Предварительная термообработка.

Поскольку деталь поступает на термообработку практически с готовыми размерами, то с целью уменьшения коробление при закалке, необходимо провести предварительную термическую обработку.

Технологические задачи и характеристика предварительной термической обработки.

К технологическим задачам предварительной термической обработки (ПТО) относятся:

1. Улучшение технологичности при производстве деталей обработкой резанием, холодной и горячей пластической деформацией;

2. повышение точности геометрии изделий за счет уменьшения коробления и деформации при окончательной термической обработке. Ускорение процессов диффузии при окончательной термообработке;

3. улучшение свойств готовых деталей путем воздействия на микроструктуру. Следовательно, создание технологических процессов ПТО улучшает свойства готовых изделий и облегчает условия их изготовления в производстве.

Предварительная термообработка (ПТО) для улучшения обрабатываемости резанием сплавов используется с целью повышения производительности труда при выполнении этой операции. Обрабатываемость материалов резанием в основном характеризуется силой и скоростью резания, качеством обрабатываемой поверхности, видом образующейся стружки. Все эти факторы зависят от свойств обрабатываемого материала, которые определяются его структурой. При этом микроструктура является основным фактором, влияющим на обрабатываемость. Можно подбирать новые инструменты, смазывающие и охлаждающие жидкости, однако правильно подобранный режим термической обработки с получением требуемой структуры гораздо важнее экспериментов с изменением режимов механической обработки.

Предпочтительным является отжиг в защитной атмосфере, предохраняющий поверхность от окалинообразования и обезуглероживания, а также сокращающий длительность процесса, поскольку заготовку или инструмент нагревают в открытом виде. При отсутствии защитной атмосферы в открытом виде нагревают только поковки и другие заготовки, имеющие достаточный припуск на последующую механическую обработку. Все остальные заготовки и инструмент укладывают в металлические коробки, в которые для предупреждения от обезуглероживания при отжиге засыпают отработанный карбюризатор или смесь 85% древесного угля и 10—15% кальцинированной соды, а при отжиге быстрорежущей стали — смесь 50% свежей и 50% бывшей в употреблении чугунной стружки.

Наиболее целесообразно применить в качестве ПТО - сфероидизирующий изотермический отжиг для получения среднезернистого перлита, обеспечивающего хорошую обрабатываемость резанием и минимальную поводку при окончательной термообработки.

Таблица 4

Т.к. при изготовлении детали применяется пруток из стали ХВГ по ГОСТ 5950-2000, по которому полуфабрикаты поставляются в отожженном состоянии, то предварительную термообработку можно проводить по необходимости.

1.2.4.2 Закалка.

Закалка стали – это в большинстве случаев получение мартенсита с максимальной прочностью и твердостью. Она включает в себя нагрев до температуры выше Ас1 или Ас3, выдержку при этой температуре для завер- шения структурных и фазовых превращений и последующее ускоренное ох- лаждение.

При объемном (печном) нагреве различают следующие способы нагрева: с максимально возможной скоростью, когда температура в печи равна или выше температуры закалки, одно или двух ступенчатый нагрев для изделий, склонных к короблению или с низкой теплопроводностью.

В случае термообработки детали ступица необходим медленный нагрев, с целью уменьшения поводки.

Способ закалки деталей из стали ХВГ, заключающийся в нагреве до температуры 820-850^oС, выдержке и охлаждении в масле с температурой 20-50^oС, промывке в горячем растворе Na₂CO₃ в воде. После чего производят отпуск на заданную твердость НRС_э 49-53 [1]. При этом способе закалки основные структурные превращения аустенита в мартенсит происходят при пониженных температурах. Вследствие снижения температуры уменьшается объем стали, а превращение аустенита в мартенсит увеличивает объем стали. Кроме того, охлаждение до низких температур 20-50^oС вызывает снижение пластичности стали. Эти причины увеличивают деформацию и изменяют объем стали, что приводит иногда к трещинам непосредственно при закалке или с течением времени при эксплуатации.

Наиболее близким к предлагаемому является способ изотермической закалки деталей сложной формы из стали ХВГ, который заключается в нагреве до 830-850^oС, выдержке и охлаждении до 160-180^oС, выдержке с последующим охлаждением до цеховой температуры. После чего детали промывают от масла в 3-5% растворе, Na₂CO₃ в воде при 80-100^oС и производят отпуск на заданную твердость [2].

При термической обработке по этому способу образуется меньшая разность температур за счет охлаждения до повышенной температуры (160-180^oС) и образуется ~ 15-30% мартенситета. Это также не вызывает больших внутренних напряжений. Но последующее охлаждение до цеховой температуры уменьшает объем стали и вызывает превращение остаточного аустенита в мартенсит, что вызывает значительные внутренние напряжения, которые приводят к недопустимой деформации тонкостенных деталей сложной конфигурации. Поэтому детали сложной конфигурации не рекомендуется подвергать такому режиму термической обработки.