Металлообрабатывающая компания

VT-METALL

Гибкий подход - железное качество

Бесплатный номер

Офис в Москве

Пн-Пт с 9:00 до 20:00
8 (800) 301-99-67 +7 (499) 403-38-65
info@vt-metall.ru
Заказать звонок

VT-METALL

Металлообрабатывающая компания

Пн-Пт с 9:00 до 20:00
8 (800) 301-99-67
МЕНЮ
Закалка металла: технология и выбор температурного режима

Закалка металла

Закалка металла

Из этого материала вы узнаете:

  • Суть процесса закалки металла
  • 5 способов закалки металла
  • Выбор охлаждающей среды
  • Температурный режим при закалке металла
  • Возможные дефекты после закалки металла

Закалка металла применяется для увеличения его прочностных характеристик. Об этом знали еще древние кузнецы, когда ковали боевые мечи и орудия труда. Ранее для этого применялась самая простая закалка: металл раскаляли в печи, придавали ему необходимую форму молотом, а затем опускали в бочку с водой. Резкое температурное охлаждение увеличивало прочность.

Сегодня для закалки металла применяется множество методов, и большинство из них не подразумевает образования большого количества пара. Кроме того, такая обработка проводится и для измельчения зерна и выравнивания структуры стали, что особенно актуально для изготовления высокоточных инструментов (например, скальпелей) или же ножей. Давайте же поговорим о способах и целях закалки металла более подробно.

 

Суть процесса закалки металла

Для того чтобы сделать сплав прочнее и тверже, его подвергают термообработке. Это и есть закалка металла. В основном, она используется при работе с углеродистыми и легированными сталями, однако иногда применяется для цветных, в которые входят медь, латунь, бронза, а также сплавы алюминия и титана. Последние в результате закалки и отжига могут вместо повышения прочностных характеристик стать более пластичными, поэтому для них делают отпуск. Этот метод помогает снять напряжение с цветных металлов после таких процессов, как отливка, волочение, прокатка и штамповка.

VT-metall предлагает услуги:

Закалка металла – это длительный процесс, в ходе которого углеродистая сталь претерпевает ряд изменений. Вследствие ее нагрева становятся новыми форма, структура, состав и даже элементы кристаллической решетки. Реакция начинается при критической температуре +723 °C с разложения цементита и образования в железе раствора углерода. Получившаяся форма называется аустенитом и необходима для правильной закалки металла. По мере постепенного охлаждения в изделии происходит процесс, обратный ранее описанному распаду, и оно получает свои изначальные свойства.

Если остужать металл быстро, то можно добиться получения совсем других характеристик, поскольку аустенит приобретает иные состав и структуру кристаллической решетки. Основные фазовые состояния, в которые он переходит: перлит, сорбит, троостит и мартенсит. Каждому из них соответствует своя структура, которая получается путем использования определенных пиковых температур и скорости охлаждения. Процесс закалки металла определяется свойствами, которыми сплав должен обладать в результате.

Наибольшую твердость имеет сталь в состоянии мартенсита. Данный тип закалки применяется при изготовлении режущих инструментов (для использования в быту, промышленности и т. д.) и усилении прочности деталей, которые впоследствии будут подвергаться трению (втулки, шестерни, валы и пр.).

В состоянии троостита, помимо твердости, сталь получает и упругость. Это используется при изготовлении рессор, амортизаторов, ударного инструмента. Если же, помимо вышеназванных свойств, изделию необходимо добавить вязкости и износостойкости, сталь прокаливают до состояния сорбита. Сплав с получившейся структурой используют в рельсовой промышленности и при создании элементов конструкций, испытывающих динамические нагрузки.

Указанные фазовые состояния доступны для всего ряда углеродистых сталей. Однако достигаются они при разных условиях. Для каждой марки имеются свои температурные пределы и темпы охлаждения.

Углеродистые стали

Закалка металла делится на виды согласно источнику нагрева и формату охлаждения. В настоящий момент широко распространены в качестве инструмента термообработки муфельные печи. В них можно поместить объект различных габаритов. Однако в поточном производстве предпочтительно использование индукционной закалки металла, благодаря которой сталь быстро нагревается высокочастотным током, за счет чего достигаются высокие количественные показатели на выходе.

Для обработки только внешних слоев изделий применяется поверхностная закалка металла. С ее помощью можно добавить изделию необходимые эксплуатационные свойства. Для быстрого и сильного прогрева используется бюджетная газопламенная горелка. Однако более точечно или послойно прокаливает сталь маломощная лазерная. Вид охлаждения также зависит от используемой с целью остужения среды и этапов обработки, в которые может входить отпуск сплава. Однако, например, при изотермических типах прогрева последнее не требуется.

5 способов закалки металла

Тип термообработки определяется сортом стали. Инструментальная проходит полный цикл, цветная – неполный.

5 способов закалки металла

Также способ закалки зависит от того, сколько источников охлаждения планируется использовать в процессе – один или больше. В связи с этим выделяют следующие типы термообработки:

Закалка металла в одном охладителе

Применяется для мелких несложных деталей из углеродистой и легированной стали. Процесс прост: сначала изделие прогревают, потом опускают в жидкость с меньшей температурой. Детали из углеродистой стали размером 2–5 мм охлаждают в воде, более мелкие элементы и легированная сталь остывают в масле.

Закалка с подстуживанием

Используется для стабилизации молекулярной структуры, чтобы уменьшить разницу между поверхностным натяжением и внутренним сжатием. В противном случае изделие станет хрупким. Элемент перед охлаждением в жидкости некоторое время держат на воздухе, однако его температура не должна опуститься 0,8 К по диаграмме «железо-углерод».

Прерывистая закалка

Применяется для обработки высокоуглеродистой стали. Используется закалка металла сначала в воде, затем, в зависимости от состояния, в масле или на воздухе. Предварительно изделие разогревается до критической температуры, после чего его остужают в двух средах. В воду сталь помещается на короткое время, точно высчитываемое специалистом, после чего уже на более длительный срок отправляется на воздух или в масло.

Ступенчатая закалка

Используется, когда прерывистую нельзя применить по причине сложности просчета времени погружения в воду детали или необходимо равномерное ее остывание. В таком случае ступенчатая термообработка металла удобней. Закалка происходит в двух средах. Сначала деталь погружают в первую, температура которой выше закалки мартенсита. Как только слои сплава достигли одинакового уровня тепла, отправляют во вторую. Там металл окончательно переходит в стадию мартенсита.

Изотермическая закалка

Применима к легированным и конструкционным сталям, которые при обработке не проходят полный распад. Термическая закалка металла в данном случае предполагает охлаждение также в двух средах. Однако вместо воды для нее применяют масло или соляную ванну, куда изделие погружают на 30 минут. Затем его оставляют на воздухе. В результате получается высокопрочная сталь в состоянии бейнита с 20% насыщенного углеродом аустенита.

Выбор охлаждающей среды

С давних времен закалка мечей и тонкостенных изделий производилась в соляных растворах. Нагрев осуществлялся при помощи печей, а в процессе работы использовалась температура, выделявшаяся за счет деформации.

Закалка металла своими руками предполагала индивидуальное охлаждение каждого инструмента. Остужение производили в урине рыжеволосых мужчин. В европейских странах был принят более жестокий метод – пронзание раскаленными режущими инструментами тел рабов. Содержавшиеся в данных жидкостях соли и кислоты позволяли быстро остудить сталь и не допустить повышения напряжений на поверхности и внутри.

Сегодня закалка металла производится в муфельной печи или при помощи иного оборудования. Для его остужения используются готовые химические солевые растворы. Иногда применяется селитра, а также мелкая пластиковая стружка.

Выбор охлаждающей среды

Вид источника охлаждения зависит от изделия:

  • простые детали из углеродистой стали погружают в очищенную воду;
  • для сложных в соотношении 1:1 в ней разбавляют каустическую соду и получившийся раствор разогревают до +50…+60 °С;
  • в случае с тонкими деталями из углеродистой и легированной стали производится закалка металла в масле.

Однако не всех. Как мы уже отмечали, изделия из углеродистой стали предварительно помещают в воду, после чего быстро перепогружают в ванну с маслом, чтобы добиться нужного структурного состояния и эксплуатационных характеристик.

Температурный режим при закалке металла

Несмотря на то, что процедура термообработки отличается в каждом конкретном случае, существуют определенные правила для различных составов и сред, которые необходимо соблюдать. Закалка металла даже в домашних условиях нуждается в следовании этим нормам. Однако зачастую для дальнейшего использования сплавам достаточно перейти в состояние аустенита после прогрева.

  • Конструкционные стали, в которых количество углерода составляет меньше 0,8 %, доводят до температур, расположенных над линией GS и выше точки Ас3 на 30–50 градусов.
  • По черте PSK соблюдается аналогичное увеличение.

Температуру необходимо проверять до того, как происходит закалка металла. Если она окажется выше рекомендованных значений, сплав из-за укрупнения аустенитных кристаллов станет слишком хрупким и ломким. Инструментальная углеродистая сталь и вовсе не доводится до этого фазового состояния.

Изделия из легированного металла также имеют свои критические точки обработки, на которые могут влиять различные добавки, усиливающие те или иные свойства. Если их оказывается слишком много, это усложняет расчет охлаждения. Такой процесс, как закалка, влияет на свойства металла в зависимости от количества карбидов. При большом их содержании изделие приходится обрабатывать температурой, которая выше рекомендованной, чтобы оно перешло в необходимое фазовое состояние аустенита. Значение может доходить до +1 000 °С.

Заэвтектоидные и некоторые другие сплавы обрабатываются неполным циклом. Закалка в таком случае происходит при температурах, позволяющих сохранить большое содержание цементита.

Возможные дефекты после закалки металла

Если не соблюдать определенные правила и нормы термообработки, высока вероятность порчи изделия.

Возможные дефекты после закалки металла

Что дает неправильная закалка металла:

  • Трещины и коробление. Последнее подлежит вытягиванию и коррекции, однако разрывы соединить заново нельзя. Деталь испорчена.
  • Пережог. Возникает при слишком высоких температурах, когда металл начинает плавиться и окисляется кислородом. Сплав больше нельзя использовать.
  • Перегрев. Происходит, когда температура не достигает точки плавления, однако зерна аустенита начинают укрупняться, из-за чего изделие становится хрупким. Для исправления требуется новая закалка металла, изделие предварительно обжигают.
  • Низкая твердость. Так же исправляется отжигом и повторной закалкой, когда деталь оказывается слишком пористой для использования, что происходит из-за недостаточной температуры нагрева, вытяжки и скорости остужения.
  • Окисление и обезуглероживание. В результате контакта с воздухом на сплаве образуется невыводимая окалина, что автоматически переводит его в разряд брака. Избежать этого помогает тщательная герметизация.

Сплавы отличаются по составу, свойствам и структуре, а также назначению. Для получения заданных характеристик необходимо тщательно подбирать методику обработки в соответствии с указанными параметрами. В домашних условиях выполнить все рекомендации достаточно сложно, поэтому чаще используется промышленная закалка металла. Цена на нее невысокая по сравнению с потерями, которые ожидают «мастера» при попытке обработать изделие самостоятельно.

Итоговые эксплуатационные характеристики зависят от типа, сложности и длительности термообработки, будь то цветная закалка металла полного или неполного цикла, отжиг, вытяжка, правка брака. Для того чтобы получить необходимые свойства, следует в точности соблюдать рекомендации, учитывать наличие добавок и примесей.

Почему следует обращаться именно к нам

Мы с уважением относимся ко всем клиентам и одинаково скрупулезно выполняем задания любого объема.

Наши производственные мощности позволяют обрабатывать различные материалы:

  • цветные металлы;
  • чугун;
  • нержавеющую сталь.

При выполнении заказа наши специалисты применяют все известные способы механической обработки металла. Современное оборудование последнего поколения дает возможность добиваться максимального соответствия изначальным чертежам.

Для того чтобы приблизить заготовку к предъявленному заказчиком эскизу, наши специалисты используют универсальное оборудование, предназначенное для ювелирной заточки инструмента для особо сложных операций. В наших производственных цехах металл становится пластичным материалом, из которого можно выполнить любую заготовку.

Преимуществом обращения к нашим специалистам является соблюдение ими ГОСТа и всех технологических нормативов. На каждом этапе работы ведется жесткий контроль качества, поэтому мы гарантируем клиентам добросовестно выполненный продукт.

Благодаря опыту наших мастеров на выходе получается образцовое изделие, отвечающее самым взыскательным требованиям. При этом мы отталкиваемся от мощной материальной базы и ориентируемся на инновационные технологические наработки.

Мы работаем с заказчиками со всех регионов России. Если вы хотите сделать заказ на металлообработку, наши менеджеры готовы выслушать все условия. В случае необходимости клиенту предоставляется бесплатная профильная консультация.

 

Экспресс расчет
стоимости заказа

Узнайте предварительную стоимость заказа,
отправив нам необходимую информацию:

Рекомендуемые статьи

Россия, Москва, 2-й Котляковский переулок, 18
phoneПозвонить бесплатно
Скачать
каталог со
спецценами
Написать
в WhatsApp
Заказать
звонок

Заказать звонок

Узнайте предварительную стоимость заказа.
Оставьте заявку, и мы Вам перезвоним.