Файл: Фрумин Е.И. Нагрев стали в синтетических шлаках.pdf

холоднокатаной высокоуглеродистой ленты длиной по 70 мм, толщиной 0,8 мм и шириной 20 мм нагревали на подвеске в расплаве солей и шлаков в течение 15 сек, затем переноси­

64

В крышке и дне имеются отверстия для циркуляции воз­ духа.

На рис. 52 представлена зависимость содержания угле­ рода в ленте от времени выдержки при температуре 800° С. Изменение содержания углерода в фольге служит показате­ лем кислородопроннцаемости пленки, характеризует ее способность защищать нагретую сталь на воздухе. При на­ греве в атмосфере воздуха (кривая 1) содержание углерода в течение 40 мин в фольге без какой-либо защитной пленки падает от 1,33 до 0,29%. Образцы, покрытые пленкой соли, характеризуются резким падением содержания углерода; хлористый барий служит несколько более надежной защи­ той, чем хлористый натрий. Следует отметить, что соли активно разъедают поверхность стали — через 10 мин фольга полностью разрушается. В образцах, покрытых пленкой шлака АН-ШТ1, уменьшение содержания углеро­ да весьма незначительно (кривая 2): в течение 40 мин от 1,33 до 1,2%.

Таким образом, пленка шлака надежно предохраняет изделие в процессе переноса из печи-ванны в закалочный бак. Это особенно важно при термообработке инструмента, например, плашек из стали 9ХС или ХВСГ, накатных роли­ ков из стали Х12М и т. п., где острые зубчики мгновенно обезуглероживаются на воздухе.

Закалка из шлаковой ванны

Детали, извлеченные из шлаковой ванны, покрыты плотной равномерной пленкой шлака толщиной около 1 мм, которая надежно защищает их поверхность от доступа возду­ ха вовремя переноса в среду, где происходит закалка. При погружении в воду или в масло пленка твердеет. Поскольку коэффициент термического расширения шлаковой пленки отличается от коэффициента расширения стали, то в пленке при температурах ниже 500—600° С возникают большие напряжения. При дальнейшем снижении температуры плен-

ка разрушается и осыпается. Осыпание защитной пленки со­ провождается легким треском. В этот момент охлаждающая жидкость контактирует непосредственно с поверхностью металла и скорость охлаждения возрастает.

А. Розе, Л. В. Петраш и другие использовали в качестве образца для записи скорости охлаждения серебряный ша­ рик, хромелевый элемент термопары приваривался в его центре. Вторым элементом термопары являлся сам шарик,

юоо

воо

600

400

ц/000 m воо

Рис. 53. Изменение температуры центра шарика из стали ШХ15 диаметром 4,5 мм, закаленного в машинном масле СУ, после нагрева в атмосфере воздуха (а) и вшлакеАН-ШТІ (б).

Для исследования термического цикла закалки деталей, покрытых шлаковой пленкой, в целях приближения к реаль­ ным условиям мы записывали температуру в центре шарика из стали ШХ15 диаметром 4,5 мм. Спай хромель-алюмеле- вой термопары (диаметр проволок 0,3 мм) был запаян точно в центр шарика. Нагрев производили в электропечи и в шлаковой ванне (шлак АН-ШТ1), охлаждение — в машин­ ном масле СУ. Запись значений температуры выполнялась осциллографом (рис. 53). Как видно из осциллограмм, при закалке из электропечи скорость охлаждения в интервале минимальной устойчивости аустенита составляла около

66

иная картина: скорость охлаждения в первом интервале была несколько меньше, но зато в интервале мартенситного

ным уменьшением температуры (исчезал тепловой барьер между поверхностью стальной детали и охлаждающей сре­ дой)—температура поверхности падала на 150—200° С. В результате этого эффекта поверхностная твердость зака­ ленных деталей получалась более однородной, в основном, за счет повышения нижних значений твердости (табл. 10).

Аналогичные результаты были получены при закалке сталей 9ХС, 2X13, ШХ15, Х12М и др. Плашки MIO X 1,5 из стали ХВСГ, охлажденные на воздухе после нагрева

в расплаве АН-ШТ2, показали стабильную твердость — HRC = 62 ч- 64. Это свидетельствует о том, что пленка шлака не мешает закалке. Повышение поверхностной твер­ дости на 1—2 единицы при закалке с нагревом в шлаках

повышение твердости достигает 3—4 ед. HRC (40Х, 2X13, 4Х13, X12М). Следует отметить, что эффект повышения твер­ дости сохраняется при низкотемпературном отпуске. Для проверки, отражается ли повышение твердости на повыше­ нии предела прочности, образцы из стали 40Х были нагреты в равных условиях в раскисленной соляной ванне и в расплаве шлака АН-ШТ2, а затем закалены в масле. На рис. 55 представлены результаты испытаний, проведенных после отпуска при 200° С и обработанных методом статисти­ ческого анализа [68]. Сдвиг максимума на частотной кри­ вой предела прочности образцов, нагретых в шлаке, со­ ответствует повышению твердости при закалке из шлаковой ванны.

Тот факт, что твердость при закалке повышается, очень важен при производстве инструмента. На одном из машино­ строительных предприятий с нагревом в расплаве шлака

68

АН-ШТ1 были закалены накатные ролики из стали Х12М. Стойкость этих роликов при накатке рифлений на стали 38ХС (твердость HB 255—302) повысилась примерно в 10 раз по сравнению с роликами, закаленными с нагревом в печи.

Н. К. Бизик и П. Ф. Черняк провели исследование ме­

ки сталей. Так как поверхность стальных изделий при на­ греве в расплавах шлаков не обезуглероживается и не разъедается, то после термообработки образцы механически не обрабатывались. Для исключения окисления поверхнос­ ти высокий отпуск непосредственно после закалки произво­ дили в запаянных кварцевых трубках.

Сталь 2X13. В табл. 11 приведены механические свой­ ства образцов 010 мм из стали 2X13. После термообработки с нагревом в шлаке АН-ШТ1 механические свойства удо­ влетворяли требования ГОСТ.

69