В нашей практике мы часто сталкиваемся с необходимостью найти режимы закалки той или иной стали, при этом не все ссылки (особенно после 24 февраля 2022г.) открываются, разные ресурсы содержат не полную информацию в разделе термообработка стали, используют разные единицы твердости... В итоге задача разбивается на поиск сайта с нужной сталью и достаточным количеством информации, перевод имеющихся единиц твердости в нужные... Кроме того, справочные данные для стали часто содержат только тот интервал твердостей, где их использование оптимально, например, 40Х13 определена в диапазоне 49-52 HRC. В то же время многие заказчики хотят видеть свои заготовки полностью перекристаллизованными и с твердостью 28HRC. Нам пришлось экспериментально определять параметры отпуска для областей твердостей, не входящих в справочники.
Наши коллеги говорят что этим калькулятором мы испортим себе карму, так как есть огромное количество подразумеваемых знаний, без которых закаливающего подстерегают различные трудности. Ниже мы попытаемся описать их хотябы примерно и тем не менее не оставим попыток упростить жизнь горячим людям в термичке...
Мы решили обобщить свой опыт и сделать для термистов единый и удобный калькулятор режимов закалки, который отвечает на все основные вопросы термистов. В этом калькуляторе мы не вносили данных о закалке спецсталей на бейнит, изотермической закалке, хотя с этими вопросами также регулярно сталкиваемся. Такие вопросы мы решаем в индивидуальном порядке.
Этот калькулятор заточен на подбор режимов для закалки стали на мартенсит. Вы указываете марку стали и ее толщину, а также требуемую точность. Наша компания, как, наверняка, и Ваша - клиентоориентированны. Но клиент не всегда прав, часто требования чертежей заказчика основаны на субъективном представлении конструктора о стали (5ХНМ это круто, дайте 65 HRC). Поэтому калькулятор сообщит Вам, если требования к стали по твердости являются нереалистичными. Клиент всегда прав, но физика все равно возьмет свое. Для удобства под технологической картой закалки выводится график зависимости твердости от температуры отпуска, где вы визуально можете сразу определить, чего разумно хотеть от этой стали.
Отдельно оговоримся, что толстые детали прокаливаются хуже и твердость в толстых деталях по мере приближения к сердцевине падает (тепло из середины детали самоотпускает сердцевину). В то же время на поверхности сталь подвержена обезуглераживанию, что ведет к резкому снижению ее твердости, поэтому самый твердый участок будет залегать на глубине 0,5-2мм детали. Поэтому для получения нужной твердости деталь нужно зачистить, а лучше зашлифовать.
Измерение твердости важно проводить так, чтобы пружинные свойства формы детали не сказывались на измерении, чтобы обе ее стороны были зачищены от окалины, песка и мусора.
В рамках этого продукта мы не сможем передать Вам большой кусок своего опыта - что, если Вы по нашей рекомендации закалили 40Х на масло, а твердость только 32HRC вообще без отпуска (на самом деле у вас Сталь 45, ее надо калить на воду и кто заплатит за перекалку - риторический вопрос) и т.п. Мы исходим из того, что Вы, как и мы, придерживаетесь требований осуществления входного контроля и сталь соответствует заявленной марке (для этого перед обработкой на предприятии образец стали передают на хим. анализ).
Важное уточнение по высоколегированным сталям - они, бывают, трещат не только при остывании в процессе закалки, но и при нагреве, поэтому такие стали кладут в печь при температуре не выше 700 оС и греют вместе с печью до температуры закалки. Кроме того, нужно учитывать теплопроводность стали, некоторые марки выгреваются дольше других... этим можно принебрегать при деталях маленьких размеров и простой формы, но на сложных деталях нужно соблюдать!
Отдельно стоит оговориться, что не только твердость является параметром, который отражает качество закалки, контролируют, прежде всего, предел текучести и ударную вязкость. В этом случае, для получения нужных характеристик береться образец металла из данной партии стали (плавки) и данной штамповки и для него подбираются точные условия термообработки - калят образцы Гагарина и Менаже. Образцы Гагарина разрывают на разрывной машине - измеряют предел текучести, а образцы Менаже ломают на копре - измеряют ударную вязкость. Это именно ударная вязкость отвечает за хрупкость ШХ15 после закалки, за отпускную хрупкость. Механизм тут такой, что зерна остаточного аустенита, не разложившиеся при остывании детали, вносят напряжение и изьян в металлическую решетку. Для их устранения полезно охлаждать деталь как минимум в ледяной воде, а лучше всего в жидком азоте, после чего остаточный аустенит разлагается, и тоже образуются локальные напряжения в структуре металла, но их можно снять отпуском. Поэтому устранение остаточного аустенита нужно проводить сразу после закалки, перед отпуском.
Для обеспечения точности измерения твердости правильно использовать образцы - свидетели, сделанные из того же куска металла, что и деталь, но их форма позволяет удобно измерять их твердость, не травмируя металл детали. Не на всех поверхностях детали можно оставлять точки от твердомера, например, сосуды под давлением даже от одной точки твердомера на поверхности становятся браком.
О поводках: закаленный и некаленый метал отличаются друг от друга пространственной структурой расположения атомов примесей по отношению к основному материалу. Для углеродистой стали это твердый раствор углерода в железе, хотя таких вариантов очень много (олово в меди и т.п.). Именно наличие хотя бы двух элементов в металле и дает возможности закалки. Обладая разной пространственной структурой и одинаковым химическим составом эти состояния подобны изомерам в органической химии, но они характеризуются разной внутренней энергией, соответственно для их превращения они выделяют или поглощают энергию и даже обладают разной плотностью. И именно это свойство ведет к поводкам. Плотность закаленной стали несколько меньше некаленой. Образование мартенсита происходит в низком диапазоне температур - 220 оС и ниже, теперь представим себе заготовку переменного сечения - ёё толстая часть остывает медленно, а тонкая быстро - плотность детали в тонкой уже поменялась, а в толстой еще нет и деталь начинает растягивать.... или же мы охлаждаем одну сторону плиты быстрее другой - тогда плита сгибается в более холодную сторону, ведь есть же еще и температурный коэффициент расширения стали и у каждого состояния он свой! Именно поэтому многие хорошие стали нужно охлаждать не быстрее определенной скорости, чтобы внутренние напряжения, возникающие в них, не разорвали деталь на части.... поэтому хорошие стали на воду калить нельзя... И чем сложнее и замысловатее форма изделия, тем аккуратнее нужно относиться к резким перепадам температуры. Поэтому плиты стараются окунать в масло вертикально, валы - подвешенными с направлением оси вертикально, ножи - вертикально, исключая движение в бок - поскольку нож ведет мгновенно, ведь он тонкий.
Наш калькулятор не является законченным продуктом, мы постоянно совершенствуем и обновляем его. На сегодняшний момент с его помощью можно работать со следующими сталями:
Сталь 45, 40Х, 40Х13, 20ХН3А, 65Г, 60С2А, 30ХГСА, 30ХГСН2А, 35ХГСА, 35ХГСН2А, 14Х17Н2, 95Х18, Х12МФ, Х12, У8, У9А, У10, У12А, ШХ15, ХВГ, 9ХС, 38ХМЮА, 20Х13, 30Х13, 20Х1М1Ф1ТР, 50Х13, 4Х4МФС, 4Х5МФС, 5ХВ2С, 5ХНМ, 6ХВ2СФ, 12Х13, 25Х13Н2, 13Х11Н2В2МФ, 3Х2В8Ф, 40, 35, Р6М5, Р18
Если Вы не нашли нужную сталь - свяжитесь с нами и мы не только найдем режимы, но и внесем их в калькулятор, чтобы впредь Вам было удобно им пользоваться! Работайте, коллеги!