Закаляването на квадратна или правоъгълна тръба изглежда като една единствена операция отвън - нагрейте я, пуснете я в течност, извадете я силно. При производството това е поредица от отделни решения и грешка при всяко едно от тях се проявява или като огъната тръба, неравномерно отчитане на твърдостта или пукнатина, която никога не е била видима, докато частта не се повреди при експлоатация. Това е обобщение на контролните точки, които всъщност решават резултата, извлечено от производствената практика, а не от таблицата с механични свойства на класа.
Защо ориентацията на нагряване определя дали една тънка тръба излиза права?
Тънка тръба, нагрята хоризонтално, независимо дали в камерна пещ или баня, се увисва леко под собственото си тегло в момента, в който достигне температура и губи твърдост - стоманата губи значителна част от модула на еластичност при стайна-температура много преди да достигне типичната температура на втвърдяване, а дълъг неподдържан участък ще се огъне измеримо дори само под собственото си тегло.Вертикалното окачване на тръбата в пещ със солна баня или яма-тип пещ премахва напълно този момент на огъване- тръбата виси под аксиално напрежение, вместо да лежи върху хоризонтален участък, така че няма собствено-огъване на теглото, което да се коригира след това.
Това има най-голямо значение за съотношенията дължина-към-напречно-сечение, където хоризонталните опорни точки иначе биха били далеч една от друга спрямо твърдостта на сечението. Късата, набита част толерира хоризонтално нагряване без особени последствия; дълга тръба с тънки-стени не го прави. Решението за ориентация на нагряване трябва да бъде взето спрямо тънкостта на конкретната тръба, а не да се прилага като политика на пещта за пещ.
Как трябва да се подредят и разпределят{0}}натоварванията на пещта със смесен размер?
Пещите рядко работят с един размер на част в производствения обем. Когато секции с различен размер на напречно-сечение споделят натоварване на пещта,по-малките секции трябва да седят към външния край на камерата на пещта, а не заровени във вътрешността- те достигат температура по-бързо, защото имат по-малко маса за нагряване и ако са разположени за лесно отстраняване, могат да бъдат изтеглени и охладени веднага щом достигнат температура, без да се нарушават по-големите парчета, които все още се нагряват.
Практическата последица от тази грешка е ясна: ако малки и големи части се смесят без план за премахване, или малките части се прегряват, докато чакат големите, или големите части се издърпват рано и се охлаждат под-температура.Както големите, така и малките части трябва да се определят във времето и да се отстраняват отделно, като натоварването на пещта е физически подредено така, че да направи това разделяне възможно, а не импровизирано на вратата на пещта.
Защо теглото на заряда трябва да съответства на мощността на пещта?
Пещта има фиксирана топлинна мощност. Заредете го над това, което тази мощност може да издържи, и температурата на пещта спада, когато се въведе заряд - пещта трябва да отдели време за възстановяване до зададената точка, преди частите действително да започнат да се нагряват с желаната скорост.Извънгабаритният заряд не просто отнема повече време за загряване; това също означава, че частите остават при по-ниска-от-предвидената температура за по-дълго време, което променя поведението на аустенизиране по начини, които е трудно да се коригират след факта.
Практическото правило е зареждането да се оразмери според действителната номинална мощност на пещта, а не към обема на нейната камера - пещта често може физически да побере повече материал, отколкото може да загрее с предвидената скорост. Когато по-тежкият заряд е неизбежен, времето за нагряване трябва да се удължи, за да се компенсира първоначалното понижение на температурата и това удължаване трябва да бъде вградено в плана на процеса, вместо да се открива чрез издърпване на част с под-температура.
Как трябва да се избира температурата на охлаждане в рамките на обхвата на степента?
Повечето марки стомана определят температурен диапазон на закаляване, а не едно число и изборът в рамките на този диапазон трябва да следва средата за закаляване, а не да бъде фиксиран независимо от това в какво се охлажда частта.Охлаждането с вода или солена вода изтегля топлината достатъчно бързо, така че долната граница на температурния диапазон обикновено е достатъчна- преминаването към горната част на обхвата в допълнение към вече-сериозното охлаждане увеличава риска от напукване и изкривяване, без да добавя значимо предимство на твърдостта.Закаляването с масло или разтопена-сол премахва топлината по-нежно, така че обикновено се използва горният край на диапазоназа да сте сигурни, че по-бавната скорост на охлаждане все още достига пълна дълбочина на втвърдяване.
Това е средно{0}}съвпадащо решение и третирането му като едно фиксирано число, независимо от това в каква течност влиза частта, е един от най-честите източници на непоследователни резултати за твърдост между две партиди, обработени на хартия по една и съща спецификация.
Какво контролира времето за прехвърляне при двойно-средно (прекъснато) охлаждане?
Двойно-средно охлаждане - първо вода или солен разтвор, последвано от масло или разтопена сол - се използва специално за получаване на бързата първоначална скорост на охлаждане, необходима за избягване на перлитна трансформация, като същевременно се избягва рискът от напукване от пренасянето на тази бърза скорост на охлаждане през целия диапазон на мартензитна трансформация.Времето на престой в първата среда следва същата температура-и-логика на сечението, използвани за единично-закаляване на средата; прехвърлянето между медиите е частта, която се нуждае от отделен контрол.
Това прехвърляне трябва да отнеме приблизително 0,5 до 2 секунди- достатъчно дълго, за да премести частта, без да я изпусне, достатъчно кратко, за да няма време повърхността да възстанови температурата (рекалесценция), преди да влезе във втората среда. Бавният трансфер проваля целта на първата среда, като позволява на повърхността да се затопли отново, преди да започне вторият етап на охлаждане; твърде рязкото прехвърляне крие риск от механичен удар на част, която вече е на етап трансформация на втвърдяване. Времевата линия по-долу показва къде се намира този трансфер спрямо началната (Ms) и крайната (Mf) точки на мартензита, около които е изградена цялата последователност.
Как да защитите повърхността от окисляване и обезвъглеродяване по време на нагряване?
Нагряването на стомана на открито при температура на втвърдяване прави две неща на повърхността едновременно: кислородът реагира с повърхността, за да образува котлен камък, а въглеродът дифундира от повърхностния слой по-бързо, отколкото може да бъде възстановен, оставяйки обезвъглеродена обвивка с по-ниско съдържание на въглерод - и следователно по-ниска постижима твърдост - от сърцевината.За повърхности на тръби, където това не може да се толерира, нагряването трябва да се извършва в правилно поддържана пещ със солна баня или пещ със защитна-атмосфера, като и двете ограничават излагането на повърхността на свободен кислород.
Когато нито едно от тях не е налично, все пак може да се използва пещ за съпротивление на въздух-атмосфера, но само при наличие на защитни мерки - пакетно покритие, анти-съединение за окисление или жертвена обвивка -, тъй като нагряването на открито без каквато и да е защита ще обезвъглероди повърхностния слой до дълбочина, която зависи от времето и температурата, и тази дълбочина е трудно да се предскаже с точност без специфично изпитване на процеса.
Защо тръбата трябва да се движи, а не да се върти, по време на потапяне?
След като вертикално окачена тръба влезе в охлаждащата среда,трябва да се движи с малки, контролирани движения нагоре-и-надолу, вместо да се оставя да се люлеестрана на страна. Люлеещото се движение създава неравномерен локален поток на охлаждащата среда срещу различни страни на тръбата, докато се движи през течността, което охлажда тези повърхности с различни скорости - и неравномерната скорост на охлаждане около напречното-сечение е пряк фактор за изкривяване и дисбаланс на остатъчното напрежение между повърхностите.
Контролираният вертикален ход, напротив, поддържа потока на охладителната среда относително равномерен по целия периметър на секцията, докато работи през течността, което е целият смисъл на преместването на частта изобщо - възбуждането е там, за да премахне парната обвивка, която иначе би се образувала срещу неподвижна повърхност и да забави неравномерно скоростта на охлаждане, а не да премести частта около резервоара.
Как се постига по-висока локална твърдост на определен участък от тръбата?
Някои части се нуждаят от по-висока твърдост на едно място - износваща се повърхност, опорна зона на лагера -, отколкото надеждно постига самото охлаждане в насипно състояние, обикновено защото масата или геометрията на този участък изтеглят топлината от тази специфична зона по-бавно по време на обикновено охлаждане чрез потапяне.Решението е да запазите цялата част потопена както обикновено, но да насочите допълнително пръскане от охлаждаща течност специално към зоната, която се нуждае от по-бърза локална скорост на охлаждане, по-скоро върху пълното потапяне, отколкото вместо него.
Това е целенасочена добавка, а не заместител на правилното цялостно закаляване - останалата част все още се нуждае от стандартната последователност на потапяне, за да достигне собствената си необходима твърдост и да избегне достатъчно сериозно несъответствие на твърдостта, за да въведе собствена концентрация на напрежение на границата между зоната на пръскане и останалата част от секцията.
Какви луфтове са от значение вътре в пещ за солна баня?
Пещите със солна баня се нагряват чрез електрическо съпротивление между електродите, потопени в разтопената сол, и част, разположена твърде близо до електрод, поема локално прегряване от пътя на концентрирания ток в близост до този електрод - нагряването не е напълно равномерно през обема на ваната и близостта до електрода е мястото, където тази не-еднородност е най-силна.Работно разстояние от най-малко 50 mm от електродите е практическият минимум за избягване на този локализиран ефект.
Същата логика на хлабината важи и за два други измерения вътре в пещта: разстоянието от стената на пещта и дълбочината на потапяне под течната повърхност на банята - и двете също трябва да бъдат поне 50 mm. Част, разположена близо до стената или твърде близо до повърхността на течността, е изложена на различна топлинна среда от правилно центрираната във ваната и тази разлика се проявява като непостоянна твърдост или изкривяване между иначе идентични части, обработени на различни позиции в рамките на едно и също натоварване.
Защо степенуваното (закаляване) охлаждане повишава леко температурата на охлаждане?
Постепенното закаляване -, наричано още закаляване -, задържа детайла при температура точно над началната точка на мартензита, вместо да продължи направо до стайна температура, което позволява на температурата да се изравни през секцията, преди крайната трансформация да се случи по-равномерно.Повишаването донякъде на температурата на охлаждане при аустенизиране за този процес повишава стабилността на задържания аустенит, намалявайки тенденцията този аустенит да се разлага в перлит по време на етапа на изотермично задържане, вместо да се трансформира чисто в мартензит, след като детайлът продължи да се охлажда.
Това е умишлено отклонение от-избора на съответстваща температура на средата, описан по-рано - степенуваното закаляване е отделен процес със собствена температурна логика, движен от стабилността на аустенита по време на задържане, а не от интензивността на охлаждане на една среда.
Всеки тип стомана влиза ли в пещта по един и същи начин?
Конструкционните и обикновените въглеродни стомани понасят да бъдат зареждани директно в пещ вече при температура на охлаждане или дори 20 до 30°C над нея, без етап на предварително нагряване - съдържанието им на сплав е достатъчно ниско, че термичният шок и растежът на зърната по време на бързо нагряване не са големи проблеми.Високо{0}}въглеродните и високо-легираните стомани са различен случай: зареждането им директно в гореща пещ рискува неравномерно термично разширение в участъка и прекомерен растеж на зърната в по--матрицата на сплавта.Тези степени трябва първо да се загреят предварително до около 600°C, след което да се повишат до крайната температура на охлажданевъв втори етап, давайки време на секцията да се изравни, преди да бъде избутана през по-високия-температурен диапазон, където рисковете са по-големи.
Третирането на всеки тип стомана с една и съща практика за директно-зареждане е често срещан пряк път при по-малки операции и именно при високо-въглеродните и високо-легираните класове този пряк път създава проблеми, които структурната въглеродна стомана никога не би показала.
Как изискването-за дълбочина на кутията променя избора на температура за охлаждане?
Когато една тръба се нуждае от дълбоко закалена обвивка - дебела секция, носеща натоварване от износване през по-голямата част от нейното напречно-сечение -, малко по-висока температура на охлаждане в рамките на допустимия диапазон на марката поддържа по-дълбока дълбочина на втвърдяване. Когато се изисква само плитък закален слой, по-ниска температура в рамките на обхвата е по-добрият избор, тъй като ограничава ефекта на втвърдяване до по-близо до повърхността и намалява риска от крехкост на сърцевината и изкривяване, който идва с аустенизирането на по-голяма част от сечението, отколкото приложението действително се нуждае.
Това е трета, независима ос за избор на температура наред с-съответстващата логика и степенуваната-логика на охлаждане, описана по-горе - случай-изискване за дълбочина, охлаждаща среда и тип процес (единична-среда срещу степенувана) всеки може да тласне избора на температура в различна посока и окончателният избор трябва да съгласува и трите с действителните експлоатационни изисквания на детайла.
Какви условия на охлаждане са необходими за постоянни резултати?
Самата охлаждаща среда трябва да бъде чиста и температурно-контролирана, за да се държи предвидимо.Масло, остатъци от сапун или друго замърсяване във водата за охлаждане променя непредсказуемо охлаждащите характеристики- замърсената вана може да образува неравномерно парно покритие върху повърхността на детайла, забавяйки скоростта на охлаждане по начин, който е труден за откриване, докато резултатът от твърдостта отново не стане постоянен.Температурата на водата обикновено трябва да остане под 40°C, а температурата на маслото под 80°C- и двете среди губят интензивността на охлаждане, докато се затоплят, и баня, която е пропълзяла над предвидената си температура чрез многократна употреба без охлаждане, ще охлади прогресивно по-малко агресивно, отколкото е проектиран процесът.
