4.3. Расчет режима то

4.3.1. Температуры нагрева

Закалкой называется операция термической обработки, состоя­щая из нагрева до температур выше верхней критической точки A_C3 для доэвтектоидной стали и выше нижней критической точки А_С1.

Температура нагрева детали « Шестерня коническая» стали 45 под полную закалку составляет 800-820°С. Структура стали 45 при температуре нагрева под закалку – аустенит, после охлаждения со скоростью выше критической – мартенсит. Если нагреть выше этой температуры мелкие зерна аустенита начинают соединяться между собой и чем выше температура нагрева, тем интенсивнее увеличиваются размеры. Крупнозернистая структура ухудшает механические свойства стали. Поэтому для получения необходимых эксплуатационных свойств закалку шестерен необходимо проводить от 820°С.

Выбор охлаждающей среды зависит от марки стали, величины сечения детали и требуемых свойств, которые должна получить сталь после закалки. Стали с содержанием углерода от 0,3 до 0,6% обычно охлаждают в воде, а с большим содержанием углерода - в масле. Закалка - не окончательная операция термической обработки, так как после ее стали становится не только прочной и твердой, но и очень хрупкой, а в поковке возникают большие закалочные напряжения. Эти напряжения достигают таких значений, при которых в поковках появляются трещины или детали из этих поковок разрушаются в самом начале их эксплуатации. Поэтому для уменьшения хрупкости, внутренних закалочных напряжений и получения требуемых прочностных свойств стали после закалки поковки подвергают отпуску.

Отпуск состоит в нагревании закаленной стали до температуры ниже Ас1 (см. рисунок), выдержке при этой температуре некоторое время и быстрого или медленного охлаждения, как правило, на воздухе. В процессе отпуска в металле структурных изменений не происходит, однако уменьшаются закалочные напряжения, твердость и прочность, а пластичность и вязкость увеличиваются. В зависимости от марки стали и от предъявляемых к детали требований по твердости, прочности и пластичности применяют следующие виды отпусков.

Высокий отпуск состоит в нагреве закаленной детали до температуры 450...650°С, выдержке при этой температуре и охлаждении. Углеродистые стали охлаждаются на воздухе, т.к при таком отпуске почти полностью ликвидируются закалочные напряжения, увеличивается пластичность и вязкость, хотя заметно уменьшается твердость и прочность стали. Закалка с высоким отпуском по сравнению с отжигом, создает наилучшее соотношение между прочностью стали и ее вязкостью. Такое сочетание термообработки называют улучшением

4.3.1. Расчет времени нагрева

Время нагрева с точки зрения ТО закалки и отпуска производиться с помощью определенных коэффициентов учитывающие толщину детали, и продолжительность нагрева на 1 мм диаметра изделия и коэффициента распределение. При расчете продолжительности нагрева следует принимать во внимание способ укладки изделий. Детали располагаться на поддоне печи, с размерами рабочего пространства 400*800 *250, вплотную друг с другом, коэффициент расположения К_расп= 2. На подовою поверхность помещается 8 деталей.

800

Рис. 21. Схема расположение детали

« Шестерня коническая»

Таблица 16

Нормы продолжительности нагрева стальных изделий [5]

Наименование агрегата	Температура нагрева, °С	Продолжительность нагрева на 1 мм диаметра изделия, с
		Из углеродистой стали	Из легированной стали
Пламенная печь	800-900	60-70	65-80
Тоже при упаковке изделий в ящики	800-900	90-100	120-150
Электропечь	770-820	60-65	70-75
	820-880	50-55	60-65
Соляная ванна	770-820	12-14	18-20
	820-880	12-14	16-18
	1240-1310	6-8	8-10
Свинцовая ванна	770-820	6-8	8-10
	820-880	5-7	7-8

Время нагрева для нормализации будет равно:

τ_н= (D₁+К_выд)*К_укл= (30+50)*2=160мин=2,30ч

где, D₁ – максимальный размер по сечению, мм;

К_выд - коэффициент нормы продолжительности нагрева стальных изделий;

К_укл – коэффициент расположения изделия.

Для отпуска время нагрева рассчитывается по той же формуле.

τ_н= (D₁+К_выд)*К_укл= (60+30)*2=180мин=3ч

Таблица 17

Зависимость коэффициента продолжительности нагрева К_РАСП от расположения деталей в печи (d - диаметр или сторона квадрата)