Термическая обработка слитков

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

I) Т/о крупных слитков преследует следующие цели:

1) Снижение внутренних напряжений для предупреждения возникновения трещин при хранении их на промежуточных складах и при перевозке в передельные цехи.

2) Понижение твердости для обдирки слитка с целью устранения поверхностных дефектов.

3) Выравнивание дендритной неоднородности.

Слитки, предназначенные для передела на блюминге, передают в печь (нагревательные колодцы) для нагрева под прокатку в горячем состоянии (после затвердевания в изложницах), перевозят под «тещей» - футерованным шамотом или асбестом колпаком. Такой вариант нагрева называют горячим посадом. Однако горячий посад применять невозможно, если необходима обдирка слитков перед прокаткой или ковкой и при обработке некоторых высоколегированных сталей, склонных к образованию трещин при прокатке. В таких случаях слитки для предупреждения возникновения опасных внутренних напряжений подвергают либо замедленному охлаждению в неотапливаемых колодцах, либо охлаждению в изложницах с последующей т/о.

Для т/о слитков на заводах используют колодцевые печи или печи с выкатным подом, а также в мировой практике: с шагающими балками, карусельных, с шагающим подом.

Для снижения твердости и снятия внутренних напряжений слитки подвергают отжигу или высокому отпуску. С целью рационального использования оборудования и упрощения технологии, обрабатываемые стали объединяют в группы, имеющие близкие критические точки, приблизительно одинаковый интервал температур отжига и одинаковую склонность к обезуглероживанию и окислению.

Гомогенизирующему отжигу с целью снижения ликвации подвергают слитки из легированных сталей для ответственных деталей. Отжиг проводят как холодных, так и горячих слитков сразу после затвердевания. Температура нагрева 1100-1170^оС. Интенсивность процесса диффузии зависит от перепада концентрации, который с течением времени убывает за счет выравнивания (гомогенизации) содержания химических элементов по сечению слитка и в пределах зерна, т.е. с течением времени эффективность гомогенизации убывает. Наиболее значительное выравнивание химической неоднородности наблюдается в первые 8-10 часов выдержки. Продолжительность выдержки при отжиге составляет обычно 8-15 часов, а охлаждение садки осуществляют замедленно с печью до 800-820^оС, затем на воздухе.

Максимальная температура отжига ограничивается в первые часы опасностью оплавления наиболее легкоплавких участков в межосных объемах дендритов (например: сульфидных эвтектик вследствие ликвации серы, которая с течением времени уменьшается, происходит обеднение примесями этих участков, они становятся уже не легкоплавкими, поэтому можно повышать температуру отжига на конечной ступени (что ускоряет процесс гомогенизации, позволяет получить более однородную макроструктуру, снизить карбидную неоднородность в деформированном металле, улучшить технологическую пластичность стали, а также сократить длительность выдержки при отжиге по сравнению с одноступенчатым). При этом интенсифицируется процесс сфероидизации карбидов в высокоуглеродистых сталях (быстрорежущих, подшипниковых), т.к. при постоянной температуре процесс сфероидизации в этих сталях затухает со временем. Исходя из этого был разработан процесс, названный ступенчатой высокотемпературной обработкой (СВТО). Это обычно трехступенчатый нагрев с интервалами в 20-60^оС между смежными ступенями. Совмещение СВТО с нагревом слитков перед горячей пластической деформацией позволяет улучшить технологическую пластичность стали и снизить карбидную неоднородность в деформированном металле. Четвертая ступень СВТО соответствует температуре нагрева стали для горячей деформации.

СВТО наиболее целесообразно применять для слитков из высокоуглеродистых сталей (инструментальных, подшипниковых), в которых межосные участки дендритов обогащены углеродом и легирующими элементами до эвтектической концентрации и имеют низкую температуру плавления.

Слитки высокоуглеродистых, малолегированных сталей, у которых в межосных участках дендритов образуются тугоплавкие интерметаллиды, следует нагревать непрерывно сразу до предельной температуры. Выдержка должна быть достаточной для перевода интерметаллидов в твердый раствор и его гомогенизации. технология отжиг обработка сталь

Слитки сталей мартенситного класса после гомогенизирующего отжига и охлаждения приобретают высокую твердость. Поэтому их затем подвергают высокому отпуску на сорбит.

В сложнолегированных коррозионностойких и жаропрочных сталях образующиеся в результате ликвации избыточные фазы, располагаясь прослойками по границам зерен литого металла, ухудшают его технологическую пластичность при горячей обработке давлением, а иногда даже вызывают разрушение в процессе ковки, прокатки. В процессе гомогенизирующего отжига прослойки неравновесных избыточных фаз частично переходят в твердый раствор и коагулируют, что существенно улучшает технологическую пластичность стали.

Рисунок 1 - Режим ступенчатого отжига (СВТО) слитков из стали ШХ15, совмещенного с нагревом под прокатку

При гомогенизирующем отжиге слитков под влиянием высокой температуры происходит интенсивный рост зерен. Однако, т.к. слитки потом подвергают горячей обработке давлением (прокатке, ковке) в процессе которой происходит измельчение зерна, проведения специальной т/о для устранения крупнозернистой структуры не требуется.

Качество т/о слитков контролируют по твердости и отсутствию трещин при длительном хранении и нагреве под деформацию.

II) Выбранная мною СВТО включает в себя 1 техническую операцию и 8 технических переходов.

Технические переходы:

1 - нагрев слитка до температур 1120-1160 ^оС.

2 - выдержка в течении 3-4 часов.

3 - нагрев до температур 1200-1250 ^оС.

4 - выдержка в течении 1-2 часов.

5 - нагрев до температур 1260 - 1290 ^оС.

6 - выдержка в течении 3-4 часов.

7 - охлаждение до температур 1170-1190 ^оС.

8 - выдержка в течении 2-3 часов.

III) Классификация термических операций

1)по характеру фазовых и структурных изменений

- отжиг 2го рода или гомогенизирующий отжиг

2)по характеру обрабатываемых участков изделий

- объемные

3)по месту в общезаводском процессе изготовления

- промежуточные

4)по связи со смежными процессами

-совмещаемые

IV) Регламент техпроцесса термообработки

Регламент оформляется согласно требованиям «Единой системы технологической документации» ЕСТД на картах технологического процесса:

1) на операционных картах, которые включают последовательность проводимых технологических операций (перечень оборудования, оснастка, контрольно-регулирующая аппаратура, параметры режима термической обработки (температура, время, среда)) с соответствующими кодами;

2) контрольные карты (контрольные операции с применяемым оборудованием, оснастка, параметрыкачества (предел прочности ув, предел текучести у0,2, относительное сужение ш,относительное удлинение д, твердость)); Технологическая карта составляется на деталь-представитель от группы деталей, обрабатываемых по единому технологическому режиму.

V) Способ загрузки и укладки крупных слитков

Штучно, на поддоны или с использованием колпаков и муфелей.

VI) Способ нагрева

Косвенный, производится печными газами, а так же излучением от раскаленных стенок и свода печи

VII) Среда для нагрева

По агрегатному состоянию: газообразная - продукты сгорания топлива

По характеру взаимодействия: активная

VIII) Среда охлаждения - воздух

По агрегатному состоянию - газообразная.

По характеру охлаждения - не испытывающая агрегатных превращений.

По характеру взаимодействия - активная.

По скорости охлаждения - быстроохлаждающая

IX) Дефекты.

Неразрушающий метод контроля качества термической обработки включает следующие операции:наружный осмотр поверхности на наличие трещин, рисок, волосовин, окалины, и других грубых дефектов; оценка геометрических параметров, овальность сечения и т.д. (проводятся в комнате точных обмеров);

Возможно применение вихретокового метода неразрушающего контроля для выявления дефектов физической неоднородности типа трещин.

Размещено на Allbest.ru