ТехИнфо

Технологическая   информация

Термическая обработка поковок


Поковки изготовляют из углеродистых и легированных сталей. Для получения заданных свойств поковки подвергают различным видам термической обработки: отжигу, нормализации с высоким отпуском, закалке с отпуском, а также применяют регулируемое охлаждение после ковки или штамповки. Термическую обработку поковок подразделяют на предварительную - для снижения твердости, улучшения структуры, устранения внутренних напряжений и предупреждения флокенообразования и окончательную - для получения требуемых свойств.

Поковки имеют более мелкую структуру и более однородны по химическому составу, чем отливки. Одним из дефектов поковок являются флокены. Если поковки небольшие, то при замедленном охлаждении от 200 °С до 20 °С водород успевает выйти в атмосферу и флокены не образуются. При ускоренном охлаждении, особенно крупных поковок, водород остается в металле и вызывает образование трещин в виде флокенов.

В легированных сталях период образования флокенов совпадает с мартенситным превращением, что способствует увеличению внутренних напряжений. Менее чувствительны к флокенам легированные стали, в которых при нагреве и охлаждении не протекают фазовые превращения (ферритного и аустенитного классов) или в структуре которых образуются специальные карбиды (например, быстрорежущие стали).

В поковках, полученных из проката, флокены не образуются (сортовой прокат охлаждают замедленно), поэтому их, как правило, охлаждают на воздухе. Крупные поковки флокеночувствительных легированных сталей, полученные из слитков, следует охлаждать после ковки по специальным тепловым режимам, которые обеспечивают перераспределение или удаление водорода. Например, поковки с площадью сечения 100-150 мм 2 из сталей 40Х, 50ХН, 38ХГН медленно охлаждают в закрытых колодцах. Для поковок сечением от 300 мм и более режим специального охлаждения назначают с учетом химического состава и размеров поковок. Режим замедленного охлаждения поковок из углеродистых и низколегированных сталей приведен в таблице ниже.

Режим замедленного охлаждения поковок из углеродистых и низколегированных сталей

Площадь сечения, мм2 Выдержка при температуре печи 600-640°С, ч Скорость охлаждения, °С/ч Конечная температура охлаждения в печи, °С
До 400 °С До конечной температуры охлаждения
До 400 12 50 На воздухе 400
401-601 20 40 30 250

Аустенит среднелегированных сталей (34ХНЗМ, 20Х2Н4А и др.) обладает большой устойчивостью, поэтому поковки сначала охлаждают до температур разложения аустенита 280-300 °С (скорость диффузии водорода в феррите выше), а затем дают изотермическую выдержку при 600-650 °С для удаления водорода.

Режимы замедленного охлаждения поковок из среднелегированных сталей

Площадь сечения Скорость охлаждения до 280-320°С, °С/ч Выдержка при 280-320 °С, ч Скорость нагрева до 630-650 °С, С/ч Изотермическая выдержка при 630-650 °С, ч Скорость охлаждения, °С/ч Конечная температура охлаждения в печи, °С
До 400 °С До конечной температуры охлаждения
До 300 60 6 60 48 40 15 120
301-500 50 8 50 72 30 10 110

Следовательно, для каждой группы поковок должны разрабатываться конкретные режимы регулируемого после ковки охлаждения для предупреждения флокенообразования, устранения внутренних напряжений и улучшения обрабатываемости резанием.

Для устранения дефектов структуры и снижен и я твердости проводят: отжиг с нагревом выше точек Ас3 или Ас1 с последующим медленным (от 150 °С/ч для углеродистых стал ей до 15 °С/ч для легированных сталей) охлаждением или изотермический отжиг с выдержкой ниже точки Ас 1; нормализацию (нагрев на 30-50 °С выше точки Ас3) с последующим высоким отпуском (экономичнее отжига) для легированных сталей, без отпуска - для углеродистых сталей. Можно проводить предварительную термическую обработку с использованием тепла нагрева под ковку в тех случаях, когда поковки далее подвергают окончательной термической обработке, при которой измельчается структура.

В качестве окончательной термической обработки поковок применяют нормализацию с высоким отпуском или закалку в масле с высоким отпуском, которые проводят после обработки на металлорежущих станках или непосредственно после ковки и штамповки.