Термообработка стали 40X

Воздействие высокой температуры на определенные материалы позволяет изменить или улучшить их эксплуатационные характеристики. Термическая обработка стали повышает твердость ее поверхности. Процедура выполняется с учетом особенностей выбранного металла – в зависимости от состава будут отличаться и определенные показатели при воздействии.

В некоторых случаях закаливание стали можно выполнить и самостоятельно. Однако важно учитывать, что данный металл относится к труднообрабатываемым. Для работы с ним требуется специальное оборудование и значительный нагрев. Подобную обработку можно рассмотреть на примере стали 40Х.

Обработка 40Х

Технология закаливания стали определенного типа напрямую зависит от ее состава и физических характеристик. Для корректного расчета обращают внимание на следующие показатели:

тип 40Х относится к легированной группе, что подразумевает наличие большого количества примесей, способных влиять на изменение технических характеристик при закаливании;
в промышленном производстве данный тип металла используется при изготовлении осей и валов, штоков, оправок, реек, болтов, шестеренок и других комплектующих;
до термической обработки показатель твердости составляет HB 10-1=217 Мпа;
критические точки c1=743, Ac3(Acm)=815, Ar3(Arcm)=730, Ar1=693 определяют, когда закаливание начинает негативно воздействовать на характеристики металла;
при температуре отпуска 200°С показатель HB равен 552.

Тип стали 40Х указывает на наличие 0,4% углерода и 1,5% хрома, ГОСТ 4543-71.

Процедура закаливания

Закаливание стали – непростой процесс, требующий внимания к температуре воздействия. Металл нагревается до определенного значения, для 40Х оно составляет 800°C. Именно данная процедура осложняет закаливание в домашних условиях. После нагрева требуется определенное время для выдержки. Порядок охлаждения можно узнать из соответствующих таблиц.

В результате нагрева, выдержки и резкого охлаждения в воде уменьшается пластичность стали и повышается ее твердость. Итоговый результат напрямую зависит от следующих показателей:

скорость разогрева;
длительность выдержки;
скорость охлаждения.

При закаливании в домашних условиях учитывают температуру обработки металла и время охлаждения.

Для нагрева часто используют метод ТВЧ – воздействие тока высокой частоты, что позволяет достичь нужной температуры за короткое время. Однако для домашних условий такой способ применяется редко.

На примере болта М24 закаливание стали 40Х осуществляется следующим образом:

разогрев электропечи до 860°C, процесс занимает примерно 40 минут;
аустенизация (термообработка) занимает 10-15 минут, ориентируются на равномерный желтый цвет металла;
завершает закалку охлаждение детали в ванне с водой или иной жидкостью.

Определить точно момент, когда нужно переходить к охлаждению металла крайне сложно не только в домашних, но и в промышленных условиях. Проведенные исследования показали, что на один миллиметр требуется до 1,5-2 минут воздействия в электропечи. Превышение подобного показателя приводит к перегреву металла.

Твердость заготовки определяется по методу Роквелла. Отпуск или закаливание измеряется посредством обозначения HRC. Последняя буква добавляется к стандартному обозначению HR и подразумевает применение алмазного конуса с углом в 120 градусов.

Отпуск и нормализация

Отпуск осуществляется сразу после закаливания во избежание появления трещин. Для этого изделие нагревается до температуры ниже критической, после чего определенное время оно выдерживается и затем охлаждается. Такая процедура улучшает пластичность металла за счет устранения напряжения и хрупкости.

Термообработка данного типа осуществляется по одному из трех вариантов:

низкий отпуск подразумевает нагрев до 250°C, выдержка и охлаждение осуществляется на воздухе, применяется для снятия напряжения без значительной потери твердости;
при среднем отпуске металл нагревают до 500°C, метод применяется при изготовлении пружин, рессор и некоторых инструментов за счет значительного повышения вязкости заготовки;
высокий отпуск нагревает деталь до 600°C, что приводит к распаду мартенсита и образованию сорбита с оптимальным сочетанием вязкости и прочности, методика используется при изготовлении деталей под ударные нагрузки.

Среди вариантов термообработки также распространена и нормализация. Процесс подразумевает разогрев металла до критической температуры, после чего выдержка и охлаждение осуществляется на открытом воздухе. В результате металл получает мелкозернистую структуру, повышая пластичность и ударную вязкость.