Технология металлов

Независимо от источника тепловой энергии печи, применяемые в практике термической обработки, строятся в виде:

• камерных печей,

• печей-ванн

• и шахтных печей.

Описанные в последующих статьях камерные, шахтные печи и печи-ванны являются печами периодического действия. Детали в них загружаются и вынимаются через одно и то же загрузочное отверстие.

В связи с этим новую партию деталей можно загружать только после удаления из печи предыдущей партии. При таком способе производительность печей получается не очень высокой.

Печи-ванны строятся двух типов:

1. печи-ванны сопротивления,

2. электродные ванны.

Электрическая печь-ванна сопротивления

Электрическая печь-ванна сопротивления показана на рисунке. Ванна снабженатиглем (6), изготовленным из жароупорного материала (алитированное железо, хромистая или хромоникелевая нержавеющая сталь).

Большое распространение в практике термической обработки имеют электрические шахтные печи, одна из которых показана на рисунке:

Кожух печи 5 изготовляется из листового железа и заполняется теплоизоляционным материалом 4.

На внутренней поверхности кожуха монтируются электрические нагреватели 3. Внутри печи помещается реторта 2, представляющая собой барабан с отверстиями для циркуляции воздуха.

Печь непрерывного действия показана на рисунке.

Детали укладываются на поддоны — железные неглубокие ящики.

• Поддоны поступают в тамбур печи 2. Одновременно в тамбур поступает два поддона.

• При загрузке дверки печи 3 и 4 открываются. Через дверку 3 поддоны проталкиваются в печь гидравлическим толкателем 1.

• В то же время два поддона гидравлическим приемником 7 вытаскиваются из печи и устанавливаются в приемнике 5.

На многих заводах получили распространение агрегаты для термической обработки.

Схема автоматического закалочного агрегата приведена на рисунке:

В закалочную печь 1 детали поступают на конвейере 4. Скорость движения конвейеров определяется временем, необходимым для нагрева деталей в печи.

После нагрева детали сбрасываются с конвейера в бак 3 с охлаждающей жидкостью, откуда они вынимаются также с помощью конвейера 2.

Для измерения температур при термической обработке используют специальные приборы — пирометры.

Наибольшее распространение получили термоэлектрические и оптические пирометры.

Схема термоэлектрического пирометра приведена на рисунке:

Он представляет собой термопару с гальванометром. Термопара — это две проволочки из разнородных металлов или сплавов, сваренные между собой.

Основными видами термической обработки являются:

• отжиг,

• нормализация,

• закалка,

• отпуск.

Кроме того, широко применяется химико-термическая обработка стали.

Скорость нагрева детали до температуры отжига должна обеспечить равномерный прогрев всей детали.

Если деталь больших размеров и сложной формы, то нагрев должен быть медленным. Скорость нагрева зависит от химического состава стали. Чем он сложнее, в частности чем больше в стали углерода, тем нагрев должен быть медленнее, так как теплопроводность стали понижается.

Отжигом называют термическую обработку, состоящую из нагрева стали до температур, определяемых целью отжига, выдержки при этих температурах с последующим медленным охлаждением.

Различают несколько видов отжига:

1. диффузионный,

2. полный отжиг,

3. отжиг на зернистый перлит

4. и низкий отжиг.

Целью различных видов может являться устранение химической неоднородности в литых деталях, размельчение зерна, увеличившегося в результате предыдущих операций, снятие внутренних напряжений, понижение твердости для облегчения механической обработки и т.д.

Полный отжиг, или перекристаллизация, применяется для фасонного литья с целью размельчения зерна и улучшения механических свойств, для сварных изделий с целью снижения твердости и улучшения обрабатываемости сварного шва, для проката и поковок с целью снятия внутренних напряжений и размельчения структуры.

Этот вид отжига состоит из нагрева до температуры выше верхней критической точки А_с3 на 20—30°, выдержки при этой температуре и последующего медленного охлаждения.

Скорость охлаждения обычно устанавливается 100—200° в час для углеродистой стали и 20—60° в час для легированной стали.

Отжиг на зернистый перлит производится с целью улучшения обрабатываемости резанием инструментальных сталей.

Отжиг состоит в длительном нагреве при температуре 730—740° с последующим медленным охлаждением до 700°, в результате чего пластинки цементита постепенно принимают округлую «сфероидальную» форму и образуется зернистый перлит.

Структура такого перлита показана на рис. 65.