Термообработка
металла
Иногда приходится сталкиваться с необходимостью
повысить прочность и твердость металла или инструмента, а иногда, наоборот,
сделать металл более мягким, легче поддающимся обработке.
Этого
можно достичь термическим воздействием, заключающимся в нагреве материала до
определенной температуры с последующим быстрым или медленным охлаждением.
Нагревание
деталей производят в электрических муфельных печах, можно также использовать и паяльные лампы, бензиновые и газовые горелки и даже
конфорки домашних газовых плит - для нагрева мелких деталей.
Важнейшие условие - подбор необходимого
температурного режима в зависимости от марки стали.
Маркировки
углеродистой стали обыкновенного качества обозначаются двумя буквами и цифрой
(Ст. 1 - Ст. 7). Цифра в данном случае показывает примерное содержание
углерода в сотых долях процента.
В
марках углеродистых качественных сталей - конструкционных (сталь 30; сталь 45)
и автоматных сталях (А12; А30) цифры также показывают примерное содержание
углерода в сотых долях процента. Наиболее широко применяемые стали -
инструментальные (У7; У8; У8А; У10А...) - цифра в их маркировке означает
содержание углерода в десятых долях процента; буква А в конце марки
показывает, что в этих сталях пониженное содержание вредных примесей.
Легированные
стали маркируются буквами и цифрами. Буквы обозначают наличие в стали одного
или целой группы легирующих компонентов: В - вольфрам; Г - марганец; К -
кобальт; М - молибден; Н - никель; С - кремний; Ф - ванадий; X - хром; Ю -
алюминий. Например, сталь марки 65X13 имеет в своем составе 0,065% углерода и
0,013% хрома.
Наиболее
ходовые марки сталей для изготовления инструмента приведены в таблице 1.
Таблица 1.
|
|
Инструмент
|
Марка стали
|
Зубила, отвертки, топоры, клейма для стали
|
У7А
|
Пуансоны, матрицы, пробойники, стамески
|
У8; У8А
|
Керны, деревообрабатывающий инструмент
|
У10;У10А
|
Молотки, кувалды, гладилки, плотницкий инструмент
|
У7
|
Метчики
|
У10-У12
|
Напильники
|
У10-У13; ШХ6
|
Ножовочные полотна станочные
|
РЭ; Р18; ШХ15
|
Ножовочные полотна ручные
|
У8-У12
|
Ножовки по дереву
|
У8ГА
|
Ножи фуговальных станков
|
9Х5ВФ
|
Пилы циркулярные
|
85ХФ
|
Пилы лесопильных рам
|
85ХВ
|
Плашки
|
9ХС
|
Полотна лучковых пил
|
У8ГА; 85ХФ
|
Пилы поперечные
|
У8ГА; У10
|
Пилы продольные
|
85Х
|
Резцы для твердых металлов
|
У13; У13А
|
Резцы токарные и строгальные
|
У10;У10А
|
Сверла спиральные по дереву
|
9ХС; 9Х5ВФ
|
Сверла по металлу
|
Р9; Р18
|
Фрезы
|
Р9; Р18
|
Термическая обработка стали разделяется
на закаливание,
отпуск и отжиг.
Закаливание стали применяется для повышения ее твердости. Мягкие малоуглеродистые
стали (Ст. 25) и "железо" (Ст. 10; Ст. 20) не калятся; углеродистые
(сталь 45; сталь 50) и инструментальные (У8; У9; У10А и другие) увеличивают
свою твердость при закале в три-четыре раза.
Процесс
закаливания состоит в нагревании стали до температуры калки (для каждой марки
своя) и в быстром охлаждении в масле или воде. Температурные режимы закалки
приведены в таблице 2.
Таблица 2.
|
|||||
Марка
|
Закалка С°
|
Отпуск С°
|
Отжиг С°
|
Охлаждающая среда для закалки
|
Охлаждающая среда для отпуска
|
У7; У7А
|
800
|
170
|
780
|
вода
|
вода, масло
|
У8; У8А
|
800
|
170
|
770
|
вода
|
вода, масло
|
У10;У10А
|
790
|
180
|
770
|
вода
|
вода, масло
|
У11;У11А
|
780
|
180
|
750
|
вода
|
вода, масло
|
У12;У12А
|
780
|
180
|
750
|
вода
|
вода, масло
|
У13;У13А
|
780
|
180
|
750
|
вода
|
вода, масло
|
У8ГА
|
800
|
180
|
770
|
вода
|
вода, масло
|
Р9
|
1250
|
580
|
860
|
масло
|
воздух в печи
|
Р18
|
1300
|
580
|
860
|
масло
|
воздух в печи
|
ШХ6
|
810
|
200
|
780
|
масло
|
воздух
|
ШХ9
|
830
|
280
|
780
|
масло
|
воздух
|
ШХ15
|
845
|
400
|
780
|
масло
|
воздух
|
9ХС
|
860
|
170
|
730
|
масло
|
воздух
|
9Х5ВФ
|
950
|
270
|
800
|
масло
|
воздух
|
50ХГА
|
840
|
315
|
810
|
вода
|
воздух
|
60С2
|
870
|
325
|
840
|
вода
|
воздух
|
60С2ХА
|
870
|
315
|
840
|
вода
|
воздух
|
65С2ВА
|
850
|
330
|
820
|
вода
|
воздух
|
85ХВ
|
830
|
250
|
790
|
вода
|
воздух
|
При отсутствии
приборов температуру нагрева приближенно можно определить по цвету. Для
ориентации цвета каления стальных изделий в неосвещенной солнцем комнате
приведены по порядку их появления в зависимости от температуры (в С°): темно-коричневый (заметен в темноте)
530-580 С°; коричнево-красный
580-650 С°; темно-красный
(вишневый) 650-730 С°; вишнево-красный
(багровый) 730-770 С°; вишнево-алый
770-800 С°; светло-вишнево-алый
800-830 С°; ярко-красный 830-870
С°; красный 870-900 С°; оранжевый 900-1050 С°; темно-желтый 1050-1150 С°; светло-желтый 1150-1250 С°; желто-белый 1250-1300 С°; ослепительно белый свыше 1300 С°.(см. Таблицу 4.)
В закаленной сталь обладает большой твердостью, но вместе с
тем и хрупкостью. Чтобы придать ей вязкость, производится отпуск стали после
закалки. Для этого ее нагревают до температуры 220-300°
и медленно охлаждают в воздухе. Твердость стали при этом
несколько уменьшается, структура ее изменяется, и она становится более вязкой.
Меняя температуру отпуска, можно получить разные механические свойства. При
нагреве стали на воздухе ее поверхность окрашивается в различные цвета,
называемыми цветами побежалости. Каждый цвет побежалости соответствует вполне
определенной температуре и может служить указателем для определения степени
нагрева при отпуске стали. Термические режимы и соответствующие им цвета
побежалости приведены в таблице 3.
Таблица 3.
|
||
Инструмент
|
Температура отпуска, С°
|
Цвет побежалости
|
Сверла перовые, плашки, матрицы и пуансоны, фрезы
|
200
|
светло-соломенный
|
Резцы, метчики, полотна ножовок, лобзики, центры
|
225
|
светло-желтый
|
Кусачки, стамески, ножницы по металлу, зубила
|
240
|
соломенно-желтый
|
Молотки слесарные и медницкие
|
255
|
коричнево-желтый
|
Матрицы и пуансоны вытяжные
|
265
|
красно-коричневый
|
Ролики для накаток
|
275
|
пурпурно-красный
|
Перки столярные, железки рубаночные, отвертки, обжимки
|
285
|
фиолетовый
|
Долота столярные, ножи, призмы разметочные, державки резцов
|
295
|
ярко-синий
|
Ключи гаечные, пассатижи, круглогубцы, плоскогубцы
|
310
|
светло-синий
|
Полотна пил по дереву
|
325
|
серый
|
Отпуск выполняется следующим образом: стальную
деталь зачищают в каком-нибудь месте до блеска, помещают в огонь и следят за
появлением цветов побежалости. Отпуск закаленной детали должен быть проведен в
течение 24 часов после ее закалки.
Отжиг стали служит для выполнения задачи обратной закалки в случаях, когда
закаленную деталь требуется обработать режущим инструментом, согнуть или разрезать. Отжиг стали заключается в нагревании ее
до температуры 800-900 С° с
последующим медленным охлаждением. После отжига сталь легко поддается
обработке.
Таблица 4.
|
|
Цвет каления стали
|
Температура С°
|
темно-коричневый (заметен в темноте)
|
530-580
|
коричнево-красный
|
580-650
|
темно-красный (вишневый)
|
650-730
|
вишнево-красный (багровый)
|
730-770
|
вишнево-алый
|
770-800
|
светло-вишнево-алый
|
800-830
|
ярко-красный
|
 |
красный
|
870-900
|
оранжевый
|
900-1050
|
темно-желтый
|
1050-1150
|
светло-желтый
|
1150-1250
|
желто-белый
|
1250-1300
|
ослепительно белый
|
свыше 1300
|
