Закаливание стали представляет собой сложный технологический процесс, заключающийся в нагреве материала до определенной температуры с быстрым охлаждением. Подобный процесс проводится для получения неравновесной структуры, которая будет более устойчивой к механическому воздействию. Сталь 50 относится к группе конструкционных металлов повышенного качества, область применения которой в машиностроении обширна. Зачастую ее выбирают при производстве тяжело нагруженных валов, валиков и шкивов, муфты, пружин и рессор.
Закаливание стали
Содержание
- Зачем проводить закалку?
- Основные характеристики стали
- Особенности проводимой закалки
- Оборудование для проведения работы
- Вам также могут быть интересны статьи:
Зачем проводить закалку?
В последнее время закалка все чаще проводится для того, чтобы повысить твердость поверхность для повышения срока службы детали. Если закалка прошла правильно, ее результатом станет:
- Существенно повышается прочность и твердость. Для того чтобы поверхность зуба зубчатого колеса не деформировалось при воздействии нагрузки выполняется рассматриваемая процедура. Также пружины и рессоры могут выдерживать большие нагрузки по причине существенного повышения прочности путем изменения структуры при сильном нагреве и быстром охлаждении материала.
- Повышается износостойкость поверхности. Несмотря на хорошие эксплуатационные качества стали, при ее использовании для изготовления деталей, используемых в машиностроении, авиастроении, есть вероятность быстрого износа из-за возникающей силы трения при контакте. Существенно повысить срок службы деталей можно путем изменения начальной структуры металла.
- Современные методы проведения рассматриваемого процесса позволяют улучшить качества только поверхности детали, сердцевина, ее вязкость, остается неизменной. Этот момент определяет то, что прочность, твердость и износостойкость повышаются без проявления хрупкости, то есть получаемая деталь также имеет хорошую пластичность, может выдерживать продольную нагрузку.
Качество проводимой закалки зависит от скорости нагрева и правильности выбора температуры, времени выдержки и охлаждения. При этом наиболее важным параметром можно назвать температуру нагрева и скорость охлаждения, так как они определяют твердость, прочность металла. Закалка является сложным технологически процессом, для реализации которого нужно специальное оборудование и определенные навыки в проведении подобной работы.
Основные характеристики стали
Любую сталь можно охарактеризовать следующими показателями:
- Химический состав.
- Критические точки – основной показатель, который учитывается при закалке стали. Путем проведения научных опытов были выявлены критические точки для всех металлов, в том числе и рассматриваемого.
- Механические и физические свойства. Закалка подразумевает изменение показателя HRC, который используется для обозначения твердости.
Стоит отметить, что сталь 65Г, которая используется при производстве рессор и пружин, должна обладать определенной пластичностью, для чего проводится отпуск: отжечь – значит существенно снизить пластичность.
Физические свойства стали 50
Особенности проводимой закалки
Температура отжига стали 50, то есть критические точки, равны 725 и 750 градусов Цельсия. Если провести нагрев структуры до температуры 700 градусов Цельсия, то аллотропические превращения не начинают протекать, что определяет сохранение физических и механических свойств даже после быстрого охлаждения. Закалка должна проводится строго с учетом критических точек.
Если температура нагрева находится в промежутке между двумя указанными критическими точками, то в структуре остается феррит, который считается мягкой составляющей. Этот момент определяет неполное повышение твердости, то есть преобразование структуры прошло не полностью. Этот метод используется для получения металла с показателем HRC, который наиболее подходит для производства с использованием штампа. При этом получаемые детали будут обладать хорошими механическими качества.
Механические свойства стали 50
Оптимальной температурой в рассматриваемом случае считается промежуток от 800 до 820 градусов Цельсия. В этом случае структура становится мелкозернистой, что определяет твердость и прочность материала с наилучшим показателем HRC. Использование большой температуры нагрева перед быстрым охлаждением оказывает губительное воздействие на сталь 50, так как зерно становится довольно крупным. Крупное зерно определяет ухудшение механических свойств, к примеру, повышается хрупкость. Хрупкая сталь не может выдерживать переменные и ударные нагрузки, что приводит к откалыванию части детали.
Оборудование для проведения работы
Нагреть заготовку до температуры более 800 градусов Цельсия можно только при использовании специального оборудования. При этом самодельные печи не предназначены для закалки стали 50, так достигнуть 810 градусов Цельсия, контролировать и поддерживать эту температуру для достижения высокого качества закалки можно только в высокотехнологичных печах промышленного изготовления. В последнее время наибольшей популярностью пользуется ТВЧ закалка.
К особенностям проводимой работы можно отнести:
- повысить твердость следует только поверхностного слоя;
- повышенная вязкость в центральной части изделия позволяет сохранить нужную степень эластичности;
- нагреву подвергается исключительно поверхностный слой, сердцевина остается абсолютно неизменной.
Подобным образом можно существенно повысить прочность детали без изменения показателя вязкости сердцевины.
Температура заготовки в зависимости от цвета при нагреве
К преимуществам современного метода закалки ТВЧ можно отнести:
- Требуется меньше времени для нагрева, а также можно существенно сэкономить на количестве потребляемого источника энергии.
- В данном случае существенно снижается риск появления трещин или коробления поверхности. С этой проблемой встречаются многие, кто проводит закалку стали 50. Появление трещин определяет отсутствие возможности дальнейшего использования детали.
- Во время расплавки металла не происходит выгорание углерода. Этот момент определяет отсутствие окалины.
- Современное оборудование позволяет достаточно просто провести изменение глубины закаливаемого слоя.
- Избежать различных деформаций заготовки можно при использовании индукционного метода нагрева.
- Есть возможность осуществить автоматизацию и механизацию процесса.
- Оборудование просто в использовании, имеет компактные размеры, легко настраивается.
Производители подобного оборудования рекомендуют его использовать для стали, с содержанием углерода 0,4-0,45%. Однако отметим, что этот метод применим и в рассматриваемом случае.
Источник: