Методические указания к курсовой работе по дисциплине «Материаловедение и ткм» (стр. 4 из 9)

Таблица 3. Виды окончательной термической обработки

Наименование обработки	Краткая характеристика и применение	Режим
1	2	3
Закалка	Охлаждение стали, нагретой до температуры выше АС1, АС3. Повышает твердость, прочность и износостойкость; измельчает структуру. Стали с содержанием углерода менее 0,3% перед закалкой подвергаются поверхностному науглероживанию (цементации), а с содержанием углерода 0,3% и более закаливает без дополнительной обработки. В зависимости от температуры нагрева закалка подразделяется на полную и неполную. Широко применяется для всех групп сталей	Скорость охлаждения и охлаждающая среда (вода, масло, воздух и т.п.) назначаются в зависимости от химического состава стали и требований, предъявляемых к детали
Полная закалка	Применяется для эвтектоидных и доэвтектоидных сталей, обеспечивая максимально возможную твердость	Температура нагрева на 30-50°С выше АС3
Неполная закалка	Применяется для заэвтектоидных сталей, обеспечивая им максимально возможную твердость	Температура нагрева на 30-50°С выше АС1
Поверхностная закалка	Повышает твердость только поверхностного слоя. Применяется в тех случаях, когда необходима высокая износостойкость поверхности и мягкая сердцевина детали	Нагрев поверхностного слоя при помощи токов высокой частоты (ТВЧ) или горелок до темпера- туры выше АС3 с последующим быстрым охлаждением
Отпуск	Производится немедленно после закалки, с целью придания стали необходимых механических свойств. В зависимости от температуры нагрева подразделяется на: низкий, средний и высокий	Нагрев ниже АС1, скорость охлаждения назначается в зависимости от хим. состава
Низкий отпуск	Понижает внутренние напряжения, возникшие в процессе закалки, без заметного снижения твердости и хрупкости. Режущий инструмент, не подвергающийся ударам; измерительный инструмент; поверхности деталей, работающих в условиях трения	Температура нагрева 150-250°С. Для специальных легированных сталей интервал температур иной
Средний отпуск	Снижает внутренние напряжения и хрупкость, возникшие в процессе закалки, при некотором понижении твердости. Режущий инструмент, подвергающийся ударным нагрузкам; пружины	Температура нагрева 300-500°С. Для специальных легированных сталей интервал температур иной
Продолжение табл. 3
1	2	3
Высокий отпуск	Снижает внутренние напряжения и хрупкость, возникшие в процессе закалки; увеличивает вязкость и значительно понижает твердость; после высокого отпуска возможна обработка лезвийным инструментом. Ответственные детали машин; валы, шатунные болты и т.п.	Температура нагрева 500-700°С. Для специальных легированных сталей интервал температур иной
Улучшение	Двойная термическая обработка, состоящая из закалки и высокого отпуска	См. закалку и высокий отпуск
Искусственное старение (прерывистое)	Стабилизирует размеры детали. Применяется после отпуска при обработке особо точных изделий, например, калибров, прецизионных деталей топливной аппаратуры	Нагрев до 110-140°С, выдержка 2-3 часа, охлаждение в масле при 20-25°С. Операция повторяется 3-4 раза. Иногда заменяется выдержкой до 100ч
Обработка холодом	Увеличивает твердость, переводя остаточный аустенит в мартенсит. Применяется немедленно после закалки (до отпуска) для деталей ответственного назначения и инструмента, изготовленных из углеродистых и легированных сталей с содержанием углерода свыше 0,6%. После обработки холодом необходим низкий отпуск	Температура охлаждения от –20 до – 100°С в зависимости от химического состава стали
Цементация (науглероживание)	Насыщение поверхностного слоя детали углеродом до концентрации 0,8-1%. Обеспечивает получение (после закалки) изделия с высокой твердостью и износостойкостью на поверхности и с вязкой сердцевиной. Применяется для деталей, изготовленных из малоуглеродистых сталей (до 0,25% углерода)	Нагрев деталей в герметически закрытой среде твердого или газообразного карбюризатора на 50-80°С выше АС3, выдержка с медленным охлаждением
Азотирование	Насыщение поверхностного слоя детали азотом после предварительного улучшения. Придает высокую твердость (80-85 HRA), износостойкость и коррозионную стойкость поверхностному слою изделия при минимальном его короблении и не требует последующей обработки	Нагрев деталей в атмосфере аммиака при 500-700°С с последующим охлаждением в парах аммиака до 100°С

Окончание табл. 3

1	2	3
Нитроцементация	Одновременное насыщение поверхностного слоя детали N и С. В зависимости от температуры нагрева подразделяется на низкотемпературную (для повышения износостойкости режущего инструмента) и высокотемпературную (для создания износостойких деталей из малоуглеродистых легированных сталей)	Температура нагрева: а) 550-600°С без последующей термообработки (низкотемпературная); б) 850-870°С с последующей закалкой и низким отпуском (высокотемпературная)

Режимы термической обработки

Термическая обработка представляет собой совокупность операций нагрева, выдержки и охлаждения металлических изделий с целью изменения структуры и свойств сплавов. Режимами процесса термической обработки являются: максимальная температура нагрева, время нагрева, время выдержки сплава при температуре нагрева и скорость охлаждения.

Температуру нагрева для различных видов термической обработки назначают: для углеродистых сталей по диаграмме железо-цементит, для легированных сталей – по справочникам или государственным стандартам. Ориентировочно можно использовать диаграмму.

Время нагрева стальных заготовок и деталей до заданной температуры зависит от ряда факторов: химического состава стали, размеров максимального сечения, теплопроводности, площади поверхности контакта с нагревающей средой и т.д.

Ориентировочные нормы времени для нагрева стальных деталей приведены в табл. 4.

Время выдержки изделий при температуре нагрева зависит от многих факторов. Ориентировочно время выдержки деталей и заготовок в пламенных и электрических печах берется в пределах 1,0

1,5 мин на 1 мм сечения детали. Допустимо принимать время выдержки равным 1/5 от времени нагрева. Время выдержки при отпуске назначается в соответствии с табл.5.

Время выдержки при цементации или азотировании назначается в соответствии с требованиями на толщину цементированного или азотированного слоя.

Продолжительность выдержки при цементации в твердом карбюризаторе (с момента достижения температуры цементации 950°С) ориентировочно определяется из расчета 0,1

0,15 мм/ч. При газовой цементации (при 950°С) продолжительность выдержки берется исходя из опытных данных:

Толщина слоя, мм ………………0,75 1,5 2 2,5 3 3,5

Время выдержки, ч……………...1,0 4 7 12 16 22

Таблица 4. Время нагрева изделий из углеродистой и легированной сталей

Наименование агрегата	Температура нагрева, °С	Время нагрева на 1 мм условного диаметра изделия, с
		из углеродистой стали	из легированной стали
Пламенная печь	800-900	60-70	65-80
Электропечь	750-820 820-880	60-65 50-55	70-75 60-65
Соляная ванна	770-820 820-880 1240-1280	12-14 10-12 6-8	18-20 8-10 8-10
Свинцовая ванна	770-820 820-880	6-8 5-7	8-10 7-8

Таблица 5. Время выдержки при отпуске деталей

Температура отпуска, °С	Время отпуска в электропечах	Время отпуска в соляных ваннах, мин
300	120 мин +1 мин на 1 мм условной толщины	120
300-400	20 мин + 1 мин на 1 мм условной толщины	15-20
400-680	10 мин + 1 мин на 1 мм условной толщины	3 мин + 0,4 мин на 1мм условной толщины

При проведении поверхностной закалки токами высокой частоты определяется необходимая частота тока, от которой зависит глубина закаливаемого слоя, подбирается тип установки с необходимыми параметрами.