Файл: Эстрин, Б. М. Производство и применение контролируемых атмосфер (при термической обработке стали).pdf

жигах, кроме последнего, пороговая влажность (в дан­ ном случае влажность, при которой реакционная способ­ ность газа близка к нулю) к моменту выдержки не до­ стигается.

Цикл толкания, мин

Только предварительная подготовка (травление, про­ мывка и просушка) поверхности горячего подката обес­ печивает при отжиге полное предохранение проволоки 50ХФА от дополнительного обезуглероживания. Как это видно из табл. 25, в последнем случае при расходе 13 м3 /ч состав атмосферы под муфелем к моменту вы­ держки близок к составу защитного газа до печи.

Таким образом, соответствующей подготовкой по­ верхности металла можно исключить его обезуглерожи­ вание при отжиге в муфельных колпаковых печах в ат­ мосфере Н2 —N2 , не прибегая к добавкам углеводородов или окиси углерода.

302

Полученные нами результаты подтверждаются рабо­ тами других авторов.

Так, в работе [68, с. 23—24] сообщается об успешном использовании защитного газа Н 2 — N 2 в крупной толкательной печи_с открытой кладкой и газовыми радиантными нагревателями. В печи (длина рабочей части 18, ширина 4, высота 1,3 м; семь самостоятельно регулируе­ мых тепловых зон и холодильная часть) осуществляется термическая обработка проволоки в бунтах различных марок сталей по режимам, указанным на рис. 78 (разрез печи дан там же) .

Объем, подлежащий заполнению газом, равен 300 м3 . Средний расход газа, приведенный к нормальным усло­ виям, составляет 220 м3 /ч. Динамика падения влажности газа в шлюзе и уровень влажности в печи показаны на рис. 101. Светлая поверхность и отсутствие обезуглеро­ живания устойчиво обеспечиваются при:

1)чистой и сухой поверхности металла;

2)отсутствии кислорода и паров воды в защитном

газе;

3)исключении попадания кислорода воздуха или влаги в печь, что должно быть обеспечено конструкцией печи, материалами, используемыми при ее изготовлении, качеством изготовления, культурой эксплуатации;

4)достаточно эффективной продувке шлюзов. По­ следнее условие достигается, когда часовой расход Q связан с объемом шлюза V, влажностью окружающего воздуха rjjc, влажностью защитного газа ф н и временем продувки т следующим соотношением:

Г л а в а XV

СВЕТЛАЯ ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА

НЕРЖАВЕЮЩИХ СТАЛЕЙ

Светлая термическая обработка изделий из нержа­ веющих сталей [70], исключающая необходимость по­ следующего травления или снятия окисной пленки с по­ верхности механическим путем, является единственным способом получения изделий высокого качества, хотя ее осуществление очень сложно вследствие огромного срод-

303

ства хрома к кислороду. Следует подчеркнуть, что свет­ лую термообработку (нагрев, выдержку и охлаждение) необходимо проводить только в газовых средах. Попытки использовать в качестве нагревательных сред расплавы хлористых солей, которые могут обеспечить высокий нагрев изделий до 1100° С, окончились неудачей. Обработанные в солях изделия оказались нестойкими против коррозии, что объясняется присутствием ионов хлора, удалить которые очень трудно. Процесс термиче­ ской обработки нержавеющих сталей в защитных газо­ вых средах должен быть организован так, чтобы полу­ чение светлой поверхности было абсолютно гарантирова­ но. Это необходимо потому, что стравливание окисной пленки, образующейся по каким-либо причинам в за­ щитных газовых средах, оказывается гораздо труднее, чем удаление обычной окисной пленки, полученной в ре­ зультате нагрева в воздушной среде [71].

В результате взаимодействия хрома и титана, содер­ жащихся в нержавеющих сталях, с азотом и углеродом, содержащимися в газовой среде, формируется дефект­ ный поверхностный слой термически обработанной не­ ржавеющей стали.

На основе исследований Центроэнергочермета пред­ ложен новый путь борьбы с вредным влиянием азота и углерода в защитных средах на поверхностный слой не­ ржавеющих сталей. Он заключается в организации огра­ ниченного и контролируемого окисления поверхностного слоя в точно оговариваемый отрезок времени общей про­

управлять газовой средой для получения светлой поверх­ ности изделий из нержавеющих сталей, хорошо противо­ стоящей коррозии.

В гл. I I I рассмотрены вопросы термодинамического равновесия для нержавеющей стали и газовой среды.

При светлой закалке сталь после достижения темпе­ ратуры выдержки охлаждается в защитном газе с той

вается возможным, что подтверждено лабораторными исследованиями и примерами промышленного освоения

скорость обеспечивается при охлаждении хромоннкелевой полосы толщиной 2,0—2,5 мм.

Получение светлой поверхности стали Х18Н10Т прн

Чтобы компенсировать «фон влажности», создавае­ мый трубопроводами и печью, необходимо снизить уро­ вень исходной влажности газа, а сам трубопровод дол­ жен быть выполнен таким образом, чтобы исключить иатекание.

При светлой закалке нержавеющих сталей в качестве защитной атмосферы применяют диссоциированный ам­ миак или электролитический водород.

Учитывая значительно меньшие капиталовложения, более высокую эксплуатационную надежность, сущест­ венно более низкий расход электроэнергии (примерно в 10 раз), и стоимость защитной среды (примерно в 2— 3 раза), практически в большинстве случаев предпочи­ тают диссоциированный аммиак [18, 24, 73].

В гл. I I I указывалось, что в атмосфере Н2 —N2 воз­ можно азотирование молекулярным азотом. Появление в печной атмосфере соединений углерода вызывает на­ углероживание.

При термической обработке стали Х18Н10Т даже в воздушной среде наблюдается науглероживание, если сталь была недостаточно обезжирена.

306