Термообработка стали 45

Термообработка стали – одна из ключевых операций в металлообработке и машиностроении. Закаливание РС 45 в значительной степени улучшает прочностные показатели металла, повышая возможности его применения. При соблюдении технологии закалку можно произвести и в домашних условиях. К примеру, подобная обработка ножа повышает его прочность в 3-4 раза.

Изменения структуры металла

Нагрев специальной конструкционной стали 45 до уровня аустенизации подразумевает изменение структурной решетки. Из объемно-центрированной она переходит в гранецентрированную. Соответственно происходит и перемещение углерода, элементы которого способствуют укреплению новой структуры металла.

В ходе охлаждения атомы углерода замедляются и остаются в новой решетчатой структуре, насыщая ее и формируя внутреннее напряжение. Решетка становится тетрагональной, ориентированной в одном направлении.

Одновременно с этим образуются мелкие игольчатые структуры – мартенсит. Именно он в сочетании с аустенитом придает обработанной стали прочностные характеристики и улучшенные свойства. 

Термообработка металла

Термообработка стали 45 осуществляется с соблюдением определенных режимов. Технология подразумевает следующие процессы:

• отжиг;
• нормализация;
• старение;
• закалка и отпуск.

Последний процесс также зависит от ряда сопутствующих факторов:

• температурный режим;
• интенсивность увеличения температуры;
• длительность воздействия высокой температуры на металл;
• длительность и интенсивность охлаждения.

Каждый показатель напрямую влияет на итоговые характеристики заготовки.

Закаливание стали

Закалка металла подразумевает его нагрев до критической температуры с последующим быстрым охлаждением. Процесс повышает прочность заготовки по оценке HRC, одновременно улучшаются эксплуатационные свойства и снижается пластичность.

Нагрев и охлаждение металла напрямую зависит от содержания углерода и легирующих присадок. Весь процесс должен осуществляться в соответствии с утвержденным регламентом. Только в этом случае можно гарантировать получение требуемого результата.

Охлаждение металла осуществляется быстрым темпом – это позволяет избежать преобразования аустенита в сорбит или троостит. Для этого могут использоваться специальные охлаждающие жидкости.

Ток высокой частоты

Воздействие тока высокой частоты (ТВЧ) позволяет осуществить поверхностную закалку до более высокой температуры. Такая методика основана на двух ключевых факторах:

• нагрев металла осуществляется за короткий промежуток времени, обеспечивая переход перлита в аустенит;
• переход осуществляется в сжатые сроки под воздействием высокой температуры.

Для сравнения нагрев в печи осуществляется со скоростью в 2-3°С в секунду до температуры в 840-860°С. Под воздействием ТВЧ скорость составляет 250°С в секунду до 880-920°С. По необходимости используют режим с нагревом в 500°С за секунду до 980-1020°С. 

Несмотря на более высокую итоговую температуру перегрева металла не происходит. Это обусловлено сокращенным временем обработки металла, что не влияет на его решетчатую структуру.

Нагрев металла

Заготовку из стали разогревают в печи. В ряде случаев используют предварительный прогрев по одному из следующих процессов:

• нагрев в печи с температурой в 400-500°С;
• применение специальных соляных ванн с двумя-тремя погружениями по 2-4 секунды.

В обоих случаях важным условием соблюдения технологии выделяют равномерный прогрев всей детали. Учитывают и время ее нахождения под воздействием температуры.

Защитные меры

Термическая обработка подразумевает постепенное выгорание углеродных соединений и формирование налета окалины. Чтобы предотвратить ухудшение технических свойств металла в ходе закалки используют специальные газы. В печь с герметичной камерой и термообработкой посредством соответствующего генератора закачивают аммиак или метан.

Если такая печь не используется, применяют герметичную тару. В нее предварительно засыпают чугунную стружку, которая и предотвращает выгорание углерода.

Обработка металла в соляных ваннах также подразумевает защиту от окисления. Для сохранения нужного уровня углерода ванна дважды в сутки раскисляется борной кислотой, кровяной или бурой солью. Если температура обработки варьируется в пределах 760-1000°С, раскислителем может выступать древесный уголь.

Применение охлаждающих жидкостей

Чаще всего для охлаждения металла используется вода. Для получения нужных характеристик в нее могут добавлять определенные соли или соду. Закалка стали не допускает использование проточной воды. Рекомендуемая температура – 20-30°С. 

Для деталей сложной формы из специальной конструкционной стали используют 5%-ный раствор каустической соды при температуре 50-60°С. Закалка в этом случае осуществляется в помещении с наличием вытяжной вентиляции. 

Закалка высоколегированной стали производится также и с применением минеральных масел. Смешивание масла и воды не допускается, это может привести к появлению трещин. Для масляных ванн требуется соблюдение следующих предписаний:

• принимаются меры для предотвращения воспламенения масла;
• охлаждение металла маслом подразумевает выделение вредных газов, что и требует наличие вытяжки;
• при интенсивном использовании масло теряет свои охлаждающие свойства.

В результате масляного охлаждения на металле образуется соответствующий налет.

Отпуск стали 45

В зависимости от требуемой температуры отпуск стали 45 осуществляется:

• в печи с принудительной вентиляцией;
• в специальной ванне с раствором селитры;
• в масляной ванне;
• в расплавленной щелочи.

Температура зависит от марки стали. Сама процедура обеспечивает изменение структуры металла, снижает его напряжение и незначительно ослабляет твердость.

При закалке и отпуске стали в домашних условиях обязательным условием становится выполнение технических предписаний и техники безопасности. После осуществления всех процессов деталь подлежит проверке.