и упругость.

Классификация каления стали

Виды закалки сталей классифицируют по типу источника нагрева и способу охлаждения металла. Основным оборудованием для нагрева деталей перед закаливанием по-прежнему являются муфельные печи, в которых можно равномерно разогревать металлические изделия любых размеров. Высокую скорость нагрева при поточной обработке изделий обеспечивает закалка с применением токов высокой частоты (индукционная закалка сталей) (см. фото ниже). Для закаливания верхних слоев стальных изделий применяют довольно недорогую и эффективную газопламенную закалку, главный недостаток которой — невозможность точно задать глубину прогрева. Этих недостатков лишена лазерная закалка, но ее возможности ограничены небольшой мощностью источника излучения. Способы охлаждения закаливаемой детали обычно классифицируют по виду охлаждающей среды, а также совокупностям и циклам рабочих операций. Некоторые из них включают процедуры отпуска, а для других, таких как разные виды изотермической закалки, он не нужен.

Закаливание в одной среде

При таком способе закалки нагретое до заданной температуры изделие из стали помещают в жидкость, где она остается до полного остывания. В качестве закалочной среды для углеродистых сталей используют воду, а для легированных — минеральное масло. Недостаток этого метода заключается в том, что после такого закаливания в металле сохраняются значительные напряжения, поэтому в ряде случаев может потребоваться дополнительная термообработка (отпуск).

Ступенчатая закалка

Ступенчатое закаливание проходит в два этапа. На первом изделие помещается в среду с температурой, превышающей на несколько десятков градусов точку начала возникновения мартенсита. После того, как температура выравнивается по всему объему металла, деталь медленно охлаждается, в результате чего в нем равномерно формируется мартенситная структура.

Изотермическая закалка

При изотермическом закаливании изделие также выдерживается в закалочной ванне при температуре, превышающей точку мартенсита, но несколько дольше. В результате этого аустенит трансформируется в бейнит — одну из разновидностей троостита. Такая сталь сочетает в себе повышенную прочность с пластичностью и вязкостью. Кроме того, после изотермической закалки в изделии снижаются остаточные напряжения.

Закалка с самоотпуском

Этот вид термообработки используется для закаливания ударного инструмента, который должен обладать твердым поверхностным слоем и вязкой серединой. Его особенность заключается в том, что изделие извлекается из закалочной емкости при неполном охлаждении. В этом случае его внутренняя часть еще содержит достаточное количество тепла, чтобы прогреть весь объем металла до температуры отпуска. Так как повторный нагрев изделия осуществляется без внешнего воздействия за счет внутренней тепловой энергии, такой вид термической обработки называют закалкой с самоотпуском.

Светлая закалка

Светлая закалка применяется для стальных изделий, поверхности которых при термообработке не должны подвергаться окислению. При такой термообработке сталь нагревается в вакуумных печах (см. фото ниже) или в инертных газовых средах (азот, аргон и пр.), а охлаждается в неокисляющих жидкостях или расплавах. Этим способом закаливают изделия, которые не должны подвергаться дальнейшей шлифовке, а также детали, критичные к содержанию углерода в поверхностном слое.

Типы выпуска стали У8

Сталь У8 приобрела широкое распространение по всей территории России. Среди металлообрабатывающих предприятий имеется очень много известных в металлургии заводов. Они производят сталь в различных видах и для различных нужд:

• горячекатаный и холоднокатаный листовой прокат — ГОСТы 1435-99, 2590-2006, 2591-2006, 2879-2006;
• ленты, полосы, круги — ГОСТы 2283-79, 10234-77, 103-2006, 4405-75;
• заготовки для ковки — ГОСТы 1435-99, 4405-75, 1133-71;
• прутки, которые могут быть калиброванными и шлифованными, — ГОСТы 1435-99, 14955-77, 1435-99, 7417-75, 8559-75, 8560-78.

Различные клинки из стали У8.

Химический состав и процесс обработки

Название У8 свидетельствует о том, что в составе сплава есть углерод в количестве 0,76-0,83%. Основная доля (97%) – это железо. Среди прочих добавок:

• марганец (0,17-0,33%) – снижает пластичность, увеличивая твёрдость металла;
• кремний (0,17-0,33%) – отвечает за упругость сплава, скорость его охлаждения, стойкость к воздействию влаги;
• сера (0,28%) – повышает стойкость к истиранию клинка, качество его заточки;
• никель (0,25%) – увеличивает стойкость к разрушению от коррозии;
• хром (0,2%) – способствует росту показателей прочности, крепости, коррозионной стойкости;
• фосфор (0,03%) – высокое содержание этого элемента делает металл хрупким;
• медь (0,25%) – отвечает за стойкость к коррозии.

Для придания стали У8 заявленных характеристик, сплав подвергается особой термической обработке. Во время прерывистой закалки заготовки нагревают до температуры 780С, после в воде охлаждают до 400С.

Таблица химического состава.

Дальнейшее охлаждение производится в ёмкостях с маслом, что замедляет процесс, снижая структурные напряжения в металле. В итоге заготовки для изготовления ножей приобретают повышенные показатели прочности, твёрдости, стойкости к ударам и повреждениям.

Процедура охлаждения

Рассматривая все виды закалки стали стоит учитывать, что не только температура нагрева оказывает сильное воздействие на структуру, но и время выдержки, а также процедура охлаждения. На протяжении многих лет для охлаждения сталей использовали обычную воду, в составе которой нет большого количества примесей. Стоит учитывать, что примеси в воде не позволяют провести полную закалку с соблюдением скорости охлаждения. Оптимальной температурой воды, используемой для охлаждения закалённой детали, считают показатель 30 градусов Цельсия. Однако стоит учитывать, что жидкость подвергается нагреву при опускании раскаленных заготовок. Холодная проточная вода не может использоваться при охлаждении.

Обычно используют воду при охлаждении для получения не ответственных деталей. Это связано с тем, что изменение атомной сетки в данном случае обычно приводят к короблению и появлению трещин. Закаливание с последующим охлаждением в воде проводят в нижеприведенных случаях:

1. При цементировании металла.
2. При поверхностной закалке.
3. При простой форме заготовки.

Для придания нужной твердости заготовкам сложной формы используют охлаждающую жидкость, состоящую из каустической соды, нагреваемой до температуры 60 градусов Цельсия. Стоит учитывать, что закаленное железо при использовании данной охлаждающей жидкости приобретает более светлый оттенок

Специалисты уделяют внимание важности соблюдения техники безопасности, так как могут выделяться токсичные вещества при нагреве рассматриваемых веществ

Процесс закалки стали

Тонкостенные детали также подвергаются термической обработке. Закалочное воздействие с последующим неправильным охлаждением приведет к тому, что концентрация углерода снизиться до критических значений. Выходом из сложившейся ситуации становится использование минеральных масел в качестве охлаждающей среды. Используют их по причине того, что масло способствует равномерному охлаждению. Однако попадание воды в состав масла становится причиной появления трещин. Поэтому заготовки должны подвергаться охлаждению при использовании масла с соблюдением мер безопасности.

Рассматривая назначение минеральных масел в качестве охлаждающей жидкости следует учитывать и некоторые недостатки этого метода:

1. Соблюдая режимы нагрева можно создать ситуацию, когда раскаленная заготовка контактирует с маслом, что приводит к выделению вредных веществ.
2. В определенном интервале воздействия высокой температуры масло может загореться.
3. Подобный метод охлаждения позволяет выдержать требуемую твердость, измеряемую в определенных единицах, а также избежать появления трещин в структуре, но на поверхности остается налет, удаление которого также создает весьма большое количество проблем.
4. Само масло со временем теряет свои свойства, а его стоимость довольно велика.

https://youtube.com/watch?v=I-br0B8ocpI

Какие именно жидкости используют для охлаждения стали?

Вышеприведенная информация определяет то, что жидкость и режим охлаждения выбираются в зависимости от формы, размеров заготовки, а также того, насколько качественной должна быть поверхность после закалки. Комбинированным методом охлаждения называется процесс применения нескольких охлаждающих жидкостей. Примером можно назвать закалку детали сложной формы, когда сначала охлаждение проходит в воде, а потом масляной ванне. В этом случае учитывается то, до какой температуры на каком этапе охлаждается металл.

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

Термическая обработка сталей – одна из самых важных операций в машиностроении, от правильного проведения которой зависит качество выпускаемой продукции. Закалка и отпуск сталей являются одними из разнообразных видов термообработки металлов.

Тепловое воздействие на металл меняет его свойства и структуру. Это позволяет повысить механические свойства материала, долговечность и надежность изделий, а также уменьшить размеры и массу механизмов и машин. Кроме того, благодаря термообработке, для изготовления различных деталей можно применять более дешевые сплавы.

Также вам не помешает знать, как правильно варить полуавтоматом. Как закалялась сталь

Термообработка стали заключается в тепловом воздействии на металл по определенным режимам ля изменения его структуры и свойств.

К операциям термообработки относятся:

• отжиг;
• нормализация;
• старение;
• закалка стали и отпуск стали (и пр.).

Термообработка стали: закалка отпуск – зависит от следующих факторов:

• температуры нагрева;
• времени (скорости) нагрева;
• продолжительности выдержки при заданной температуре;
• скорости охлаждения.

Способы закалки стали

Способ закалки выбирают в зависимости от химического состава стали и запланированных свойств.

Закаливание с охлаждением в одной среде

Скорость охлаждения стали после закалки зависит от среды, в которой оно проводится. Самую высокую скорость обеспечивает охлаждение в воде. Такой способ используется для среднеуглеродистых низколегированных сталей и некоторых марок коррозионностойких сталей. При содержании углерода более 0,5% C и высоком легировании воду в качестве охлаждающей среды не применяют, поскольку такие сплавы покрываются трещинами или полностью разрушаются.

Прерывистая закалка в двух охлаждающих средах

Ступенчатую закалку применяют для деталей, изготовленных из сложнолегированных сталей. Крупногабаритные детали после нагрева на несколько минут окунают в воду, а затем охлаждают в масле до +320…300°C, после чего оставляют на воздухе. При охлаждении в масле до комнатных температур твердость изделия значительно снижается.

Изотермическая ТО

Закалка высокоуглеродистых марок – сложный процесс, состоящий из нормализации с последующим нагревом до температуры закалки. Нагретые детали опускают в ванну с селитрой, нагретой до температур +320…+350°C, выдерживают.

Светлая ТО

Такая термообработка применяется для высоколегированных сталей и заключается в их нагреве в среде инертных газов или в вакууме, что обеспечивает светлую поверхность металла. Светлая закалка используется в серийном производстве типовых изделий.

Термообработка с самоотпуском

При высокой скорости охлаждения внутри детали остается тепло, которое при постепенном выходе снимает напряжения внутренней структуры. Этот процесс можно доверить только специалистам, которые могут точно рассчитать время нахождения изделия в охлаждающей среде.

Струйная

Охлаждение осуществляют интенсивной струей воды. Такой процесс применяется при необходимости закаливания отдельных частей изделий.

Заключение

Подведем итоги. Отпуск стали — это технологическая процедура, которая заключается в нагреве металла до определенной температуры с последующим остыванием в защитной среде. Эта обработка позволяет улучшить качество металла — повышение прочности, нормализация пластичности, улучшение физико-химических свойств материала. В зависимости от температуры различают несколько типов отпуска — высокий, средний, низкий. Высокотемпературная обработка — оптимальна, поскольку она позволяет выполнить не только диффузию углерода, но и рекристаллизацию, полигонизации материала.

Низкотемпературная технология подходит для обработки простых деталей, низкокачественных сплавов. Инструментальные стальные сплавы (с большим содержанием углерода) не подходят для стандартного отпуска — вместо него рекомендуется делать многоступенчатую закалку. Во время обработки нужно избегать островков отпускной хрупкости, которые могут серьезно ухудшить свойства стали.