Закалка стали в жидких средах под давлением

Кобаско Н.И.

Накова думка, 1980 г.

ПРАКТИЧЕСКОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ НОВЫХ МЕТОДОВ ЗАКАЛКИ СТАЛИ

1. ЗАКАЛКА ИНСТРУМЕНТА

Метод закалки в воде и водных растворах под избыточным регулируемым давлением, а также в высококонцентрированных водных растворах солей и щелочей, повышающих температурукипения растворов, может быть эффективно использован в инструментальной промышленности для интенсификациипроцессов закалки инструмента и различных деталей, изготовленных из высокоуглеродистых сталей.

Вопрос интенсификациипроцессовтеплообмена при закалке является одним из наиболее важных, так как при этом повышается не только производительность труда и увеличивается прокаливаемость и закаливаемость стальных изделий, но и улучшаются механические свойства материала.

Однако с интенсификациейпроцессовтеплообмена возрастают термические и структурные напряжения, в результате чего вероятность разрушенияматериала увеличивается. Так, на практике процессохлажденияизделий осуществляется в масле, что иногда не позволяет получить необходимую твердостьинструмента из-за недостаточной скорости охлаждения. При более интенсивном охлаждении, например при закалке в воде, под воздействием высоких и термических напряжений наблюдается разрушение материала.

Закалка инструмента в воде и водных растворах под давлением устраняет эти недостатки.

На рис. 67 показана принципиальная схема автоматизированного процесса термической обработки стальных изделий под избыточным регулируемым давлением. процесс закалки осуществляется в следующей последовательности. Когда поршень находится в исходном положении 1, на подставку I доставляется нагретая до температуры аустенизации деталь 5. В это время включается приводной механизм, и поршень занимает рабочее положение II, герметически закрывая верхнюю часть закалочного агрегата. Одновременно через отверстие2 подается сжатый воздух, создавая необходимое давление между закаливающей жидкостью и поршнем (крышкой). давление поддерживается таким образом, чтобы температуракипения охлаждающей жидкости была равна начальной температурепревращенияаустенита в мартенсит или мало отличалась от нее.

При закалке деталей в воде под давлением в процессе пузырькового кипения происходит задержка превращенияаустенита в мартенсит, поэтому в момент воздействия высоких термических напряжений деталь состоит из переохлажденного аустенита. Закалочных трещин в этих условиях не образуется.

С окончанием процесса пузырькового кипениятемператураповерхности начинает заметно понижаться до температуры охлаждающей среды. Образуется ферромагнитная фаза — мартенсит, появление которого фиксируется соленоидом 6. Сигнал от соленоида усиливается и подается на реле, при срабатывании которого приводноймеханизм двигает поршень в верхнее исходное положение /. Деталь 5 из подставки сбрасывается и поступает на отпуск, а на ее место поступает другая нагретая деталь и цикл повторяется снова.

Предложенный способохлаждения может быть использован на поточно-механизированных технологических линиях.

Описанный способохлаждения расширяет возможности низкотемпературной термомеханической   обработки.

Деталь 5 после подстуживания в момент окончания процесса пузырькового кипения состоит полностью или преимущественно из переохлажденного аустенита. температура центральных точек детали в момент окончания пузырькового кипения в зависимости от ее размеров и давления достигает значений, которые попадают в область относительной устойчивости переохлажденного аустенита. Поэтому после пузырькового кипения подстуженную деталь, полностью состоящую из переохлажденного аустенита, можно подвергать пластической деформации, т. е. осуществлять процесс НТМО. При применении последнего улучшаются механические и пластические свойства материала.

Метод закалки стальных деталей в воде и водных растворах под избыточным регулируемым давлением может быть эффективно применен для тех марок сталей, у которых температура М„ не превышает 200° С.

Для среднеуглеродистых сталей можно рекомендовать метод закалки, основанный на интенсификациипроцессовтеплообмена в области мартенситныхпревращений [70, 86].