Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 [ 60 ] 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103

имест частоту от 1000 до 10 ООО Гц при мощности 60- 1000 кВт, а ламповые генераторы - частоту до 100 ООО Гц и мощность от 5 до 220 кВт. Закалку при нагреве ТВЧ осуществляют на специальных установках, которые обычно механизированы и автоматизированы.

При больших скоростях нагрева превращение перлита в аустенит сдвигается в область высоких температур (см. рис. 68). Поэтому температура закалки при индукционном нагреве выше, чем при нагреве в печах, где скорость нагрева не превышает 1,5-3,0 °С/с. Чем больше скорость нагрева в районе фазовых превращений, тем выше должна быть температура для достаточно полной аустенитизации и получения при охлаждении оптимальной структуры (мелкокристаллический мартенсит) и максимальной твердости.

Так, при печном нагреве температура закалки стали с 0,4 % С составляет 840-860 °С, при индукционном нагреве со скоростью нагрева 250 °С/с 880-920 °С, а при 500 °С/с 980-1020 °С.

Охлаждающую жидкость (воду, эмульсию) для закалки обычно подают через душевое устройство - спрейер (рис. 96, б).

После закалки с индукционным нагревом изделия подвергаот низкому отпуску при 160-200 °С, нередко и самоотпуску. В этом случае при закалке охлаждение проводят не до конца, и в детали сохраняется некоторое количество тепла, нагревающего закаленный слой до температур отпуска.

Для поверхностной индукционной закалки применяют стали, содержащие 0,4-0,5 % С, которые после закалки имеют высокую твердость (HRC 55-60), сопротивляемость износу; они не склонны к хрупкому разрушению.

В последние годы в СССР получает распространение поверхностная закалка при глубинном индукционном нагреве. В этом случае глубина нагрева до надкритических температур больше, чем глубина закалки (прокаливаемость). Детали, имеющие тонкое сечение, нагреваотся насквозь. Глубина закалки, таким образом, определяется не глубиной нагрева, а прокаливаемостью стали. Поэтому для поверхностной закалки применяемая сталь должна прокаливаться на меньшую глубину, чем глубина

нагрева. После закалки на поверхности образуется мартенсит (HRC 60), а в сердцевине - сорбит или троостит, что значительно упрочняет ее. , Для глубинного нагрева используют специально разработанные стали пониженной и регламентированной прокаливаемости (РП). Это достигается ограничением содержания примесей (Si, Мп, Сг, Ni и др.), получением мелкого и устойчивого зерна аустенита, наличием в стали нерастворимых частиц A1N, TiC и др. Применяют стали пониженной прокаливаемости (55ПП), содержащей 0,55-0,63 % С и - 0,5 % примесей (Si, Мп, Сг, Ni и др.) и регламентированной прокаливаемости (47ГТ) (0,44-0,51 % С; 0,9-1,2 % Мп; 0,06-0,12 % Ti).

Необходимость нагрева на большую глубину требует невысокой концентрации энергии в зоне нагрева, поэтому удельная мощность составляет 0,05- 0,2 кВт/см, что меньше, чем в случае поверхностной закалки при поверхностном нагреве. Скорость нагрева в области температур фазовых превращений составляет 2-10 °С/с, время нагрева 20-100 с. Частота тока 2 500-10 ООО Гц.

После закалки с индукционного нагрева действительное зерно аустенита значительно мельче (баллы 10- 12), чем при обычной закалке с печным нагревом (баллы 7-8). Мелкое зерно получается вследствие большой скорости нагрева и отсутствия выдержки при нагреве.

При поверхностной закалке, в том числе и с глубинным нагревом, сильно повышается сопротивление усталостному разрушению. Предел выносливости повышается на 80-100 % при испытании образцов с надрезом и на 25-30 % при испытании гладких образцов.

Индукционный нагрев позволяет сократить длительность термической обработки, а следовательно, увеличить производительность труда; получить изделия без окалины, что снижает припуски на дальнейшую обработку, и уменьшить дес]юрмацию и коробление изделий в процессе термической обработки. Наряду с этим индукционная закалка создает условия для автоматизации процесса и обеспечивает возможность выполнения термической обработки непосредственно в поточной линии механической обработки без разрыва технологического цикла.

Закалка с индукционного нагрева находит широкое применение в промышленности. Более 500 наименований металлургического оборудования подвергается закалке при индукционном нагреве (например, различные шестерни, валики холодной прокатки, колеса и тормозные шкивы кранов, различные цилиндрические детали и т. д.).

Закалка с газопламенным нагревом. Этот способ закалки применяют для крупных изделий (прокатных валков, валов и т. д.). Поверхность детали нагревают газовым пламенем, имеющим высокую температуру (2400-3150 °С). Вследствие подвода значительного количества тепла поверхность изделия быстро нагревается до температуры закалки, тогда как сердцевина детали не успевает нагреться. Последующее быстрое охлаждение обеспечивает закалку поверхностного слоя. В качестве горючего применяют ацетилен, светильный и природный газы, а также керосин. Для нагрева используют щелевые горелки (имеющие одно отверстие в форме щели) и многопламенные.

Толщина закаленного слоя обычно составляет 2-4 мм, а его твердость HRC 50-56. В тонком поверхностном слое образуется мартенсит, а в нижележащих слоях троосто-мартенсит. Пламенная закалка вызывает меньшие деформации, чем объемная, и из-за большой скорости нагрева сохраняет более чистую поверхность.

Закалка при газопламенном нагреве достаточно широко применяется для упрочнения металлургического оборудования (валок коксовой дробилки, ролики для правки листов и шпунта, валки привода стана 500, шестерни рудного перегружателя и др.).

Поверхтстная закалка при нагреве лазером. Лазеры - оптические квантовые генераторы - позволяют получить очень высокую концентрацию энергии. Применение лазеров для термической обработки основано на трансформации световой энергии в тепловую. Закалка при нагреве лазером проводится при удельной мощности 10-5-10*Вт/см при времени воздействия на поверхность 10" с. Используются технологические лазеры импульсного и непрерывного действия При импульсном излучении воздействие осуществляется в точке, при непрерывном - в полосе шириной до 3 мм.

Поэтому для обработки поверхности необходимо передвигать (скандировать) луч с взаимным перекры-