+7(499) 136 06 90

+7(495) 704-31-86

[email protected]

Высокий отпуск стали


Цель отпуска стали. Виды и параметры проведения процесса

Отпуск представляет собой процесс термообработки закаленной стали, предусматривающий ее нагрев. При этом температура должна быть меньше ее значения в критической точке Ac1. Проведение данной операции преследует цель получения требуемой совокупности механических качеств и формирования у металла равновесной структуры. В ходе процедуры отпуска завершаются фазовые трансформации в мартенсите, а микроструктура обретает очень устойчивое состояние.

Что это такое

Термическая технология отпуска используется для деталей, подвергшихся закалке. Необходимость в ее проведении обусловлена возникновением в металле изготовления внутренних напряжений в ходе его закаливания. По этой причине он обретает хрупкость и становится неспособным выдерживать серьезные внешние нагрузки.

Устранение этих последствий осуществляется выполнением таких действий:

  • разогрев изделий в печах. Температура (обозначение Т) может принимать значения из широкого диапазона: + 100 °C≤Т≤ +650 °C;

  • выдерживание на протяжении требуемого временного интервала – от пятнадцати минут до нескольких часов;

  • медленное постепенное охлаждение.

В результате такой последовательности мероприятий выделится излишний углерод (элемент С), структура сплава перестроится и станет более упорядоченной, а кристаллическое строение избавится от дефектов. Прошедшие обработку материалы обретут пластичность. Кроме того, снизится их хрупкость, а прочность сохранится на достаточном уровне.

Разновидности

Самой главой характеристикой процедуры отпуска является температура, при которой она выполняется. По этому показателю данная термообработка подразделяется на три вида. Рассмотрим их несколько подробнее.

Низкий отпуск

Термическая обработка данного вида предусматривает разогрев детали до температуры, изменяющейся в пределах + 100 °C≤Т≤ +250 °C. Продолжительность техпроцесса обычно вписывается во временной интервал от одного до трех часов. Точное значение данного параметра определяется габаритами заготовки и ее типом. В ходе низкого отпуска наблюдается явление диффузии микрочастиц углеродсодержащих компонентов, не сопровождающееся рекристаллизацией, а также полигонизацией молекулярной решетки. Благодаря этому улучшается ряд свойств материала:

  • степень химической инертности;

  • показатель твердости;

  • повышается уровень пластичности;

  • возрастают прочностные характеристики.

Низкий отпуск причисляется к категории универсальных технологий. Однако в большинстве случаев он используется для изделий, в качестве сырья для изготовления которых применялись стали высокоуглеродистые и содержащие легирующие добавки (например, режущие инструменты в виде ножей, кухонная посуда и т.д.).

Основное требование к низкому отпуску формулируется следующим образом: нужно исключить возможность разогрева металла выше отметки +250 °C. Иначе он попадет в пределы действия островка хрупкости I рода, из-за чего деталь может необратимо прийти в негодность.

Средний отпуск

Этот метод термообработки выполняется путем разогрева металла и его выдержки с поддержанием температуры в диапазоне + 300 °C≤Т≤ +450 °C обычно на протяжении не менее 2-х и не более 4-х часов. Охлаждение происходит на открытом пространстве в условиях естественной окружающей среды. При этом такие вышеупомянутые процессы, как

  • перестройка металла, сопровождающаяся упорядочиванием его дислокационной структуры – полигонизация;

  • формирование и увеличение в размерах одних зерен кристалла за счет иных – рекристаллизация

не проявляются в ходе активной диффузии частиц элемента углерод (С).

Главная цель термообработки рассматриваемого вида – придание деталям требуемых показателей упругости, релаксационной устойчивости, вязкости не в ущерб высоким прочностным свойствам. Сплавам, полученным способом среднего отпуска, характерна трооститная структура и им присуща твердость, устанавливаемая по методике Роквелла, на уровне от 45НRС до 50НRС.

Данный метод термообработки актуален, преимущественно, для элементов конструкций и метизов, при производстве которых использовались стали рессорно-пружинного типа. (например, 65C2BA. 70C3A). В число таких изделий входят: гнутые стальные полосы, соединенные воедино скобами – рессоры; ковочные одно- и многоручьевые штампы; упругие элементы в виде спирали – пружины; пилы, предназначенные для работы с деревом и т.д. К ним выдвигается такое основное требование: устойчивость к воздействию переменных динамических нагрузок.

Высокий отпуск

Термообработка этого типа предусматривает разогрев деталей до температуры, принимающей значения из диапазона + 500 °C≤Т≤ +680 °C. Продолжительность высокого отпуска составляет приблизительно часа 2-3. На обработку очень сложных изделий может уйти до 6 часов.

В результате:

  • внутреннее напряжение, имеющее место в металле, снижается на 95 процентов;

  • повышается показатель ударной вязкости;

  • возрастает уровень пластичности материала.

Но все это происходит на фоне снижения прочностных характеристик сплава. Его структура становится сорбитоподобной. То есть обработанный металл в этом случае представляет собою смесь цементита с ферритом, обладающими зернистым строением. При нагревании до температуры, колеблющейся в районе +680 °C, структура сплава будет отличаться преобладанием зернистого перлита.


Термообработка высоким отпуском используется для изделий, подвергающихся во время работы воздействию повышенных импульсных нагрузок. Это, например, подвижные детали, соединяющие поршень с шатунной шейкой коленчатого вала силового агрегата – шатуны; кузнечные молоты всех видов, начиная с паровоздушных, включая гидравлические и заканчивая пневматическими; прессы.

Отпуск сталей легированных. Особенности

Производятся стали данного типа путем введения в железо-углеродный сплав некоторых легирующих добавок, включающих такие элементы, как вольфрам (W), ванадий (V) и хром (Сr). За счет этого совокупность его физико-химических характеристик претерпевает значительные изменения. Именно легирующие компоненты при определенных температурных режимах процессов разогрева и охлаждения становятся центрами кристаллизации. Поэтому выбор условий термообработки требует особо тщательного подхода.

Все главные свойства сталей с легирующими добавками – физико-химические характеристики, фазовые, в том числе равновесные состояния, строение – являются параметрами производными от температуры разогрева. Данный фактор обусловливает возникновение определенной проблемы. Формулируется она так: мартенсит по причине наличия вышеуказанных примесей распадается медленнее, в сравнении с процессом отпуска, когда они отсутствуют. Решается эта проблема путем установки повышенной температуры в печи, в которой проводится термообработка легированного сплава.

Островки хрупкости

Рассматриваемая термообработка требует тщательного соблюдения требований, касающихся температурного режима на протяжении всего цикла. Причина – возможность появления т.н. отпускной хрупкости.

Происходит это явление, когда температура обрабатываемой детали начинает принимать значения из определенных диапазонов числовых значений. Именно эти диапазоны получили название «островки хрупкости». Сопровождается данное явление структурными изменениями (могут быть как обратимыми, так необратимыми) в конструкционных сплавах и сталях с легирующими добавками, вызывающими ухудшение их характеристик. Проявляется это в:

  • неравномерном протекании процесса диффузии частиц углеродсодержащих компонентов;

  • нарушении кристаллического строения металла;

  • возрастании хрупкости сплава до критического уровня.

Отпускную хрупкость принято подразделять на два рода. Принадлежность этой характеристики к одному из них определяет температурный диапазон, а также факторы, связанные с произошедшими в структуре материала нарушениями.

Хрупкость первого рода

Наблюдается такая хрупкость чаще всего, когда температура детали находится в пределах + 250°C≤Т≤ +400 °C. Проявляется она, практически у всех углеродистых конструкционных сплавов и является необратимой. В случае перехода металла в это состояние он теряет пригодность к эксплуатации и обычно отправляется на переплавку. Не допустить появление хрупкости I-го рода можно. Для этого нужно нагревать деталь так, чтобы ее температура была вне пределов диапазона, в котором находится «островок отпускной хрупкости».

Хрупкость второго рода (обратимая)

Появляется хрупкость второго рода, как правило, при разогреве изделия до температуры в диапазоне + 500°C≤Т≤ +550 °C. Причина ее возникновения кроется в излишне медленном остывании обработанной детали. Но хрупкость II-го рода поддается исправлению. Для этого проводится дополнительная термообработка, включающая следующие этапы:

  • изделие повторно подвергается разогреву до отметки не ниже 500°C;

  • деталь помещается в среду, изменяющую свое агрегатное состояние – масляную, где ей обеспечивается ускоренное охлаждение.

Имеется еще один вариант решения проблемы: в сплав вносятся такие элементы, как вольфрам либо молибден. Количество первого должно составлять где-то 1% от общего веса сплава, а второго – не меньше 0,3% и не больше 0,4%.

Ну а самый надежный способ ухода от необходимости решать эту проблему – нагревать изделие так, чтобы его температура не принимала значение в диапазоне «островка отпускной хрупкости второго рода».

Особенности термообработки инструментальных сталей

Все вышеперечисленные методы отпуска сплавов подходят для термообработки стальной продукции с содержанием элемента углерод, не превышающим 0,7%. Для инструментальной стали (в ней углерод присутствует в большем количестве) применяются иные технологии. Коротко рассмотрим лишь основные.

Сплавы быстрорежущие инструментальные

Подвергать такие сплавы отпуску не рекомендуется по причине наличия в их составе ванадия, кобальта (Со), молибдена, вольфрама. При нагреве физико-химические характеристики этих элементов изменений не претерпевают, поскольку они весьма устойчивы к воздействию повышенных температур. Заменить отпуск можно многоступенчатой закалкой, предусматривающей разогрев:

  • первичный – до температуры Т=800°C;

  • вторичный – до Т=1050°C;

  • финишный – до температуры Т=1200°C;

с последующим ускоренным охлаждением в масляной рабочей среде.

Сплавы инструментальные обычные

Термообработка сплавов данного типа – процесс двухэтапный:

  • закалка в соляных расплавах. Проводится при температуре + 450°C≤Т≤ +500 °C;

  • двойной отпуск длительностью, не превышающей один час, при температуре +550°C≤Т≤ +600 °C.

Следует учесть один важный момент, касающийся отпускной способности II-го рода: при разогреве инструментальных сталей она исключается.

Отпуск стали в бытовых условиях

Домашние мастера подвергают термообработке чаще всего детали транспортных средств, а также кухонную утварь – металлические кружки, вилки и ножи. Но у бытовой металлургии имеется немало ограничений. И рядовой обыватель может их просто не знать. Назовем лишь некоторые проблемы, заняться решением которых ему, скорей всего придется.

  • В обычных домашних печах разогреть сплав до требуемой высокой температуры просто невозможно. Поэтому в быту доступны два вида отпуска – только низкотемпературный либо средний. Хотя теоретически можно сделать попытку, направленную на переоборудование или, так сказать, «усиление» печи с целью повышения температуры разогрева, человек, не имеющий в этом деле опыта, с решением такой задачи не справится.

  • Проведение термообработки предполагает работу в защитной среде в виде селитры – аммонийной, калийной и т.д., щелочных соединений или масел. Однако каждому веществу присущи индивидуальные температурные отличия. За примерами далеко ходить не надо. Так, составы, в основе которых находится селитра, в ходе разогрева до высоких (критичных) температур могут взорваться. Это негативно отразится на здоровье домашнего мастера.

  • Отпуск без задействования защитной среды отрицательно скажется на качественных характеристиках самого металла. Причина – без нее материал будет остывать ускоренными темпами. Это приведет к появлению оксидов, пластической (т.е. необратимой) деформации, продуцированию изгибов, возрастанию степени хрупкости.

  • Также принимать во внимание следует температурную хрупкость I-го рода (+250°C≤Т≤ +400 °C). Неправильный температурный режим серьезно повлияет на качество металла, вплоть до его необратимого разрушения.

Заключение

В металлургии применяется технологический процесс, получивший название двойной отпуск. Цель его проведения – увеличение степени вязкости обрабатываемой детали без снижения показателя твердости. Он включает два отпуска, которые так и называются: «первый» и «второй». Отличаются эти два процесса не только последовательностью выполнения, но и температурой разогрева обрабатываемого изделия. Во втором отпуске углеродистых сплавов она ниже по сравнению с первым на 20-40 градусов, а при термообработке сталей инструментальных – на 50 градусов.


Товары каталога:



Please enable JavaScript to view the comments powered by Disqus. comments powered by

высокий отпуск | это... Что такое высокий отпуск?

высокий отпуск
[high-temperature tempering] — отпуск с нагревом до 500-700 °С, обеспечивающий высокую конструкционную прочность стали в результате релаксации внутренних напряжений, распада мартенсита и аустенита, коагуляции карбидов и, как следствие, снижение твердости. Для обеспечения более полного превращения остаточного аустенита в мартенсит закаленную высоколегированную сталь, в частности быстрорежущую, подвергают двух- или трехкратному нагреву до 560 °С (так называемогу многократному отпуску).
Высокий отпуск создает наилучшее соотношение прочности и вязкости стали. Закалка с высоким отпуском по сравнению с нормализованным или отожженным состоянием одновременно повышает пределы прочности и текучести, относительное сужение и особенно, ударную вязкость; основной вид термической обработки конструкционных сталей, называется улучшением (термическим улучшением). Углеродные стали подвергают высокому отпуску когда они предназначены для обработки резанием, холодной высадки или волочения. Для высоколегированных сталей, в которых практически не отмечается перлитного превращения, высокий отпуск при 650 — 680 °С — единственная термическая обработка, позваляющая снизить их твердость.
Смотри также:
— Отпуск
— стабилизирующий отпуск
— низкий отпуск
— отпуск под напряжением
— карбидный отпуск

Энциклопедический словарь по металлургии. — М.: Интермет Инжиниринг. Главный редактор Н.П. Лякишев. 2000.

  • high-temperature tempering
  • carbide tempering

Полезное


Смотреть что такое "высокий отпуск" в других словарях:

  • Высокий отпуск — Для улучшения этой статьи желательно?: Найти и оформить в виде сносок ссылки на авторитетные источники, подтверждающие написанное …   Википедия

  • отпуск высокий — Отпуск стали при температуре выше 773 К. [http://www.manual steel.ru/eng a.html] Тематики металлургия в целом EN high temperature tempering …   Справочник технического переводчика

  • Отпуск (металлургия) — У этого термина существуют и другие значения, см. Отпуск (значения). Проверить информацию. Необходимо проверить точность фактов и достоверность сведений, изложенных в этой статье. На странице обсуждения должны …   Википедия

  • Отпуск (в металлургии) — Влияние отпуска на прочность и пластичность стали Отпуск технологический процесс, заключающийся в термической обработке закалённого на мартенсит сплава или металла, при которой основными процессами являются распад мартенсита, а также… …   Википедия

  • Отпуск (в сталях) — Влияние отпуска на прочность и пластичность стали Отпуск технологический процесс, заключающийся в термической обработке закалённого на мартенсит сплава или металла, при которой основными процессами являются распад мартенсита, а также… …   Википедия

  • Отпуск (старение) — Влияние отпуска на прочность и пластичность стали Отпуск технологический процесс, заключающийся в термической обработке закалённого на мартенсит сплава или металла, при которой основными процессами являются распад мартенсита, а также… …   Википедия

  • отпуск под напряжением — [stress tempering] отпуск под действием напряжений, величина которых достигает 0,6 0,7 σт; повышает пределы упругости, пропорциональности, релаксационную стойкость и другие свойства стали. Смотри также: Отпуск стабилизирующий отпуск …   Энциклопедический словарь по металлургии

  • Отпуск — [tempering] вид термической обработки, заключающийся в нагреве закаленного сплава до температуры ниже нижней критической точки, выдержке и последующем охлаждении. Термин отпуск применяют, главным образом, к сталям. Процессы распада… …   Энциклопедический словарь по металлургии

  • ОТПУСК (металлов) — ОТПУСК металлов, термическая обработка (см. ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА) закаленных сплавов, в которых превращение при закалке имело мартенситный характер. Термин «отпуск» применяют главным образом к сталям. Отпуск, как и старение (см. СТАРЕНИЕ… …   Энциклопедический словарь

  • Отпуск (металлов) — Отпуск металлов, вид термической обработки, заключающийся в нагреве закалённого сплава до температуры ниже нижней критической точки, выдержке и последующем охлаждении. Термин «О.» применяют главным образом к сталям. Процессы распада… …   Большая советская энциклопедия

сводная таблица видов, отпускная хрупкость

Характерным примером финальной обработки металла является отпуск стали. Он представляет собой нагрев детали на определенное время с медленным остыванием. Это помогает устранить внутренние дефекты сплава, которые негативно влияют на устойчивость, прочность, пластичность. Но какие дефекты помогает устранить этот способ термической обработки? Можно ли выполнить отпуск стали в домашних условиях? Правда ли, что в случае неправильного нагрева можно ухудшить физические свойства металла?

Описание процесса

Отпуск стали (ОС) — это разновидность термической обработки, при которой происходит постепенный нагрев металла с последующим его остыванием. В большинстве случаев отпускную процедуру выполняют на заключительном этапе сразу же после закалки. ОС может выполняться как до, так и после формирования детали из стального полуфабриката. Позволяет устранить внутренние напряжения внутри металла, которые негативно влияют на его физическую структуру, свойства.

Внутренние напряжения на химическом уровне — это нарушения кристаллической структуры металла. Из-за них происходит неравномерное распределение углерода, легирующих добавок по металлическому сплаву. Отпуск позволяет перераспределить эти элементы более равномерно. Это улучшает физико-химические свойства материала (пластичность, прочность, сохранение формы, химическая инертность). Нагрев осуществляется с помощью специальных печей в защитной среде (масляные, селитровые или щелочные ванны). Способ охлаждения деталей после нагрева — воздушный (обычно) или жидкостной (редко).

Качество отпуска стали зависит от следующих физических параметров термической процедуры:

  • Температура нагрева. ОС может выполняться при температурах от 100 до 700 градусов, а чем выше будет температура нагрева, тем выше лучше будет качество обработки. Объясняется эта зависимость тем, что при более высоких температурах происходит более глубокое изменение структуры кристаллической решетки. В основном за счет процессов полигонизации, рекристаллизации.
  • Длительность нагрева. Длительность ОС обычно составляет от 1 до 3 часов, хотя существуют и более длительные форматы. Все основные процессы в материале проходят в первые 20-40 минут.  Дополнительная выдержка нужна для равномерного распределения атомов углерода, железа, легирующих добавок по всей толщине материала.
  • Скорость остывания. Здесь правило предельно простое — чем медленнее будет проходить остывание, тем выше будет качество материала. Чтобы замедлить остывание, металлурги используют различные уловки, хитрости. Главная хитрость — это помещение материала в масляную, селитровую или щелочную среду, которая замедляет остывание материала. Теоретически остывание можно выполнять и без применения жидкостных сред, однако скорость остывания будет высокой, что негативно скажется на качестве ОС.

Виды отпуска стали

Главный технический параметр ОС — это температура нагрева. Различают 3 типа ОС — высокий, средний и низкий. Конечно, высокотемпературный отпуск является оптимальным средством обработки, поскольку чем выше температура нагрева, тем более активно будет происходить рекристаллизация металла. Однако низко- и среднетемпературные способы обработки также имеют практическую пользу, которую не стоит недооценивать. Ниже мы рассмотрим каждый тип ОС по отдельности.

Высокий

Высокий отпуск стали — это вариант отпускной обработки при температуре от 500 до 700 градусов. Данный способ является самым эффективным, поскольку при таком нагреве происходит полигонизация и рекристаллизация материала, что позволяет устранить все напряжения внутри металла.  Обычно длится от 2 до 3 часов. В случае обработки сложных конструкций рекомендованное время может увеличиваться до 6 часов.

Главный недостаток высокотемпературного отпуска — это небольшое снижение прочности материала. Поэтому методика не годится для обработки деталей, которые во время эксплуатации будут испытывать сверхвысокую нагрузку. Высокотемпературная методика распространяется на все виды стали, однако обратите внимание, что в случае некоторых легированных сплавов во время обработки может возникнуть так называемая обратимая высокотемпературная хрупкость.

Средний

Основная особенность среднего отпуска — активная диффузия углерода без полигонизации и рекристаллизации сплава. В случае среднетемпературной обработки улучшается упругость материала, повышается его релаксационная стойкость. Температура отпуска стали в данном случае находится в пределах от 350 до 500 градусов. Средний срок проведения обработки — 2-4 часа. Оптимальная среда — маслянистая или щелочная. Средняя обработка хорошо подходит для прочных деталей сложной формы — рессоры, пружины, ударные конструкции. Однако на практике данная технология используется редко в связи с рядом ограничений:

  • В температурной диапазоне от 250 до 300 градусов находится так называемый островок хрупкости первого рода, которого следует избегать. Одновременно с этим при температуре выше 500 градусов находится другой островок хрупкости второго рода (его тоже рекомендуется избегать). Об особенностях этих островков мы расскажем ниже. А небольшое отклонение температуры в большую или меньшую сторону во время отпуска может привести к фатальным последствиям.
  • Методика не имеет преимуществ в сравнении с альтернативными технологиями (низкой и высокой). Одновременно с этим слабые печи для обработки обычно не могут нагревать рабочую среду до таких температур, а более сильные печи могут нагреваться до более высоких температур, что неудобно с практической точки зрения.

Низкий

Низкий отпуск стали — методика обработки стального сплава или изделия, при которой нагрев осуществляется до температуры от 100 до 250 градусов. Срок обработки обычно составляет 1-3 часа в зависимости от типа детали, ее габаритов. Во время низкотемпературной обработки происходит диффузия частиц углеродистых компонентов без полигонизации и рекристаллизации атомной решетки. Это позволяет повысить некоторые физические характеристики материала — прочность, пластичность, твердость, химическую инертность.

Низкий отпуск — универсальная технология, однако по факту ее применяют в основном для отпуска изделий из низколегированных и высокоуглеродистых сталей (ножи, посуда, простые детали). Также нужно избегать нагрева материала выше температуры 250 градусов (в противном случае он попадет в островок хрупкости первого рода, что чревато необратимой порчей металла).

Сводная таблица

Тип отпускаВремяТемпература отпуска сталиКраткие особенности
Низкий1-3 часаОт 100 до 250 градусовПроисходит только частичная диффузия углерода. Следует избегать перегрева материала выше отметки 250 градусов.
Средний2-4 часаОт 350 до 500 градусовПроисходит полная диффузия углерода без полигонизации, рекристаллизации. На практике используется редко из-за ряда ограничений.
Высокий2-3 часаОт 500 до 700 градусовПроисходит полная диффузия углерода, полигонизация, рекристаллизация. Немного снижает прочность материала, поэтому не применяется для сверхпрочных деталей.

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.

Можно ли выполнить отпуск стали в домашних условиях?

Чаще все термообработка распространяется на различные простые детали, домашнюю утварь — ножи, вилки, металлические чашки, детали автомобилей и так далее. Однако домашняя металлургия обладает множеством ограничений, о которых простой человек может не знать. Рассмотрим основные проблемы, с которым может столкнуться человек во время отпуска стали в домашних условиях:

  • Большинство домашних печей не могут выполнить нагрев до высоких температур. Поэтому в домашних условиях можно сделать только низкий или средний отпуск. Теоретически можно попытаться переоборудовать или «усилить» свою печь, чтобы повысить температуру нагрева, однако сделать это человеку без опыта будет сложно.
  • Для проведения термической обработки необходимо использовать защитную среду (масло, щелочи, селитра). Но каждое вещество имеет свои температурные особенности. Простой пример: соединения на основе селитры могут взрываться при нагреве до высоких температур, что может быть опасно для жизни, здоровья домашнего металлурга.
  • Выполнение отпуска без применения защитной среды может быть фатально для самого металла. Дело в том, что без использования защитной среды металл будет остывать быстро, что может повлиять на качестве стали (повышение хрупкости, образования изгибов, пластическая деформация, появление ржавчины).
  • Также не стоит забывать о низкотемпературной хрупкости первого рода (от 250 до 300 градусов). В случае неправильного температурного режима из-за нее может серьезно пострадать качество металла вплоть до полного разрушения сплава.

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.

Используемая литература и источники:

  • Техминимум отжигальщика на томильных и отжигательных печах / М.М. Эфрос. — М.: Главная редакция литературы по черной металлургии
  • Основы технологии автоматизированных машиностроительных производств: моногр. / А.В. Скворцов, А.Г. Схиртладзе. — М.: Высшая школа, 2010
  • Статья на Википедии

Отпуск металла

Отпуском называется операция термической обработки, состоящая в нагреве закаленной стали до температуры ниже критической точки AC1, выдержке при этой температуре с последующим охлаждением.

В зависимости от температуры нагрева различают два вида отпуска:

  1. низкий,

  2. высокий.

Низкий отпуск

Низкий отпуск характеризуется нагревом в интервале 120—200°, выдержкой и последующим охлаждением на воздухе. Этот вид отпуска применяют для инструментов и точных деталей, изготовляемых из инструментальной стали, для которых важны высокая твердость и постоянство размеров.

Режущий инструмент подвергают низкому отпуску при температурах 160—200°.

В результате отпуска сталь сохраняет высокую твердость, а иногда и повышает ее за счет распада остаточного аустенита.

Измерительный инструмент и точные детали подвергают низкому отпуску при температурах 120—160°. После такого отпуска (его иногда называют искусственным старением) размеры изделия не меняются.

Сталь после низкого отпуска сохраняет высокие прочностные свойства, но приобретает низкие пластические свойства.

Высокий отпуск

Высокий отпуск характеризуется нагревом до температуры 350—650°, выдержкой и охлаждением на воздухе (для углеродистой стали).

Нагрев до указанной температуры способствует распаду мартенсита и образованию структур троостита или сорбита.

Наличие таких структур весьма желательно для деталей, изготовляемых из конструкционной стали, так как это обеспечивает получение достаточно высоких прочностных и пластических свойств.

Температура отпуска влияет на механические свойства стали. Твердость и прочность с повышением температуры убывают, а пластические свойства увеличиваются.

Для деталей, от которых в работе требуются прочность и пластичность (например шестерни, шатуны двигателей внутреннего сгорания, валы коробок передач и т.д.), отпуск дается до температур 500—600° с целью получения структуры сорбита.

В практике термической обработки такая операция — закалка с высоким отпуском — получила название «термическое улучшение».

Для деталей, которые в работе испытывают знакопеременные нагрузки (например пружины), отпуск дается до температур 350—450° с целью получения структуры троостита.

В этом случае, сталь будет менее пластичная, чем сталь со структурой сорбита, но более прочная и твердая и будет лучше сопротивляться переменным нагрузкам.

Отпуск производят в печах шахтного типа, применяя при этом как воздушную среду, так и жидкие среды (масло, селитра и др.).

§

Высокий отпуск - Энциклопедия по машиностроению XXL

Хромистые стали ферритные и мартенситно-ферритные обладают некоторой склонностью к межкристаллитной коррозии (м. к. к.). Особо высокую склонность к м. к. к. они приобретают после быстрого охлаждения с высоких температур. Для восстановления стойкости против м. к. к, возможно применение высокого отпуска, причем его температура и длительность  [c.270]

Нормализация с последующим высоким отпуском, сообщающая основе чугуна структуру зернистого перлита.  [c.218]


Более высокие механические свойства закаленной и высоко-отпущенной стали по сравнению с отожженной или нормализованной (при равной прочности у закаленной и высокоотпущен-ной Оо,2, ip, Он выше) объясняются различным строением сорбита (перлита) отпуска и сорбита закалки, имеющих, как указывалось выше, в первом случае зернистое, а во втором — пластинчатое строение. Двойная термическая обработка, состоящая в закалке с последующим высоким отпуском, существенно улучшающая общий комплекс механических свойств, является основным видом термической обработки конструкционных сталей и называется улучшением.  [c.280]

Поэтому в целом насквозь прокаленное сечение после закалки и высокого отпуска будет обладать высоким комплексом механических свойств. Распределение механических свойств по се-  [c.299]

Так как азотированный слой сам по себе (без какой-либо последующей термической обработки) приобретает высокую твердость, а размеры изделий после азотирования изменяются мало, то в отличие от процессов цементации азотирование проводят на готовых изделиях, прошедших окончательную термическую обработку (закалку с высоким отпуском) и доведенных шлифовкой до точного размера.  [c.331]

Такое повышение качества стали (отмечаем качества, а не прочности) в результате двойной термической обработки — закалки и высокого отпуска — заставляет считать правильным  [c.366]

Конструкционные стали подвергают двойной упрочняющей термической обработке — закалке + отпуску, причем среднеуглеродистые — обычно высокому отпуску (улучшению), низкоуглеродистые — низкому.  [c.370]

При низком отпуске прочность будет повышенной (ав= = 160- 170 кгс/мм ), а пластичность и вязкость — низкими. Поэтому для этих сталей необходим более высокий отпуск, который обычно проводят при 550—600°С. При этой температуре происходит полный распад мартенсита с образованием зе])нистой высокодисперсной феррито-карбидной смеси — сорбита. Механические свойства при этом будут примерно такими же, как и при низкотемпературном отпуске малоуглеродистых сталей, т. е. OB=120-f-130 кгс/мм , il3 = 50- 60% н II =124-14 кгс-м/см2.  [c.372]

При высоком отпуске по границам зерна происходит более ускоренное (в сравнении с объемом зерна) карбидообразование и насыщение карбидной фазы марганцем, хромом, а также образование специальных карбидов (при соответствующей легированности). Этот процесс приводит к обеднению карбидообразующими элементами приграничных слоев зерна. При последующем медленном охлаждении (или во время выдержки при 500—520°С) происходит обогащение этих приграничных слоев фосфором, так как при температурах ниже 600°С фосфор приобретает стремление к диффузионному перераспределению в направлении участков, обедненных карбидообразующими элементами (явление восходящей диффузии), а диффузионная подвижность атомов фосфора при этих температурах достаточно велика. В итоге сталь охрупчивается из-за ослабления прочности межзеренных сцеплений.  [c.375]


Обычная термическая обработка таких сталей — закалка в масле и высокий отпуск (550—650°С).  [c.383]

Увеличение содержания хрома повышает жаростойкость и переводит стали в мартенситный класс. Для сталей этого класса возможна закалка на воздухе или в масле в равной степени. После закалки необходим высокий отпуск при температуре, превышающей рабочую.  [c.466]

Отпуск — нагрев ниже точки Ai и медленное охлаждение его применяют как сопутствующую операцию после закалки для получения более устойчивых структур. Высокий отпуск (нагрев до температуры 700 С) применяют для повышения пластичности и обрабатываемости при небольшом снижении прочности закаленной стали низкий отпуск (нагрев до температуры 250 °С) применяют для повышения вязкости закаленной стали при сохранении прочности.  [c.13]

Для предупреждения возникновения высоких сварочных напряжений не следует допускать скопления сварных швов и пересечений их друг с другом, рекомендуется использовать способы сварки, обеспечивающие. минимальный разогрев заготовок. Для снятия напряжений применяют высокий отпуск сварных заготовок, а также прокатку или проковку сварных швов. Другие способы уменьшения напряжений рассмотрены в разд. 5, гл. V, п. 1.  [c.252]

Ва, ы электродвигателей изготовляют из сталей 45, 40Х, 40Г и др. Эги стали обычно подвергают закалке в масле и высокому отпуску (550. .. 650 °С) с получением структуры сорбита. Сталь должна иметь высокую прочность, пластичность, высокий предел выносливости, малую чувствительность к отпускной хрупкости, хорошую прокаливаемость.  [c.274]

При изготовлении барабанов котлов, сосудов высокого давления и реакторов большое значение имеет термообработка. Полностью сваренный сосуд обычно подвергают высокому отпуску, однако иногда требуется нормализация для улучшения структуры зоны шва. В этом случае возникает опасность, что при нагреве до высоких температур (900...1000°С) могут возникнуть деформации от собственного веса, искажающие форму сосуда. Предотвратить эти деформации можно предварительной герметизацией готового сосу-  [c.290]

Коагуляция карбидов при отпуске происходит в результате растворения более мелких и роста более крупных частиц цементита при одновременном обеднении углеродом а-твердого раствора. Структуру стали после высокого отпуска называют сорбитом отпуска.  [c.187]

Нормализацию с последующим высоким отпуском (600—650 °С) часто используют для исправления структуры легированных сталей вместо полного отжига, так как производительность первых двух операций выше, чем одного отжига.  [c.199]

На участках рекристаллизации и ста1)ения происходит разупрочнение стали под действием высокого отпуска с образованием  [c.218]

II создающихся при этом локальных напряжений металл после быстрого охлаждения становится малопластпчным при обычных температурах. Улучшения пластичности можно достичь последующим отжигом или высоким отпуском при температуре 730—790 С (в зависимости от состава стали).  [c.261]

Свойства riapm.ix соединений высокохромыстых сталей, наиболее близкие к свойствам катаного или кованого основного металла, могут быть получены только в тех случаях, если хнмнческнй состав металла ншов подобен свойствам свариваемого металла н после сварки возможна термообработка в виде высокого отпуска. Однако это но всегда выполнимо, особенно в условиях монтажа или ремонта.  [c.264]

Для у [уч1иешш структуры и свойств необходим вмсокий отпуск (рис. 134). Структура после отпуска характеризуется обычно сорбитом отпуска, с тем или иным количеством свободного феррита. Более высокие свойства получатся при почти полном и полном отсутствии в структуре свободного феррита. Однако термообработка не может проводиться вне временной связи со сварочной операцией. Если непосредствепно после сварки остудить изделие до комнатных температур, то образуется структура мартенсита. Последующий ее высокий отпуск при термообработке  [c.268]

Механизированные процессы сварки ферритных хромистых сталей (сварка в углекислом газе, а также под флюсом) при использовании сварочных материалов, дающих ферритные швы, не обеспечивают улучшения вязкости швов даже после высокого отпуска, хотя отпуск несколько улучшает коррозионные характеристики сварных соединений сталей типа 08Х17Т. Более распространены  [c.275]

Отпускная хрупкость II рода обнаруживается после отпуска выше 500°С. Характерная особенность хрупкости этого вида. заключается в том, что она проявляется в результате медленного о.хлаждения после отпуска при быстром охлаждении вязкость не уменьшается, а монотонно возрастает с поиыше-нием температуры отпуска (как показывает верхняя кривая, приведенная на рис. 293). Однако отпускная хрупкость II рода снова может быть вызвана новым высоким отпуском с последующим замедленным охлаждением .  [c.374]


Диаграмма изотермического превращения в стали 18Х2Н4ВА показывает также, что эту сталь нельзя подвергать отжигу, так как аусте-нит в перлитообразные структуры не превращается. Поэтому единственной смягчающей обработкой этой стали является высокий отпуск под критическую точку (660 10°С). Структура стали после такой обработки (в состоянии поставки) представляет собой сорбит с неравномерным распределением углерода (рис. 298,а).  [c.382]

Понижение порога хладноломкости и увеличение содер ка-ния волокна (%) в изломе приводит к поеышепию механических свойств. Наиболее простым решением вопроса является введение в сталь никеля, элемента, — понижающего температуру перехода в хладноломкое состояние и поэтому увеличивающего долю волокна в изломе в высокояроч.нон стали. В связи с этим улучшаются вязкие свойства, однако в обычных сталях нельзя увеличить содержание никеля свыше 4%, так как появляется остаточный аустенит (имеющий пониженную прочность, а продукты его распада пониженную вязкость), понижается то1Ч,ка A i и нельзя провести высокий отпуск. Решение задачи применения высоконикелевой стали состояло в одновременном легировании стали никелем и кобальтом. Кобальт повышает мартенситную точку (рис. 303) и уменьшает поэтому количество остаточного аустенита (рис. 303,6). Одновременно кобальт повышает точку A i и позволяет провести операцию высокого отпуска.  [c.392]

Нижний обод собран из четырех гнутых заготовок из проката стали 22К толп1инон 190 мм (рис. 10.10, д). После попарного выполнения стыков электрошлаковой сваркой и высокого отпуска обод подвергают механической обработке с припуском 15 мм по внешпему диаметру на чистовую обработку. Общую сборку колеса производят,  [c.355]

Высокий отпуск ( низкий отжиг- ). После горячей механической обработки сталь чаще имеет мелкое зерно и удовлетворительную микроструктуру, поэтому не требуется фазовой перекристаллизации (отжига). Но вследствие ускоренного охлаждения после прокатки или другой горячей обработки легированные стали имеют неравновесную структуру сорбит, троостит, бейпит или мартенсит и, как следствие этого, высокую твердость. Для снижения твердости на металлургических заводах сортовой прокат нодвергакгг высокому отпуску при 650—680°С (несколько ниже точки Л,). При нагреве до указанных температур происходят процессы распада маргеисита и (или) бейнита, коагуляция карбидов в троостите и в итоге снижается твердость. Углеродистые стали подвергают высокому отпуску в тех случаях, когда они предназначаются для обработки ре , апием, холодной высадки или волочения. После высокотемпературного отпуска доэвтектоидная сталь лучше обрабатывается резанием, чем после полного отжига, когда структура — обособленные участки феррита и перлита. Структурно свободный феррит налипает на кромку инструмента, ухудшает качество поверхности изделия, снижает теплоотдачу, и поэтому снижает скорость резания и стойкость п г-струмента. Для высоколегированных сталей, у которых практически не отмечается перлитного превращения (см. рис. 118, в), высокий отпуск является единственной термической обработкой, позволяющей понизить их твердость.  [c.198]

Высокотемпературны й (в ы с о к н й) отпуск про водят при 500—680 С. Структура стали после высокого отпуска — сорбит отпуска. Высокий отпуск создает паилучшее соо пюикмшс прочности и пязкости стали.  [c.217]

Закалка с высоким отпуском (по сравнению с нормализацией или отжигом) весьма сильно одновременно повышает временное сопротивление, предел текучести, относительное сужение и особетю ударную вязкость. Термическую обработку, состоящую из закалки и высокого отпуска, называют улучшением.  [c.217]

Отпуск при 550—600 С в течение 1—2 ч почти полностью снимает остаточные напряжения, BOBHHKUJHe при закалке. Длительность высокого отпуска составляет 1,0—6 ч в зависимости от габаритов изделия. Иногда ее увеличивают до нескольких десятков часов, чтобы снизить опасность возникновения флокенов.  [c.217]

Для разложения остаточного аустенита после цементации применяют высокий отпуск при 630—640 °С, после чего следует закалка с пониженной температуры и низкий отпуск. Такая обработка также обеспечивает высокую твердость цементованного слоя. Структура сердцевины должна состоять из низкоуглеродистого мартенсита или нижнего бейнита. Низкоуглеродистый мартенсит обеспечивает повышенную прочность и достаточную вязкость сердцевины. Сохранение обособленных участков или сетки феррита нежелательно, так как это сопровождается значительным снижением ирочности, пластичности и вязкости цементованных деталей Твердость сердцевины для различных сталей составляет HR 20—40,  [c.238]

Предварительная термическая обработка заготовки. Эта операция состоит из закалки и высокого отпуска стали для получения повышенной прочности и вязкости в сердцевине изделия. Отпуск проводят при высокой температуре 600—675 "С, превышающей максимальную температуру [юследующего азотирования и обеспечивающей получение твердости, при которой сталь можно обрабатывать резанием. Структура стали после этого отпуска — сорбит.  [c.242]

Для многих конструкций и машии, работающих в северных районах, большое значение приобретает температура перехода стали в хрупкое состояние. Порог хладноломкости для случая полностью хрупкого излома наиболее распространенной мартеновской стали СтЗ (листовая сталь) находится для кипящей стали при О С и спокойной при —40 °С. Поэтому применение кипящей, а также полу-спокойной стали для северных районов страны недопустимо. Понижение порога хладноломкости спокойной стали до —60- —100 "С возможно путем закалки и высокого отпуска (улучшения) или нормализации. Строительные конструкции и машины, предназначенные для работы в северных районах, следует изготовлять из спокойной, термически обработанной стали. Для мостовых сталей северного исполнения ограничивают содержание фосфора и серы ([c.252]


В соответствии с ГОСТ 1050—74 изготовляют горячекатаную и кованую сталь как с термической обработкой (отжиг, нормализация, высокий отпуск), так и без нее калиброванную сталь и сереб рянку (шлифованную) в нагартованном состоянии и после термической обработки, включая нормализацию и закалку с отпуском.  [c.254]

Закалка и отпуск стали - Сплавы


Закалка и отпуск стали

Категория:

Сплавы



Закалка и отпуск стали

Цель закалки и отпуска стали — улучшение ее свойств. Операциям закалки и отпуска подвергается значительное количество стальных деталей, а в инструментальном производстве — все детали.

Операция закалки основана на явлении перекристаллизации и состоит в нагреве стали до температуры выше критической, выдержке при этой температуре и последующем быстром охлаждении. Закалкой предотвращают превращение аустенита в перлит, и при нормальной температуре получают состояния мартенсита, троостита или сорбита; эти состояния являются неравновесными. Крайним неравновесным состоянием в стали является переохлажденный аустенит, который в углеродистой стали неустойчив и в зависимости от степени переохлаждения переходит в одно из промежуточных состояний: мартенсит, троостит и сорбит.

Чаще всего закалка осуществляется путем резкого охлаждения стали, в результате чего в ней преобладает мартенсит. Для смягчения действия закалки производится отпуск, состоящий в нагреве стали до температуры ниже точки Av При отпуске сталь из состояния мартенсита переходит в состояние троостита или сорбита.

Рис. 1. Микроструктура зернистого перлита (Х500)

Температурный режим закалки. Температура нагрева стали при закалке та же, что и при полном отжиге: для доэвтектоидной стали на 30—50° выше точки Лс3, для заэвтектоидной — на 30—50° выше точки Асх.

В случае нагрева доэвтектоидной стали до температуры между точками Act и Ас3 (неполная закалка) в структуре быстро охлажденной стали, наряду с закаленными участками, будет присутствовать нерастворенный феррит, резко снижающий твердость и прочность. Поэтому для доэвтектоидной стали обязательна полная закалка (нагрев выше точки Ас3).

В заэвтектоидной стали избыточной фазой является цементит, который по твердости не уступает мартенситу и даже превосходит его; поэтому сталь достаточно нагреть на 30—50° вьЛце точки Acv

Нагрев изделий (особенно крупных) должен производиться постепенно, чтобы избежать напряжений и трещин, а время выдержки нагретого изделия должно быть достаточным, чтобы весь процесс перехода перлита в аустенит полностью завершился. Продолжительность выдержки обычно устанавливается равной 25% общей продолжительности нагрева.

Охлаждение при закалке. Охлаждение деталей при закалке — самый ответственный элемент этой операции. Скорость охлаждения должна обеспечивать получение нужного для данной детали состояния: мартенсита, троостита или сорбита. Нам известно, при какой скорости охлаждения аустенита получаются эти состояния. Скорость, обеспечивающая получение структуры мартенсита (с остаточным аустенитом, но Лез троостита), называется критической скоростью закалки.

Так как С-образные кривые доэвтектоидной и заэвтектоидной сталей смещены влево по сравнению с кривыми эвтектоидной стали, критическая скорость закалки их выше, и получение структуры мартенсита более затруднительно, а для некоторых марок стали невозможно.

При скорости охлаждения меньше критической в структуре закаленной стали, наряду с мартенситом, будет находиться троостит, а при дальнейшем уменьшении»с^йрости получаются структуры троостита или сорбита без мартенсита.

Степень резкости закалки (получение структуры мартенсита без троостита) зависит от природы и температуры охлаждающей среды. Охлаждение струей воздуха или- холодными металлическими плитами дает слабую закалку на сорбит. Наиболее распространенным является охлаждение деталей путем погружения их в жидкую среду: воду, растворы щелочей или кислот, масло, расплавленный свинец и др. При этом получается резкая или умеренная закалка (на мартенсит или троостит).

Охлаждающая способность воды резко изменяется в зависимости от ее температуры; если эту способность при 18° принять за единицу, то при 74° она будет иметь коэффициент 0,05.

К наиболее резким охладителям относится 10-процентный раствор NaOH в воде, имеющий при 18° коэффициент 2,0, к умеренным — минеральные масла с коэффициентом 0,2—0,25.

При закалке применяются различные приемы охлаждения в зависимости от марки стали, формы и размеров детали и технических требований к готовой детали.

Простая закалка в одном охладителе выполняется путем погружения детали в охладитель (чаще всего в воду или водные растворы), где она остается до полного охлаждения. При охлаждении необходимо освобождаться от слоя пара (паровой рубашки), производя энергичные движения детали в ванне, так как этот слой уменьшает скорость ее охлаждения. Такой способ закалки наиболее распространен.

Для получения высокой твердости и наибольшей глубины закалки углеродистой стали применяют душевое охлаждение, которое заключается в интенсивном обрызгивании.

Прерывистая закалка — это такая закалка, при которой охлаждение производится в двух средах: первой средой является охлаждающая жидкость (обычно вода), второй — воздух или масло. Резкость такой закалки меньше, чем предыдущей.

При ступенчатой закалке деталь быстро охлаждают в расплавленной соли до температуры несколько выше Мн, делают короткую выдержку и далее охлаждают на воздухе. Выдержка обеспечивает выравнивание температуры поверхности и сердцевины детали, что уменьшает величину напряжений при мартенситном превращении.

Способ погружения деталей в закалочную ванну должен быть таким, чтобы при закалке детали как можно меньше деформировались (коробились). Детали с большим отношением длины к диаметру или ширине (напильники, сверла и др.) следует погружать в охладитель вертикально.

Изотермическая закалка. Изотермическая закалка (закалка в горячих средах) основана на изотермическом распадении аустенит; она отличается тем, что охлаждение ведется не до комнатной температуры, а до температуры несколько выше начала мартенситного превращения (200—300°, в зависимости от марки стали). В качестве охладителя берутся расплавленные соли или нагретое до 200—250° масло. При температуре горячей ванны деталь выдерживается продолжительное время, пока пройдут инкубационный период и распадение аустенита; в результате получается структура игольчатого троостита, по твердости близкого к мартенситу, но более вязкого и прочного.

Последующее охлаждение до комнатной температуры производится на воздухе.

При изотермическои закалке вначале требуется быстрое охлаждение со скоростью не меньше критической, чтобы избежать распадения аустенита в месте перегиба С-образной кривой.

Следовательно, по этому методу можно закаливать только небольшие (в среднем, диаметром до 8 мм) детали из углеродистой стали, так как запас теплоты в более массивных деталях не позволит получить необходимой скорости охлаждения. Это не относится, однако, к большинству марок легированной стали, которая имеет значительно меньшую критическую скорость закалки. Большим преимуществом изотермической закалки является возможность рихтовки (исправление искривлений) изделий во время инкубационного периода распадения аустенита (который длится несколько минут), когда сталь еще мягка и пластична. После изотермической закалки детали свободны от внутренних напряжений и не имеют трещин.

Виды поверхностной закалки. При поверхностной закалке выше критической температуры нагревается только тонкий поверхностный слой детали, а внутренняя масса металла не нагревается и не закаливается. Поэтому получаются детали с твердым поверхностным слоем и вязкой сердцевиной.

Кислородно-ацетиленовое пламя газовой горелки, имеющее температуру около 3200°, направляется на поверхность закаливаемой детали и быстро нагревает ее до температуры выше критической. Вслед за горелкой из трубки на поверхность детали направляется струя воды, в результате чего нагретый слой стали закаливается. Этим способом достигается большая поверхностная твердость при вязкой сердцевине; он с успехом применяется, например, для закалки рабочих поверхностей зубьев больших шестерен, подверженных сильному износу.

Закалка токами высокой частоты по методу В. П. Вологдина нашла очень широкое применение в промышленности, так как отличается высокой производительностью, легко поддается регулированию и обеспечивает хорошее качество.

Закаливаемая деталь помещается в специальный индуктор (катушку), по которому пропускается ток высокой частоты. Ток поступает через трансформатор от машинного генератора, приводимого во вращение электродвигателем. Индуктирующийся (возбуждаемый) при этом в детали ток имеет наибольшую плотность у поверхности и производит сильный и быстрый нагрев поверхности детали. Когда нагрев закончен, на поверхность детали подается вода из индуктора, коюрый для этого делается полым и имеет отверстия, направленные к детали. Для улучшения коэффициента мощности установки включены конденсаторы.

Регулируя мощность тока и время выдержки, можно получить нагрев на толщину от долей миллиметра до десятков миллиметров.

Машинные генераторы обычно применяются для закалки на глубину свыше 2 мм они генерируют ток частотой до 10 000 гц . При закалке на глубину меньше 2 мм применяются высокочастотные ламповые генераторы, создающие ток весьма высокой частоты, которая может регулироваться в зависимости от особенностей закаливаемых деталей.

Обработка холодом. Обработка холодом — новый вид термической обработки. Этот метод разработан в Советском Союзе (работы С. С. Штейнберга, А. П. Гуляева и Н. А. Минкевича).

Рис. 2. Схема заАлки с помощью газовой горелки

Обработка холодом применяется для углеродистой стали, содержащей более 0,5% С, у которой точка Мк находится ниже 0°, а также для легированной стали, например, быстрорежущей.

Отпуск стали. Целью .операции отпуска является смягчение действия закалки — уменьшение или снятие остаточных напряжений, повышение вязкости, уменьшение твердости и хрупкости стали. Отпуск производится путем нагрева деталей, закаленных на мартенсит, до температуры ниже критической. При этом в зависимости от температуры нагрева могут быть получены состояния мартенсита, троостита или сорбита отпуска. Эти состояния несколько отличаются от соответственных состояний закалки по структуре и свойствам: при закалке цементит (в троостите и сорбите) получается в форме удлиненных пластинок, как в пластинчатом перлите, а при отпуске он получается в форме зернышек, или точек, как в зернистом перлите. Преимущества точечной структуры заключаются в более благоприятном сочетании прочностных и пластических свойств. При одинаковом химическом составе и одинаковой твердости точечная структура имеет значительно более высокое относительное сужение (4>) и ударную вязкость (ан), повышенное удлинение (6) и предел текучести (стг) по сравнению с пластинчатой структурой.

Рис. 3. Схема индукционной закалки

Мартенсит закалки имеет неустойчивую тетрагональную решетку, а мартенсит отпуска — устойчивую центрированную кубическую решетку а-железа.

Отпуск разделяют на низкий, средний и высокий в зависимости от температуры нагрева.

При низком отпуске (нагрев до температуры 200—300°) в структуре стали в основном остается мартенсит, который, однако, изменяет решетку. Кроме того, начинается выделение карбидов железа из твердого раствора углерода в а-железе и начальное скопление их в небольшие группы, что влечет за собой некоторое уменьшение твердости и увеличение пластических и вязких свойств стали, а также уменьшение внутренних напряжений в деталях.

Низкий отпуск обычно производят в масляных или соляных ваннах, где детали выдерживаются в течение определенного времени. Если низкий отпуск производится в атмосфера воздуха, то для контроля температуры нагрева часто пользуются цветами, появляющимися на поверхности детали. Появление этих цветов связано с интерференцией белого света в пленках окислов железа, возникающих на поверхности детали при ее нагреве. В интервале температур от 220 до 330° в зависимости от толщины пленки цвет изменяется от светло-желтого до серого.

Низкий отпуск применяется для режущего, измерительного инструмента, зубчатых колес.

При среднем (нагрев в пределах 300—500°) и высоком (500—700°) отпуске сталь из состояния мартенсита переходит соответственно в состояние троостита или сорбита. Чем выше отпуск, тем меньше твердость отпущенной стали и тем больше ее пластичность и вязкость. Происходящее при этом изменение свойств стали можно проследить по кривым диаграммы, приведенной на рис. 83. При высоком отпуске сталь получает наилучшее сочетание механических свойств — повышенные прочность, пластичность и вязкость, поэтому высокий отпуск стали после закалки ее на мартенсит называют улучшением стали.

Средний отпуск применяется при производстве кузнечных штампов, пружин, рессор; высокий — для многих деталей, подверженных действию высоких напряжений (например, осей автомобилей, шатунов двигателей).

Для некоторых марок стали отпуск производят после нормализации. Это относится к мелкозернистой легированной доэвтектоидной стали (особенно никелевой), имеющей высокую вязкость и поэтому плохую обрабатываемость режущим инструментом. Для улучшения обрабатываемости производят нормализацию стали при повышенной температуре (до 950—970°), в результате чего она приобретает крупную структуру (определяющую лучшую обрабатываемость) и одновременно повышенную твердость (ввиду малой критической скорости закалки никелевой стали). С целью уменьшения твердости производят высокий отпуск этой стали.

Дефекты закалки. Дефектами закалки являются трещины, поводка или коробление и обезуглероживание.

Главная причина трещин и поводки — неравномерное изменение объема детали при нагреве и особенно при резком охлаждении; другая причина — увеличение объема при закалке на мартенсит.

Трещины являются результатом того, что напряжения, возникающие при неравномерном изменении объема в отдельных местах детали, превышают прочность металла в этих местах.

Наиболее эффективным способом уменьшения напряжений является медленное охлаждение у точки мартенситного превращения (точка Мн). При конструировании деталей необходимо учитывать, что наличие острых углов и резких изменений сечения увеличивает внутренние напряжения* вызываемые закалкой.

Коробление (или поводка) возникает также от напряжений в результате неравномерного охлаждения и Проявляется в искривлениях деталей. Если эти искривления невелики, они могут быть исправлены дальнейшей обработкой (шлифованием). Трещины и коробление могут быть предотвращены предварительным отжигом деталей, равномерным и постепенным нагревом их, а также применением ступенчатой и изотермической закалки.

Обезуглероживание стали с поверхности — результат выгорания углерода при высоком и продолжительном нагреве детали в окислительной среде. Для предотвращения обезуглероживания нагрев деталей нужно производить в восстановительной или нейтральной среде (восстановительное пламя, муфельные печи, нагрев в жидких средах).


Реклама:

Читать далее:
Печи для термической обработки

Статьи по теме:

назначение, свойства и технология отпуска стали

Отпуск стали — заключительный этап термообработки, проводится сразу после закаливания в мартенсит. Закаленная сталь приобретает повышенные показатели твердости, например у инструментальных марок она увеличивается в 3-4 раза, но из-за снижения пластичности возрастает склонность к трещинообразованию.

Для устранения этого недостатка полуфабрикаты нагревают до температуры, недостаточной для полной рекристаллизации, выдерживают необходимое время и охлаждают в специальной среде (вода, масло, открытый воздух). Во время такого нагрева осуществляется несколько процессов:

  • Распад мартенсита: из кристаллической решетки выделяется углерод, который формирует карбиды Fe₂C (твердое вещество) и цементит Fe₃C (пластичная фаза), таким образом снижается хрупкость, а прочностные характеристики могут повышаться.
  • Полигонизация: возвратный процесс, при котором происходит упорядочение структуры после деформаций, фрагментация кристаллов в субзерна с четкими границами. 
  • Рекристаллизация: распад и образование новых атомов продолжается постоянно, точно выбранный терморежим способствует росту одних кристаллов за счет других, корректируя и изменяя качества сплава.

Назначение отпуска стали: достижение заданной прочности деталей, работающих на изгиб и растяжение, улучшение отдельных свойств. После закалки из-за неравномерного охлаждения (особенно у толстостенных полуфабрикатов) возникают термические напряжения. Если они достаточно велики, появляются дефекты: коробление, бочкообразность, трещины, включения с пониженной твердостью.

Дополнительный этап термообработки проводят для следующих категорий металлопродукции:

  • Полуфабрикатов из углеродистых сталей: из-за высокого содержания углерода при закалке растет склонность к трещинообразованию;
  • Прокат из легированных сталей: дополнительное нагревание в электропечи может проводиться после многократных стабилизирующих отжигов во время производства продукции;
  • Готовая продукция: преимущественно инструменты.

Процедуру проводят в электропечи (с вентилятором для равномерного прогревания) или соляной ванне с плавным повышением температуры. Быстрый нагрев закаленных полуфабрикатов может спровоцировать трещины. Затем изделия охлаждают согласно выбранной технологии отпуска стали.

Скорость охлаждения также имеет значение: чем оно медленнее, тем меньше формируется остаточных напряжений, но некоторые легированные составы, напротив, становятся более хрупкими, поэтому их охлаждают быстро.

Схема фазовых превращений при отпуске сталей

Низкий отпуск

Низкотемпературный нагрев осуществляют в терморежиме 150-250⁰, при этом осуществляется частичный распад мартенсита и устранение структурных напряжений. В результате увеличивается прочность, ударная вязкость, твердость практически не изменяется. За исключением изделий, сохранивших мягкую сердцевину (частичное закаливание), отпущенный материал не выдерживает значительных динамических воздействий.

Область применения:

  • Режущий и измерительный инструмент из низколегированных и углеродистых марок;
  • Изделия, прошедшие специальную обработку: цианирование, цементацию, нитроцементацию.

Еще один вид низкотемпературной ТМО — старение, используется для сохранения формы, объема, заданных свойств.

  • Искусственное (в режиме 120-150⁰): детали погружают в ванну и выдерживают 1,5-3 суток.
  • Естественное (в комнатной атмосфере): в течение 3 месяцев и более до обретения требуемых показателей.

Старение характерно для низкоуглеродистых марок, за счет выделения избыточных карбидов и нитридов (фаза феррит) повышается сопротивляемость усталости и холодовому охрупчиванию.

Средний отпуск

Средними считают температуры 300-500⁰. В сравнении с низкотемпературной обработкой полигонизация и рекристаллизация производятся с большей скоростью, а остаточные напряжения устраняются почти полностью. Процедура повышает предел упругости, пластичность, стойкость к усталости, твердость и прочность — снижаются.

Этот вид ТМО используют для рессор, пружин, штампов, деталей, стойких к переменным динамическим нагрузкам.

Технология получения материалов с такими качествами осложняется прохождением через критические точки, в которых возникает отпускная хрупкость:

  • 250-400⁰ (I род — необратимый) — присущ составам, легированным магнием, никелем и хромом. Неоднородное выделение карбидов делает металл непригодным к использованию.
  • 500-550⁰ (II род — обратимый) — недостаточная скорость охлаждения составов с высокой долей лигатур приводит к выпадению карбидов, фосфидов, нитридов к границам зерен. Большая часть этих включений приводит к понижению прочностных характеристик. Проблему решают с помощью быстрого снижения температур, введения малых концентраций молибдена или вольфрама.

Термообработка в ванне с водой формирует сжимающие усилия на поверхности, это повышает устойчивость пружин к нагрузкам.

 

Высокий отпуск

При нагреве до 500-650⁰ материал приобретает структуру отпускного сорбита — наилучшее из возможных сочетаний предела текучести и прочностных характеристик. ТМО, включающая закаливание и высокотемпературный отпуск называется улучшением. К улучшаемым относят конструкционные стали, подвергающиеся ударным и статическим воздействиям (для изготовления валов, осей, втулок, шатунов, прессов). В процессе происходит полная диффузия углерода, полигонизация, повышается предел выносливости и чувствительности к концентраторам напряжений.

Основным свойством улучшаемых сталей является прокаливаемость, сплавы с малой способностью пригодны только для изготовления продукции с небольшим сечением. Достаточных показателей невозможно достичь без легирования. Равномерному прогреванию способствуют элементы, которые при t⁰ закалки не оказываются связанными в карбидных или интерметаллических соединениях: хром, молибден, ванадий, никель, кремний, марганец, вольфрам.

Сводная таблица

Тип отпуска Время Температура отпуска стали Краткие особенности
Низкий 1-3 часа От 100 до 250 градусов Происходит только частичная диффузия углерода. Следует избегать перегрева материала выше отметки 250 градусов.
Средний 2-4 часа От 350 до 500 градусов Происходит полная диффузия углерода без полигонизации, рекристаллизации. На практике используется редко из-за ряда ограничений.
Высокий 2-3 часа От 500 до 700 градусов Происходит полная диффузия углерода, полигонизация, рекристаллизация. Немного снижает прочность материала, поэтому не применяется для сверхпрочных деталей.

Отпускная хрупкость стали

Все известные стальные сплавы склонны к состояниям, когда металл теряет стойкость ко всем видам нагрузок. Явление обусловлено крайне низким показателем ударной вязкости. Необратимые изменения (хрупкость I рода) формируются при 250-400⁰. Распад мартенсита сопровождается образованием карбидных пленок на границах зерен. Эти образования распадаются при дальнейшем нагреве, однако при остановке и повторном проведении ТМО структура уже не изменяется.

Отпускная хрупкость II рода, причиной которой является слишком медленное охлаждение, тоже приводит к критическому снижению ударной вязкости, но свойства стали восстанавливаются после повторного отпуска.

Так как в современной промышленности материалы подвергают улучшению до увеличения параметров до предельных значений, хрупкие разрушения являются серьезной помехой на пути прогресса. Основные легирующие элементы, которые используются для увеличения прочности (хром, никель, марганец, кремний и др.) повышают чувствительность к критическим состояниям. Марки стали, легированные хромом и не имеющие других добавок, такой склонности не имеют.

Правила отпуска стали

Термическая обработка — сложная технологическая процедура, для выполнения которой применяется несколько степеней контроля. Тем не менее, число кустарных производств коллекционных ножей и других уникальных предметов — увеличивается. Как закаляют и отпускают сталь в домашних условиях?

Необходимо выполнить такую же последовательность, как на крупном производстве:

  • Закаливание;
  • Отпуск;
  • Охлаждение.

У режущих инструментов обработке подвергаются только режущие кромки, остальная чать остается закаленной, для некоторых сплавов применяют исключительно многоступенчатую закалку. Как правило, мастера работают на глаз и не используют опасных веществ и реагентов. При закаливающем нагреве изделие становится красным или вишневым, затем его охлаждают естественным путем в соляном растворе или масле. 

После очищения от окислов и других загрязнений производят повторное нагревание. Терморежим зависит от химического состава обрабатываемого металла. Для процедуры используют муфельную печь, так как интуитивное знание кузнечного дела всегда достигалось десятилетиями.

Оцените нашу статью

[Всего голосов: 1 Рейтинг статьи: 5]

Жаропрочная и жаропрочная сталь • Polstal

Жаропрочные стали , благодаря их стойкости к высоким температурам , используются в конструкции многих машин, установок и промышленных устройств. Приглашаем Вас ознакомиться с нашим предложением изделий из различных марок этой стали.

Использовать жаропрочную сталь

Жаропрочная сталь – это материал, способный работать при очень высоких температурах – в диапазоне даже 850-1150°С.Применяется для изготовления деталей промышленных печей, паровых котлов и установок по переработке сырой нефти. Раскаленная сталь также используется в производстве крышек термопар, направляющих и других элементов промышленных печей.

Предлагаемая нами продукция либо находится на нашем складе, либо сразу импортируется напрямую от производителя.

Чем отличаются жаропрочные стали?

Жаропрочные стали в своем составе содержат мало углерода - во всех их марках, кроме вентильной стали, содержание этого элемента не превышает 0,2%.Кроме того, они отличаются высоким содержанием хрома, обычно превышающим 12%. В производстве светящихся сталей также используются различные легирующие элементы, такие как алюминий, кремний, молибден, ванадий, вольфрам, титан и кобальт. Доля отдельных компонентов влияет на свойства марок этой стали, а также определяет ее важнейшие свойства - жаростойкость и сопротивление ползучести.

Позвони мне

Узнайте больше о нашей линейке жаропрочных сталей

Сталь жаропрочная и жаропрочная

Стали накаливания различаются по своим свойствам в зависимости от используемых в них примесей.Наиболее важными из них являются теплостойкость и сопротивление ползучести. Первая особенность указывает на стойкость стали к действию агрессивных окислительных газов при высоких температурах. В свою очередь, под сопротивлением ползучести понимается способность передавать механические напряжения при высоких температурах.

Жаропрочная сталь применяется для производства турбин, деталей машин, валов роторов, напорных устройств, болтов и гаек, а жаропрочная сталь - для:в котлы, печи, оборудование химической и нефтехимической промышленности или элементы транспортных систем.

Раскаленная сталь марки

В основном стали делятся на ферритные и аустенитные из-за различий во внутренней структуре. Ферритные стали могут работать при температурах от 850 до 1100°С, а аустенитные - при температурах в пределах 1000-1150°С. Термостойкость зависит от марки стали — например, сталь Х10ХАлС13 имеет жаростойкость до 950°С, а Х10ХАлС18 — до 1050°С.

Хранить

Купить жаростойкую сталь

в нашем магазине

Некоторые марки ферритных и аустенитных жаропрочных сталей перечислены ниже вместе с их обозначениями в соответствии с различными стандартами.

Отдельные марки раскаленной стали

ТЕРМОСТОЙКАЯ ЖЕЛЕЗНАЯ СТАЛЬ
рабочая температура 850-1100 градусов С, в зависимости от марки

Номер детали ДИН ЕН
h23JS 1.4724 X10CrAlSi13
h28JS 1.4742 X10CrAlSi18
h34JS 1.4762 X10CrAlSi25

КАЧЕСТВЕННАЯ СТАЛЬ ПОСТОЯННАЯ АУСТЕНИТНАЯ
рабочая температура 1000-1150 градусов С, в зависимости от марки

Номер детали ДИН ЕН
х33Н13 1.4833 12CrNi23-13
х33Н18 1.4843 16CrNi25-20
х30Н12С 1.4828 15CrNiSi20-12
х35Н20С2 1.4841 15CrNiSi25-21

.

→ Жаропрочная сталь, свойства и применение

ТЕРМОСТОЙКАЯ СТАЛЬ

Сталь жаропрочная — вид стали, устойчивый к высоким температурам, работающий постоянно или периодически под их воздействием. В зависимости от химического состава жаропрочные стали можно разделить, например, на хромистые или хромоникелевые. Жаростойкость стали достигается за счет использования в качестве легирующих элементов высокого содержания хрома (от 5 до 30%), никеля (от 4 до 30%), молибдена (от 0,5 до 1,0%) и вольфрама (до 2%).Верхний предел термостойкости варьируется в зависимости от состава и может составлять от 800 до 1200 oC.

Предлагаем широкий ассортимент продукции из различных марок жаропрочных сталей, в том числе: 1.4724, 1.4742, 1.4749, 1.4828, 1.4762, 1.4841, 1.4833, 1.4845, 1.4864, 1.4876, 1.4878. Мы предлагаем широкий выбор изделий, таких как жаростойкие трубы, жаростойкие листы, жаропрочные уголки или жаропрочные полосы.

Жаропрочная сталь по своему строению делится на аустенитную, ферритную или феррито-аустенитную.Основные жаропрочные сплавы имеют ферритную структуру и подвержены структурным изменениям при длительной эксплуатации при высоких температурах. В таких условиях аустенитные стали обладают более высокой структурной устойчивостью.

ТЕРМОСТОЙКАЯ ЖЕЛЕЗНАЯ СТАЛЬ

Ферритная структура стали получается при добавлении хрома. Более того, благодаря введению кремния и алюминия в качестве компонентов сплава дополнительно повышается стойкость стали к окалинообразованию. Жаропрочные стали с ферритной структурой обладают высокой стойкостью к серосодержащим газам, но в условиях высоких температур проявляют меньшую прочность по сравнению с жаропрочными аустенитными сталями.Стоит подчеркнуть, что в определенных диапазонах температур также присутствует эффект ломкости и ломкости. Это явление особенно заметно после остывания стали до комнатной температуры, поэтому необходимо, например, при ремонте изделий из этого материала избегать ударных нагрузок.

АУСТЕНИТНАЯ ЖАРОСТОЙКАЯ СТАЛЬ

Аустенитная сталь

имеет дополнительное содержание никеля и отличается высокой жаростойкостью и устойчивостью к динамическим нагрузкам.Этот вид жаростойкой стали более устойчив к хрупкости и хрупкости, чем ферритная жаропрочная сталь. Он также проявляет высокую стойкость к образованию накипи в окислительной атмосфере, однако чувствителен к действию серосодержащих раскисляющих газов. Аустенитная жаропрочная сталь сваривается любым способом, а также хорошо поддается холодной штамповке.

ЖАРОСТОЙКАЯ СТАЛЬ

ПРОТИВ ЖАРОСТОЙКОЙ СТАЛИ

Жаропрочная сталь – это сталь, устойчивая к действию окисляющих газов при высоких температурах – свыше 550°С.Жаропрочные свойства стали этого типа обусловлены, главным образом, возможностью образования на ее поверхности плотной окалины, или пассивацией, т. е. процессом, при котором химически активное вещество в данной среде образует на ее поверхности пассивное покрытие, из продуктов химической реакции этого вещества с окружающей средой. В свою очередь, жаропрочная сталь характеризуется высокими механическими свойствами при температуре выше 500°С, что связано с сопротивлением ползучести материала - т.е.деформации в результате напряжений ниже предела текучести материала.

ТЕРМОСТОЙКАЯ СТАЛЬ - ПРИМЕНЕНИЕ

Сталь жаропрочная и жаропрочная применяется для изготовления элементов печей, паровых котлов, промышленного оборудования, вентиляторов горячего газа, камер сгорания, науглероживающих коробов, газовых турбин, поршневых клапанов двигателей внутреннего сгорания, а также деталей в нефтяной и стекольной промышленности.

.

ПОЛУЧЕНИЕ | Жаропрочная сталь | h23JS, h35T, h33N18, h30N12S2, h35N20S2

Жаропрочная сталь

h23JS / 1.4724


Сталь жаропрочная применяется для легконагруженных деталей, работающих в окислительных газах и газах, содержащих соединения серы, таких как: детали печей, реакторов, детали вакуумных камер, аппаратов в промышленности синтетического волокна, опоры, детали сажеуловителей.

h23JS/1.4724 - аналоги по стандартам
Номер детали В.№ ЕН АИСИ Россия Другое Другое
h23JS 1.4724 X10CrAISi13 - 10Ч23СЮ - -
h23JS/1.4724 - химический состав [%]
С Си Мн Кр Пн Ni Н С Р Другое
<-0,12 0,70 <-1,00 12.00 - - - <-0,015 <-0,040 АИ
1,40 14.00 0,7-1,2

Твердость:

в размягченном состоянии

207 НВ

Рм

490 МПа

Ре

295 МПа

90 140

Технологические процессы:

смягчающий отжиг

темп.950 - 1000°С - воздух или масло

термостойкость

температура 950°С

(х35Т) / 1.4749


Сталь жаропрочная-ферритная применяется для деталей промышленных печей с небольшой механической нагрузкой, таких как: подовые плиты, рельсы, муфели, решетки, ящики науглероживания, крышки термопар, тигли для свинцовых ванн, детали сероперегонных аппаратов, сталь устойчив к газам, содержащим соединения серы.Необходим предварительный подогрев до и во время сварки, после сварки отжиг при температуре 750 - 800°С, а затем охлаждение на воздухе.

(х35Т) / 1.4749 - аналоги по стандартам
Номер детали W. № ЕН АИСИ Россия Другое Другое
(х35Т) 1.4749 X18CrN28 (446) - 2322 -
(h35T) / 1.4749 - химический состав [%]
С Си Мн Кр Пн Ni Н С Р Другое
0,15 <-1,00 <-1,00 26.00 - - 0,15 <-0,015 <-0,040 АИ
0,20 29.00 0,25 0,7-1,2

Твердость:

в размягченном состоянии

217 НВ

Рм

440 МПа

Ре

295 МПа

90 140

Технологические процессы:

смягчающий отжиг

темп.730 - 780°С - воздух или вода

термостойкость

температура 1100°С

х33Н18/1.4843


Сталь жаропрочная с высокими эксплуатационными характеристиками, для механически нагруженных деталей, работающих при высоких температурах. Эта сталь устойчива к кислотам и другим агрессивным средам и широко используется в деталях химического оборудования, оборудования для конверсии метана, пиролиза газа и высоконагруженных частях конвейеров в печах.Сталь не очень устойчива к газам, содержащим соединения серы, поддается сварке.

х33Н18/1.4843 - аналоги по стандартам
Номер детали W. № ЕН АИСИ Россия Другое Другое
х33Н18 1,4843* - - - 2Cr25Ni20 -
х33Н18/1.4843 - химический состав [%]
С Си Мн Кр Пн Ni Н С Р Другое
<-0,20 <-1,00 <-1,50 22.00 - 17.00 - <-0,030 <-0,045 АИ
25.00 20.00

Твердость:

в размягченном состоянии

192 НВ

Рм

540 МПа

Ре

295 МПа

90 140

Технологические процессы:

пересыщение

темп.1100 - 1150°С - вода

термостойкость

температура 1050°С

х30Н12С2/1.4828


Сталь жаропрочная для механически нагруженных деталей, работающих при высоких температурах. Сталь пригодна для сварки.

х30Н12С2/1.4828 - аналоги по стандартам
Номер детали В.№ ЕН АИСИ Россия Другое
х30Н12С2 1.4828 Х15CrNiSi20 309 20Ч30Н14С2 1Cr20Ni14Si2
х30Н12С2/1.4828 - химический состав [%]
С Си Мн Кр Пн Ni Н С Р
<-0,20 1,50 <-2,00 19.00 - 11.00 <-0,11 <-0,30 <-0,45
2,00 21.00 13.00

Твердость:

в размягченном состоянии

192 НВ

Рм

540 МПа

Ре

295 МПа

90 140

Технологические процессы:

пересыщение

темп.1100 - 1150°С - вода

термостойкость

температура 1050°С

х35Н20С2 / 1.4841


Сталь жаропрочная, применяемая для тяжелонагруженных деталей аппаратов конверсии метана, пиролиза газов, аппаратов стекольной промышленности, конвейеров в тяжелонагруженных печах. Свариваемая сталь, чувствительная к соединениям серы, особенно в восстановительных газах.Проявляет хрупкость при длительной эксплуатации при температурах 550 - 850°С.

х35Н20С2/1.4841 - аналоги по стандартам
Номер детали W. № ЕН АИСИ Россия Другое
х35Н20С2 1.4841 Х15CrNiSi25 314 20Ч35Н20С2 1Cr25Ni20Si2
х35Н20С2/1.4841 - химический состав [%]
С Си Мн Кр Пн Ni Н С Р
<-0,20 1,50 <-2,00 24.00 - 19.00 <-0,11 <-0,030 <-0,045
2,50 26.00 22.00

Твердость:

в размягченном состоянии

240 НВ

Рм

540 МПа

Ре

295 МПа

90 140

Технологические процессы:

пересыщение

темп.1100 - 1150°С - вода

термостойкость

температура 1150°С

.

Сталь кислотоупорная - сталь жаропрочная

Как отличить вышеуказанные марки стали.


Общее различие между нержавеющими и жаропрочными сталями заключается в их назначении, т.е. в условиях эксплуатации, в которых они будут использоваться. Для нержавеющих сталей основным эксплуатационным признаком является коррозионная стойкость. Они используются при комнатной температуре (но также и при криогенных температурах примерно до 500°C). В таких условиях их основной задачей является высокая коррозионная стойкость, а также другие свойства материала, в т.ч.механические свойства имеют меньшее значение. В прошлом под нержавеющими сталями делили нержавеющие и кислотоупорные стали, сейчас под нержавеющими понимаются все, которые проявляют коррозионную стойкость как основной эксплуатационный признак и не являются жаростойкими, жаростойкими сталями.

Для жаропрочных сталей важнейшей особенностью материала является высокая коррозионная стойкость при температурах выше 500°С, связанная с стойкостью к высокотемпературному окислению, т.е. предотвращение образования слоя окалины на поверхности материала и образование окалины который будет постоянно прилипать к поверхности, защищая материал от дальнейшего окисления.С другой стороны, от жаропрочных сталей ожидают высоких механических свойств при температуре выше 500 °С, что связано с сопротивлением ползучести материала, т. е. медленной деформацией под действием напряжений ниже предела текучести материала.

Нержавеющие (кислотостойкие) и жаропрочные стали относятся к одной группе коррозионностойких сталей, где преобладающим легирующим элементом являются хром, никель и молибден, а в случае жаропрочных, жаропрочных сталей - небольшие добавки кремния, алюминия и церия.По классификации марок, которые можно маркировать цифрами и знаками стали, номера нержавеющих марок находятся в пределах 1,40.. - 1,45.. (например, одна из самых популярных марок аустенитной нержавеющей стали 1.4404). Для жаропрочных и жаропрочных сталей приняты числа в пределах 1,47..-1,48.. (например, 1,4828).

Таким образом, нержавеющие стали используются при температуре до 500°C, где применение требует высокой коррозионной стойкости. Жаропрочные стали применяют при температурах выше 500°С, где материал подвергается окислению и ожидается высокая коррозионная стойкость к условиям эксплуатации.Жаропрочные стали также используются в агрессивных агрессивных средах при повышенных температурах для применений, от которых, кроме того, требуется стабильные механические свойства во времени.

.

Жаропрочная сталь - Kronos EDM

Жаропрочная сталь относится к одному из двух видов - кроме жаропрочной стали - т.н. раскаленная сталь. Общим признаком обеих разновидностей является возможность их использования при очень высоких температурах. Диапазон температур зависит от марки стали и составляет:

  • от 850 до 1100 град С для ферритная жаропрочная сталь (например, h23JS, h28JS или h34JS),
  • от 1000 до 1150°С для жаропрочная аустенитная сталь (напр.h33N13, h33N18 или h35N20S2).

Различия между ферритными и аустенитными сталями сводятся к их составу. В первом случае соответствующую структуру получают путем добавления хрома, а также кремния и алюминия, повышающих стойкость к накипи. С другой стороны, аустенитная сталь получается благодаря высокому содержанию никеля , благодаря которому она приобретает устойчивость к динамическим воздействиям.

Характеристики и свойства жаропрочной стали

Как жаропрочные, так и жаропрочные стали содержат менее 0,2 % углерода и обычно более 12 % хрома (даже до 30 %).Постоянным элементом его сплава, повышающим его жаростойкость, являются легирующие добавки - никель (от 4 до 30%), вольфрам (до 2%), молибден (от 0,5 до 1,0%), а также титан, алюминий, кремний, ванадий и кобальт. Выбор этих добавок определяет свойства сплава и его жаропрочность или сопротивление ползучести.
Хотя жаропрочная сталь похожа по составу на жаростойкую сталь, она имеет несколько отличные от свойства. Особенностью сплавов первого типа является стойкость к действию окисляющих газов, являющихся непосредственным инициатором коррозии при высоких температурах.В случае с жаропрочной сталью ее марки обладают способностью передавать механические напряжения в такой среде.
Жаростойкость подтверждается испытанием, заключающимся в пятикратном нагревании материала в течение 24 часов и охлаждении до 20°С. По истечении этого времени окалину удаляют и измеряют потери материала, которые для данной температуры не могут превышать 1 г (м2хч). По химическому составу жаропрочные стали делятся на хромовые или хромоникелевые. Верхний предел термостойкости зависит от состава. Сталь жаропрочная (накаленная) подразделяется на:

  • ферритный
  • Аустенитный
  • ферритно-аустенитный

Использование жаропрочной стали

Жаропрочная сталь благодаря своим специфическим свойствам применяется везде, где конструкция из нее должна выдерживать высокие температуры рабочей среды. Он используется, в том числе, для строительства магистральных трубопроводов, технологических установок или резервуаров, находящихся в постоянном контакте с горячей средой. Жаропрочная сталь также используется в конструкции:

  • промышленные печи,
  • паровые котлы,
  • химическое и нефтехимическое оборудование,
  • вентиляторов,
  • рельсы,
  • элементов транспортных систем, подвергающихся воздействию высоких температур.

Сталь жаропрочная применяется для производства газовых турбин, напорных установок, поршневых клапанов двигателей внутреннего сгорания.

Особенностью ферритной жаропрочной стали является то, что она часто становится довольно хрупкой при комнатной температуре .Это важно при выполнении сервисного ремонта, во время которого следует избегать динамических воздействий.

.

Жаропрочные стали - характеристики - Metfix

Жаропрочные стали, часто также называемые жаропрочными сталями, в простейшем переводе представляют собой группу стальных сплавов, устойчивых к коррозионно-активному воздействию горячих газов и окисляющих выхлопных газов. . Этот тип материала характеризуется высокой степенью защиты в этом диапазоне при температурах выше 550 градусов Цельсия.

Жаростойкость указанных выше сталей в первую очередь обусловлена ​​их оптимально разработанным химическим составом, обогащенным такими добавками, какв кремний и алюминий. Благодаря этим факторам стали , жаростойкие при стандартных условиях окисления элемента хрома вместо того, чтобы подвергаться коррозии, образуют на своей поверхности специальное оксидное покрытие, защищающее от этого процесса. В то же время упомянутый выше слой оксидов также противодействует негативному влиянию на структуру сернистого материала, которое может присутствовать в рабочей атмосфере.

В случае восстановительных атмосфер, в которых не образуются оксиды, высокая концентрация никеля в структуре жаропрочных сталей повышает их восприимчивость к вредному воздействию серы, но, с другой стороны, препятствует азотированию и науглероживанию стали материал.

Жаропрочные стали – классификация по структуре

По структуре жаропрочные стали можно разделить на три основные категории. Это ферритные, аустенитные, а также ферритно-аустенитные сплавы, причем первая из этих групп является самой основной. На практике, однако, это не идеальный вариант, так как по сравнению с аустенитными сталями ферритные сплавы характеризуются более низким коэффициентом структурной устойчивости - при длительной эксплуатации при относительно высоких температурах их подверженность структурным изменениям значительно больше, чем в случае жаропрочных аустенитных сталей.

Теплостойкость и сопротивление ползучести - от чего зависит их интенсивность?

Жаростойкость относится строго к свойствам стали, благодаря которым на их поверхности при высоких температурах образуется особая окалина, защищающая их от вредного воздействия окисляющих газов. В свою очередь, сопротивление ползучести определяется как склонность материала противостоять механическим воздействиям при температурах выше 550 градусов Цельсия, т.е. способность противодействовать процессу ползучести.

жаропрочные стали могут быть оптимизированы как по первому, так и по второму из вышеперечисленных аспектов. Для этой цели - с точки зрения термостойкости - используются добавки в виде, например, церия или других редкоземельных элементов, за счет которых снижается склонность защитного оксидного покрытия к отслаиванию. Повышение степени сопротивления ползучести может быть получено за счет использования процессов дисперсионного и холодного твердения жаропрочных сталей, а также за счет обогащения их рецептуры дополнительными легирующими элементами, такими как Co, Cr, Mo, Si, Ti, W или В.

.

Жаропрочная и жаропрочная сталь – одно и то же?

Часто в строительной отрасли можно услышать термины «жаропрочная сталь» и «жаропрочная сталь». Даже некоторые люди в отрасли используют их взаимозаменяемо. Это ошибка! Эти термины не означают одно и то же. Чем именно они отличаются? Изучите определения обеих сталей и ответьте на этот вопрос.

Жаропрочная сталь

Сталь

Жаропрочная характеризуется стойкостью к внешнему воздействию химических факторов, таких как выхлопные газы, окисляющие и коррозионные газы, а также веществ с температурой выше 550°С.Их основной задачей является производство так называемого накипь, которая, в свою очередь, образует очень специфическое покрытие, защищающее основной материал и сердцевину. Он также пытается предотвратить диффузию окислителя и ионов металлов. Помочь в этом могут низкоуглеродистые стали, характеризующиеся однофазной структурой феррита или аустенита, а также с высокой концентрацией хрома, никеля, кремния и алюминия. Жаропрочная сталь может успешно использоваться в качестве несущих деталей, труб для промышленных печей и паровых котлов.

Наиболее распространенными видами жаропрочных сталей являются: H6S2, h35T, h23JS, h28JS, h34JS.Их максимальная рабочая температура находится в пределах 850 – 1100°С в зависимости от конкретной марки стали.

Жаропрочная сталь

Жаропрочная сталь

, в свою очередь, не боится деформации при температуре аналогичной предшественнику, т.е. выше 550°С. В этом случае деформация также означает ползучесть. Уменьшение ползучести при таких высоких температурах позволяет получать жаропрочные стали. Так, стали, имеющие аустенитную структуру, склонны к высокой жаростойкости, так как содержат гораздо более низкие коэффициенты диффузии, чем в феррите.Жаропрочная сталь отлично подойдет для тяжелонагруженных деталей промышленного оборудования, работающих при высоких внешних температурах.

Наиболее распространенные марки жаропрочных сталей: х33Н13, х33Н18, х30Н12С2, х35Н20С2. Их максимальная рабочая температура находится в пределах 1000-1150°С в зависимости от конкретной марки стали.

.

Смотрите также