34 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Масло для закалки металла

Масло для закалки металла

Закалка – это вид термической обработки изделий из металлов и сплавов для придания им высокой твердости, прочности, износостойкости

Виды термической обработки металлов

Отжиг
Назначение процесса
Уменьшение твердости стали для повышения обрабатываемости; улучшение структуры; снятие внутренних напряжений; достижение большей однородности металла.
Описание процесса
Медленный нагрев до 740-850 0С *, выдержка, медленное охлаждение

Нормализация
Назначение процесса
Сталь приобретает повышенные значения прочности, твердости и ударной вязкости и более низкую пластичность по сравнению с отожженной.
Описание процесса
Нагрев до температуры выше критической* (температуры изменения типа кристаллической решетки), выдержка, охлаждение на спокойном воздухе.

Закалка

Назначение процесса
Достижение высокой твердости, прочности, и, следовательно, износостойкости стали.Образуется неравновесная структура, требует последующего отпуска.
Описание процесса
Нагрев до температуры выше критической * (температуры изменения типа кристаллической решетки), выдержка, быстрое охлаждение.

Отпуск

Назначение процесса
Получение более высокой пластичности и уменьшение хрупкости мартенситной структуры при сохранении уровня прочности; освобождение от напряжений
Описание процесса
Нагрев от 150-260 0С до 370-650 0С *, выдержка, медленное охлаждение на воздухе.

Примечание: * Температура зависит от типа обрабатываемого металла

Влияние масла при термической обработке металлов

  • Проводится нагрев выше критической температуры (температуры изменения типа кристаллической решетки) закалку сталей называют «закалка на мартенсит».
  • Выдержка при заданной температуре.
  • Быстрое охлаждение в жидкости (воде или масле).

    Важны:

  • температура нагрева
  • продолжительность нагрева
  • скорость охлаждения

    При закалке в масле на изделии образуется значительно меньше тепловых трещин, чем при закалке в воде.

    Холодная закалка (30-80 0 С):

  • термическое улучшение деталей свободной ковки и объемной штамповки закалка ручных инструментов;
  • непосредственная закалка из кузнечного жара термическое улучшение заготовок;
  • закалка листовых и винтовых пружин;
  • закалка высокопрочных болтов, гаек, подкладных шайб, и т.п.
    Горячая закалка(165-220 0 С):
    Закалка деталей высокой точности (например, деталей приводного механизма автомобилей), где необходимо исключить опасность искривления поверхности.
    Вакуумная
    Закалка инструментальной, подшипниковой, жаропрочной, быстрорежущей стали.

    Это масла, используемые в качестве рабочей среды в процессах термической обработки металлов. Позволяют получать стальные изделия с заданными значениями твердости, требуемой структуры и чистоты поверхности.


    Важные критерии выбора масла:

  • температура вспышки масла в открытом тигле (определяется качеством базового масла) — должна быть на 30 0 С ниже температуры процесса
  • обеспечиваемая скорость охлаждения (может регулироваться пакетом присадок).
    Для повышения эффективности процессов закалки в масла добавляют следующие типы присадок:
  • улучшающие эксплуатационные свойства масел;
  • влияющие на скорость закалки (отвод тепла);
  • способствующие удалению остатков масла при промывке деталей после закалки.

    Закалочные масла должны обладать следующими свойствами:

  • высокая термическая и химическая стабильность
    (сохранение свойств в течение всего срока службы)
  • моющие свойства
    (в масле накапливаются осадки, окалина с поверхности деталей)
  • высокая стойкость к испарению
    (использование в открытых закалочных резервуарах)
  • хорошие антипенные свойства
    (сильное завихрение горячего масла в закалочных резервуарах)
  • определенный уровень вязкости
    (зависит от температуры закалки; влияет на потери масла при извлечении деталей из резервуаров)
  • отсутствие воды
    (влияет на вспенивание масла; создание «мягких мест» на поверхности закаливаемых деталей)

    История выпуска закалочных масел

  • Распад СССР и развал экономических связей между предприятиями, которые «разошлись» в различные бизнесс-группы, повлиял на прекращение выпуска масел МЗМ традиционными производителями. Предприятия-потребители ЗМ вынуждены были в ущерб качеству и безопасности использовать масла без присадок (как наиболее дешёвые) или закупать дорогие импортные закалочные масла;
  • Закалочные масла серии МЗМ были освоены для нужд автомобильной промышленности взамен импортных;
  • В конце 90-х годов малые и средние предприятия (блэндинги) начали активно осваивать производство закалочных масел. Такие предприятия не могли:
    — Полностью обеспечить потребность в таких маслах;
    — Обеспечить качество масел из-за отсутствия стабильных источников сырья, а также использования «экономичных» рецептур;
  • В настоящее время на рынке России имеется ряд производителей закалочных масел, но лишь один из них обладает собственными ресурсами базовых масел
  • Появилась возможность выбора технологии закалочных масел: начиная от более простой и проверенной для получения конкурентных по показателю цена/качество продуктов и заканчивая использованием импортных пакетов, позволяющих влиять даже на скорость закалки (скорость охлаждения)

    Серия Газпромнефть Термойл

  • Диапазон вязкости при 50 0С от 16 до 120 мм2/с позволит использовать масла как охлаждающую среду при температурах до 220 0С, в зависимости от условий и назначения процесса термообработки.
  • Масла серии Газпромнефть Термойл изготовлены по проверенной технологии и обладают полным набором стабильных эксплуатационных свойств.
  • Проводится работа по программе испытаний серии Газпромнефть Термойл у основных потребителей, таких как КАМАЗ и АВТОВАЗ.

    Основные потребители закалочных масел
    ОАО «АВТОВАЗ»
    ЗАО «Челябпроммаш»
    Камский автозавод – КАМАЗ
    Завод имени Лихачева – ЗиЛ
    Чебоксарский тракторный завод – ЧЗПТ
    Челябинский тракторный завод – ЧТЗ
    Владимирский тракторный завод – ВТЗ
    Волгоградский тракторный завод – ВгТЗ
    Липецкий тракторный завод – ЛТЗ
    Ростсельмаш
    Уральский завод тяжелого машиностроения
    Ижорские заводы
    Новокраматорский машиностроительный завод
    Красноярский завод тяжелого машиностроения
    ОАО «ПО СЕВМАШ»
    ОАО «Восточно-Сибирский машиностроительный завод»

    Читать еще:  Как нагреть металл в домашних условиях

    Производители закалочных масел

    В России закалочные масла производят:
    ТНК-СМ ——> Термо 16, 26
    ООО «Волгохимнефть» ——> ВОЛТЕС МЗ-16, 26, 120
    ЗАО «Карбон Инвест» ——> масло Термойл
    ООО «Полиэфир» ——>масла МЗМ-16, МЗМ-26, МЗМ-120

    Импортные масла:
    TOTAL DRASTA C ——> масла для холодной закалки
    TOTAL DRASTA H ——> масла для горячей закалки
    Shell Valuta ——> для горячей закалки
    Fuchs THERMISOL QB ——> масла для холодной закалки
    Fuchs THERMISOL QH ——> масла для горячей закалки
    Fuchs THERMISOL QW ——> масла для изотермической закалки

    Что такое масло для закалки металла?

    Для получения металла максимальной твёрдости, прочности и износостойкости происходит процесс нагрева до определённой температуры, затем охлаждение в жидкости. Охлаждающим материалом для закаливания металла являются закалочные масла. Благодаря применению масла для закалки возможно изготовление стальных изделий с заданной точностью плоскости, необходимой прочности и определённой структуры.

    Закалочные масла – evrosmazki.ua

    Физические свойства охлаждающих масел

    Закалочные масла по физико-химическим показателям должные соответствовать требованиям ГОСТа. Жидкость характеризуется продолжительным временем остужения металла. Масло должно обладать следующими физическими свойствами:

    • высокой выдержкой к испарению;
    • иметь определённый уровень вязкости;
    • отсутствие примесей, воды и других химических веществ;
    • высокая химическая устойчивость (поддержание свойств в течении всего срока применения);
    • обладать отличными моющими свойствами;
    • высокой температурой воспламенения при нагреве.

    Виды закалочных масел

    Отечественная химическая промышленность начала выпуск масел высокого качества для закалки металла в конце прошлого века. В закалочное масло добавляются присадки, способствующие повышению стойкости к окислению, снижению пенообразования с отличными моющими свойствами.

    Промышленные масла имеют разную область назначения и соответственно используются при обработке металлов с высокими физическими требованиями:

    • Для отшлифовки сортов высоколегированной стали повышенной прочности применяется масло для увеличения скорости холодной закалки.
    • Для создания небольших механических деталей из низкопрочных сортов стали используется масло с низкой испаряемостью.
    • Закалка объёмных деталей из легированных сортов стали происходит с применением масла отличной окислительной стабильности и вязкости, максимальной температурой воспламенения.

    Закалочные масла – evrosmazki.ua

    Закалочное масло с низкой испаряемостью

    При закаливании металла с использованием масла с низкой испаряемостью на деталях количество тепловых трещин минимальное, чем при закалке в воде. Достигается это за счёт небольшой скорости охлаждения.

    Благодаря максимальной вязкости и небольшой скорости охлаждения, детали имеют наименьшую склонность к деформации. В процессе эксплуатации густота масла постепенно увеличивается и, как результат, снижается качество закалки металла.

    Масло для закалки металла

    Металл закаляют посредством сильного нагрева и резкого охлаждения. При этом температура нагрева металлического изделия должна быть критической и быть на уровне температуры, необходимой для изменения структуры кристаллической решетки. Охлаждают раскаленный металл, опустив его в воду, специальный раствор или масло.

    Типы термической обработки

    Термическая обработка, а именно так еще называют этот процесс, бывает нескольких типов: обработка с полиморфным обращением и без него. Первый тип термообработки используется преимущественно для некоторых сплавов и цветных металлов, а второй –для стальных изделий.

    В процессе термообработки металлическое изделие приобретает улучшенные показатели твердости, а его начальная пластичность существенно снижается. Также снижается и вязкость материала. Уменьшение будет еще большим, если воспроизводить цикл неоднократно. Уменьшить показатели хрупкости, и немного улучшить вязкость позволяет процесс так называемого «отпуска». Он влияет на уменьшение приобретенной прочности, но показатели уменьшения будут незначительны. При отпуске металлов без полиморфного обращения (сплавы и цветные металлы) применяют процесс, который называется «старение».

    Виды закалки

    Закалка бывает как полной, так и неполной. При полной закалке происходят значительные изменения структуры материала и кристаллической решетки. Неполная закалка зачастую применяется к различным видам изделий из инструментальной стали.

    Также бывают изделия, которые потребуют лишь частичной закалки. То есть, когда необходимо закалить не весь металл, а незначительную часть, например, режущую кромку (так закаливают мечи, различные резцы для станков, сверла и многое другое). На таком металле отчетливо наблюдается граница.

    Технология закалки

    Технология термозакалки предполагает собой резкое охлаждение, способное снизить температуру изделия до 600 – 410°С. Время, необходимое для достаточного разогрева металлического изделия, напрямую зависит от применяемого нагревательного устройства. При разогреве материала в мощной электропечи необходимо 1 – 2 минуты на термообработку 1 мм. При таком же процессе в печи с открытым пламенем достаточно и одной минуты, а при нагреве в ванне с раствором соли – около полуминуты. Самые минимальные затраты времени при закаливании с использованием ванны со свинцовым раствором, в которой достаточно и 6 секунд.

    Когда раскаленный металл погружается в жидкость для закалки, происходит образование пленочного пара, который приводит к существенному снижению темпов остывания. Температура в пленочном паре существенно возрастает, а когда он разрывается, то жидкость начинает кипеть на поверхности раскаленного металла и резко охлаждать его. Такой процесс называют кипением пузырьков.

    При остывании металла жидкость перестает кипеть, а потому и сам процесс остывания существенно замедляется. В это время в металлическом изделии происходит процесс конвективного обмена теплом.

    5 способов быстрой и эффективной закалки металла

    Закалка металла — нагревание до температуры каления, при которой структура его видоизменяется, и остывание в какой-либо жидкости (масле, воде) или на открытом воздухе. Делают такую обработку для того, чтобы повысить твёрдость материала. На производстве температура закалки определяется по диаграмме «железо-углерод».

    Отпуск и старение металла

    Часто путём закалки повышается не только твёрдость металла, но и его хрупкость, поэтому необходимо выполнять ещё один этап — отпуск, при котором прочность и твёрдость несколько снижаются, но материал становится более пластичным. Делают отпуск при температуре, ниже, чем в предыдущем процессе, и охлаждают металл постепенно.

    Читать еще:  Как определить вес металла по размерам формула

    Можно проводить закалку без изменения структуры металла (полиморфного превращения). В этом случае не возникнет проблем с хрупкостью, но необходимая твёрдость не будет достигнута. А повысить её удастся путём ещё одного процесса термообработки, называемого старением. При старении происходит распад пересыщенного твёрдого раствора, в результате которого увеличивается прочность и твёрдость материала.

    Отпуск стали — это разновидность термообработки, используемая для деталей, закалённых до критической точки, при которой происходит полиморфное изменение кристаллической решётки. Он заключается в выдерживании металла определённый промежуток времени в нагретом состоянии и медленном охлаждении на открытом воздухе. Делают отпуск, чтобы снизить внутреннее напряжение, а также исключить хрупкость металла и увеличить его пластичность.

    При помощи старения достигается необходимая твёрдость закалённой стали. Старение может быть:

    • естественным, при котором самопроизвольно повышается прочность закалённого металла и снижается его пластичность. Происходит данный процесс при выдержке в естественной среде;
    • термическим. Такое старение — это процесс повышения твёрдости металла посредством выдержки при высоких температурах. По сравнению с первым видом, в данном случае может произойти перестаривание — это когда твёрдость, пределы прочности и текучести, достигая максимальной величины, начинают снижаться;
    • деформационным. Такое старение достигается при помощи пластической деформации закалённого сплава, имеющего структуру пересыщенного твёрдого раствора.

    Способы закалки

    Суть любой закалки — превращение аустенита в мартенсит (диаграмма «железо-углерод»). В зависимости от температурного режима, закалка может быть полной или неполной. Первым способом закаливают инструментальную сталь, а вторым — цветную.

    При закалке могут использоваться один или несколько охладителей. От этого также зависит способ термообработки. В зависимости от охлаждающей среды, термическая обработка металла может быть:

    • с использованием одного охладителя;
    • с подстуживанием;
    • прерывистой;
    • ступенчатой;
    • изотермической.

    Закалка в одном охладителе

    Данный метод применяется для термообработки простых деталей, изготовленных из легированной и углеродистой стали. Деталь нагревается до необходимой температуры, а затем охлаждается в жидкости. Углеродистую сталь диаметром от 2 до 5 мм охлаждают в воде, детали меньшего диаметра и всю легированную сталь — в масле.

    Закалка с подстуживанием

    При термообработке с одним охладителем часто возникают состояния термического и структурного внутреннего напряжения. Развиваются они в том случае, когда разность температур достигает минимума. На поверхности металла образуется напряжение растяжения, в центре — напряжение сжатия. Чтобы данные напряжения уменьшить, перед тем, как опустить нагретую деталь в жидкость, её недолго держат на открытом воздухе. Температура детали в данном случае не должна быть ниже линии 0,8К по диаграмме «железо-углерод».

    Прерывистая

    Эту закалку проводят в двух средах — воде и масле или воде и воздухе. Нагретую до критической точки деталь сначала быстро охлаждают в воде, а потом медленно в масле или на открытом воздухе. Такой способ термообработки применяют для высокоуглеродистой стали. Этот метод — сложный, так как время охлаждения в первой среде очень мало и определить его сможет лишь специалист высокой квалификации.

    Ступенчатая

    При прерывистой термообработке деталь охлаждается неравномерно — более тонкие поверхности быстрее, чем все остальные. К тому же очень трудно отрегулировать время нахождения детали в первой среде (воде). Поэтому лучше использовать ступенчатую закалку. Данный метод позволяет охлаждать деталь в среде при температуре, превышающей мартенситную точку. Первая ступень — охлаждение и выдержка детали в данной среде до того момента, когда все сечения детали достигнут одной и той же температуры. Вторая ступень — окончательное медленное охлаждение (преобразование аустенита в мартенсит).

    Изотермическая

    При изотермической термообработке деталь нагревают до критической точки, а затем опускают в масляную или соляную ванну температурой 250 градусов. Выдерживают полчаса, а далее остужают на открытом воздухе. Такая закалка обеспечивает высокую конструкционную прочность и применяется для легированных и конструкционных сталей, у которых распад аустенита в промежуточной области не происходит до конца. В дальнейшем он превращается не в мартенсит, а в бейнит + 20% остаточный аустенит, обогащённый углеродом. Такой закалкой можно достичь высокой прочности при хорошей вязкости.

    Температурный режим

    Закалка — это превращение аустенита в мартенсит. На производстве при выборе температур термообработки пользуются диаграммой «железо-углерод». Температуру закалки углеродистых сталей определить очень легко. Нагрев конструкционной стали с содержанием углерода менее 0,8% доводят до температур, расположенных над линией GS и выше точки Ас3 на 30-50 градусов. Нагрев сталей, содержащих более 0,8% углерода, проводят при температурах на 30-50 градусов выше тех, которые расположены выше линии PSK. Температуру закалки легированной стали также выбирают, исходя из критических точек, но данный процесс много сложнее, так как помимо углерода такие стали содержат и другие компоненты.

    Выбор охлаждающей среды

    От выбора зависит качество детали:

    • для охлаждения простых деталей и изделий, изготовленных из углеродистых сталей применяют чистую воду;
    • для изделий сложных форм в качестве охладителя используют каустическую соду, смешанную с водой в соотношении 1:1. Приготовленный раствор нагревают до 50-60 градусов;
    • закалка металла в масле применима к тонкостенным деталям из легированных или углеродистых сталей.

    Углеродистую сталь, имеющую сложный состав, остужают в двух охладителях — сначала быстро в чистой воде, а затем медленно в ванне, наполненной маслом. Перемещать детали из воды в масло нужно очень быстро.

    Какую сталь подвергают закалке

    Термически обрабатывают только такой металл, в котором содержится не менее 0,45% углерода, а также инструментальную и легированную стали, твёрдость которых после закалки становится в несколько раз выше. Тот металл, в котором содержание углерода не превышает 0,45%, не обрабатывается термически. Ниже приведена таблица режимов термообработки для некоторых видов сталей.

    Читать еще:  Расход газа и кислорода при резке металла

    Какие бывают дефекты при закалке металла

    При несоблюдении режимов закалки могут появляться следующие дефекты:

    • трещины или коробление. Причина — внутреннее напряжение. Если коробление поддаётся рихтовке и выпрямлению, то трещины исправить никак нельзя. Это — окончательный брак;
    • пережог, который представляет из себя окислы по границам зёрен, возникающие из-за проникновения внутрь металлических изделий кислорода. Пережог возможен при нагреве металла до температуры, близкой к температуре плавления. Такой металл не подлежит исправлению;
    • перегрев. При нагреве металла свыше температуры каления происходит его перегрев, в результате которого образуется крупная структура. Такой металл обладает повышенной хрупкостью. Исправляется при помощи отжига и новой закалки;
    • низкая твёрдость. Недостаточная твёрдость получается при низкой температуре нагревания, недостаточной выдержке при необходимой температуре и маленькой скорости охлаждения. Данный дефект легко исправить при помощи отжига и ещё одной закалки;
    • окисление и обезуглероживание, которое происходит при воздействии металла с воздухом и печными газами. Окисленный слой, окалина, наносит непоправимый вред производству, ибо такой дефект исправить нельзя. Чтобы избежать проблемы, необходимо использовать печи с защитной атмосферой.

    Закалка стали в условиях дома или дачи

    Иногда случается такое, что необходима термообработка металла дома или на даче. Это происходит, если купленный инструмент оказался недокаленным или вообще незакалённым. Часто возникает необходимость закалить ножик, топор или сверло. Конечно, хорошую закалку можно провести только в условиях производства, но мужчины-умельцы отлично умеют это делать и на обыкновенном костре. Последовательность домашней закалки:

    • готовим две ёмкости. В одну наливаем минеральное масло, в другую — воду;
    • также нужно подготовить инструмент, при помощи которого будем класть закаливаемый металл в костёр и вынимать из него. Для этой процедуры подойдут клещи;
    • далее разводим костёр и ждём когда образуются угли. На них и кладём металлический предмет, который нужно закалить;
    • следим за цветом углей и окраской пламени. Раскалённые угли имеют белый цвет. А пламя не должно быть белым. Малиновый цвет пламени — оптимальный для процесса закалки в домашних условиях. Белое пламя говорит о слишком высокой температуре внутри костра, и деталь наша может просто сгореть;
    • также необходимо следить, чтобы на металлическом изделии не появлялись чёрные или синие пятна, которые говорят о деформации металла в результате чрезмерного размягчения. А если металл стал белым, то такую деталь можно смело выкидывать.
    • как только металлический предмет нагреется до нужной нам температуры, вытаскиваем его и опускаем сначала в масло. Делаем это трижды, первый раз на три секунды. Каждый раз время увеличиваем на столько же. Опускаем и вынимаем резко;
    • далее опускаем металлический инструмент в ёмкость с водой и оставляем там до тех пор, пока он полностью не остынет.

    Детали или предметы, имеющие вытянутую форму в воду помещаем вертикально. Для оценки температуры закалки в костре используем таблицу цветов. Вместо костра можно использовать любую печку.

    Отпуск металла в духовке

    При необходимости закалённый предмет можно подвергнуть отпуску. Для этого его нужно поместить в нагретую до 300-320 градусов духовку и продержать там в течение часа. Затем вынуть и дать остыть на открытом воздухе.

    Проверка металла на наличие термообработки

    Перед тем, как начать каление, нам необходимо убедиться, что материал приобретённого нами инструмента не термообработан. Делаем проверку с помощью обыкновенного паяльника. Нагреваем инструмент и проводим им по интересующей нас металлической поверхности. Если паяльник прилипает к металлу, то значит ни о какой его термообработке не может быть и речи. Плавное прохождение паяльника по поверхности стали или отскакивание от неё говорят о том, что проверяемый нами предмет либо хорошо термообработан либо обработан слишком сильно. При отсутствии термообработки делаем её самостоятельно.

    Закалка ножа графитом

    Термическая обработка металла графитом хороша тогда, когда нужно закалить не весь предмет, а только его часть. У ножа — это кромка. Последовательность процесса термообработки ножа в домашних условиях:

    • острие ножа проверяем на твёрдость при помощи надфиля. Если металл легко стачивается, а надфиль издаёт глухой звук, значит нож не термообработан;
    • для данного процесса понадобится графит, который можно добыть из круглых батареек, взять стержни простого карандаша или воспользоваться графитовыми щётками генератора;
    • добытый графит превращаем в порошок;
    • в качестве источника питания используем сварочный аппарат постоянного тока. Выставляем на минимум;
    • делаем подложку из оцинкованного листа. На неё насыпаем графитовый порошок;
    • к подложке подсоединяем «плюс» сварочного прибора, а ручке ножа — «минус»;
    • далее лезвием ножа аккуратно водим по графиту так, чтобы оно не касалось подложки. А ещё следим, чтобы графит не воспламенился, иначе ножик наш будет испорчен;
    • при движении лезвия по графиту последний будет выдавать искры. Как только увидим, что остриё ножика нагрелось, процесс прекращаем. Приблизительное время закалки — не более 5 минут;
    • даём ножу остыть естественным путём, затем берём надфиль и проверяем твёрдость. Если звук, издаваемый надфилем при контакте с ножом звонкий, а остриё не поддаётся затачиванию, значит твёрдость лезвия высокая.

    Процесс закалки на производстве провести намного легче, чем дома. При необходимости можно попробовать закалить нужный предмет или инструмент «топорными» способами с применением подручных средств.

    Используемая литература и источники:

    • Поверхностные явления в металлах и сплавах / В.К. Семенченко. — М.: Гостехиздат
    • Сверхбыстрая закалка жидких сплавов. — Москва: Машиностроение
    • Статья на Википедии

  • Ссылка на основную публикацию
    Статьи c упоминанием слов:
    Adblock
    detector