ОБРАБОТКА ХОЛОДОМ В ТЕРМИЧЕСКОМ ПРОИЗВОДСТВЕ

 

Использование низких температур для воздействия на свойства различных материалов - сравнительно новая отрасль криогенной и холодильной техники.

К использованию холода в машиностроении специалисты пришли в резуль­тате анализа изменений, происходящих в различных материалах при длитель­ном воздействии на них низких температур. Такому воздействию детали машин и оборудования подвергаются как в низкотемпературных режимах эксплуата­ции. предусмотренных технологией, так к в условиях низких температур окру­жающей среды, например, в районах Крайнего Севера, Антарктиды

Установлено [12], что основные изменения свойств различных материалов с понижением температуры сводятся к увеличению прочности и износостойко­сти, к снижению ударной вязкости и уменьшению относительного удлинения. Так, при температуре жидкого азота (77 К) предел прочности большинства ме­таллов в 2...5 раз больше, чем при комнатной температуре, прочность некото­рых видов пластмасс увеличивается в 8 раз, стекла - в 12 раз.

В закаленной стали сохраняется остаточный аустенит, количество которо­го обусловлено химическим составом материала и режимом термической обработки. Целесообразность обработки холодом деталей из закаленных ста­лей определяется следующими соображениями [12]:

1. При охлаждении закаленных деталей до температур порядка 210...240 К продолжается процесс превращения аустенита в мартенсит. Этот процесс сопровождается увеличением объема и, следовательно, может вызвать де­формацию деталей и появление в них внутренних напряжений. Без такой обра­ботки процессы перекристаллизации могут происходить при эксплуатации в условиях Крайнего Севера, что приводит к повышенному износу деталей.

2. Присутствие остаточного аустенита в структуре закаленных деталей отрицательно влияет на физико-механические свойства, что приводит к по­нижению твердости и прочности материала деталей, ухудшению его тепло­проводности, магнитных характеристик

Наиболее эффективно влияние обработки холодом на инструментальные стали. Режущий инструмент из инструментальной стали отличается твердо­стью. износостойкостью; эти качества значительно ухудшаются при наличии остаточного аустеннта после закалки. Применение глубокого охлаждения быст­рорежущих сталей целесообразно для термической обработки тех видов изде­лий, у которых в процессе высокотемпературной закалки с отпуском может ис­портиться поверхность, а также инструмента сложной конфигурации. Обра- ботка холодом инструментов, изготовляемых из быстрорежущих сталей, более эффективна по сравнению с их обычной термической обработкой. Указанные стали сохраняют после закалки большое количество устойчивого остаточного аустеннта, полное превращение которого в мартенсит достигается лишь в ре­зультате проведения трехкратного отпуска. При охлаждении же таких инстру­ментов до температуры ниже 270 К достигается необходимый эффект.

Рассмотренные особенности влияния низких температур на механические свойства стальных деталей, а также опыт работы многих предприятий позво­ляют применять обработку холодом [12]:

- для улучшения режущих свойств и повышения износостойкости инстру­мента (в том числе инструмента из быстрорежущих сталей),

- для повышения твердости и износостойкости штампов, прессформ и кон­трольно-измерительных инструментов;

- для повышения твердости нержавеющих сталей с повышенным содержа­нием углерода, применяемых при изготовлении специального инструмента (например, хирургического).

- для улучшения качества поверхности стальных деталей, подвергаемых полированию и доводке (наличие на поверхностях этих деталей относительно мягких аустенитных участков препятствует получению однородной зеркальной поверхности):

- для восстановления размеров изношенного мерительного инструмента типа скоб и калибров путем повторной обработки холодом при более низкой температуре:

- для предупреждения образования трешин на поверхностях деталей при шлифовке.

-           для стабилизации размеров и формы прецизионных деталей

В основе процесса стабилизации также лежит превращение остаточного аустенита в мартенсит. Стабилизация размеров и форм точных деталей обычным способом, отпуском или старением, может привести к потере твердости мате- риала детали. При охлаждения таких изделий до температур 210…150 К их размеры и формы удовлетворительно стабилизируются. Особенно эффективно стабилизация размеров осуществляется при чередовании высокотемпературных методов обработки с низкотемпературными

Применение глубокого охлаждения приводит к сокращению продолжитель­ности производственного цикла термической обработки деталей и снижению расхода электроэнергии в результате уменьшения количества и длительности операций отпуска, старения и т. п.

Диапазон применяемых при охлаждении температур достаточно широк от 270 до 150 К. Охлаждение деталей проводят в специальных шкафах-криостатах в среде паров азота, или смеси спирта с двуокисью углерода, или в охлажден­ном воздухе. При этом требуется определенная выдержка их во времени с це­лью достижения необходимой температуры не только в поверхностных слоях, но и внутри детали.

Отрицательным моментом при воздействии низких температур на структуру материалов, применяемых в конструкциях холодильных машин и установок, являются внутренние изменения структуры, приводящие к разрушению под на­грузкой. Одна из причин хрупкого разрушения деталей - мартенситное превра­щение аустенита, которое приводит к увеличению объема и снижению ударной вязкости.

Хорошей ударной вязкостью обладает нержавеющая сталь 1Х18Н10Т с по­вышенным содержанием никеля и сплавы на основе алюминия, меди и титана. 'Эти материалы широко используются а различных элементах конструкций криогенной техники, работающих при низких температурах.

 

⇐ Предыдущая78910111213141516Следующая ⇒

Поделиться: