Охлаждения структура

Несмотря на то что время удаления разрушенного образца и установки нового, включая процессы нагрева и охлаждения, составляет около 20 мин, применение рассмотренного захвата целесообразно, так как позволяет избежать появления неконтролируемых изгибных напряжений и тем самым повысить точность задания необходимого режима нагружения, что особенно важцр при бигармоНических испытаниях.

Режим Охлаждения для поверхностной закалки не рассчитывают, так как обычно система обеспечения закалочной жидкостью в установках имеет многократный запас. В то же время расчет не может учесть, например, особенности конструкции закалочных спрейеров, их многообразие, изменение физических свойств различных закалочных сред в контакте со стальной поверхностью, меняющей свою температуру, и т. д. Для закалки с одновременного нагрева с самоотпуском задача расчета осложняется еще более. Точное дозирование охлаждения, требующееся для самоотпуска, может быть определено только опытным путем. При этом время охлаждения для двухпостовой закалочной установки устанавливают (по соображениям загрузки оборудования и калильщиков) несколько меньшим, чем время нагрева. Добиваясь при указанной длительности времени охлаждения выполнения условий самоотпуска детали, подбирают необходимый расход закалочной жидкости. В большинстве случаев практики время охлаждения составляет 4—5 с.

Из анализа кривых охлаждения (рис. 11.13, а) и результатов математического расчета временны х-параметров мартенситного превращения в различных зонах зуба видно, что при использовании слабого водяного душа оптимальная длительность первоначального охлаждения составляет 2,0 сек. При этом относительно небольшие колебания длительности охлаждения, неизбежные в условиях массового производства, приведут к существенному изменению кинетики охлаждения и, соответственно, фазовых превращений в различных зонах зуба.

Расчет показывает, что влагосодержание воздуха во всасывающем тракте дизеля не превышает допустимого: d2 ^ 0,02 кг/кг. Температура воздуха снижается до tz = 45 °С. Расход воды на подпитку системы охлаждения составляет Опод = 52 кг/ч. Сопротивление аппарата ДР = 277 Па невелико; давление воды перед соплами Рж = 0,6-105 Па также небольшое. Температура охлаждающей воды tx. н = 36 С. Следует отметить, что вследствие невысокого наддува температура воздуха снижается незначительно, так что охлаждение наддувочного воздуха становится целесообразным при высоком наддуве. Температура масла в системе смазки может быть пониженной, так как ее определяет температура охлаждающей воды. Это важно, когда требуется отделить систему охлаждения смазки, например,

Выше приводились примеры расчета нескольких вариантов ГИСО. При этом расход воды на подпитку системы охлаждения составляет 1,55— 1,8 кг/(кВ-ч). Для снижения расхода воды на подпитку перед контактным аппаратом устанавливают поверхностный газо-газовый теплообменник, в котором выхлопные газы охлаждают той парогазовой смесью, что поступает из контактного аппарата (рис. 5-5). Можно охладить выхлопные газы и другими способами, например установкой поверхностных теплообменника и испарителя, не связанных непосредственно с контактным аппаратом. Продолжим расчет примера (см. § 4-7) ГИСО с газо-газовым теплообменником (табл 5-5). Примем: t, = 100 "С; L = 0,25 м; /ъ = 16.

Таким образом, количество воды, которое приходится постоянно добавлять в циркуляционную систему охлаждения, составляет в лучшем случае около 3% перекачиваемой в течение часа воды, а может доходить до 8 — 10% часового расхода охлаждающей воды.

Энерговыделение суммарного топочного объема—предтопков и камеры догорания и охлаждения — составляет 230—350 квт/м3, а только предтопков — до 870 квт/м3.

Под воздействием лазерного излучения за короткий промежуток времени (10~3—10~7 с) поверхность детали из стали или чугуна нагревается до очень высоких температур. Распространение теплоты в глубь металла осуществляется путем теплопроводности. После прекращения действия лазерного излучения происходит закалка нагретых участков, благодаря интенсивному отводу теплоты в глубь металла (самозакалка). Скорость охлаждения составляет 103—10& ° С/с.

гии в энергосистему. Экономическая кратность охлаждения составляет для многоходовых конденсаторов 35—60, для одноходовых конденсаторов 90—110 кг/кг.

Стали типа 14—16Г2АФ свариваются без ограничений при условии практически мгновенного охлаждения (со скоростью 5—30 °С/с) при 600 °С. При сварке сталей 12Г2СМФ и 12ГН2МФАЮ скорость охлаждения составляет 7—30 °С/с. При меньших скоростях охлаждения снижается ударная вязкость и повышается порог хладноломкости в околошовной зоне [18].

Способность металлов и сплавов к аморфизации зависит от их химического состава, но в любом случае Rc должна быть выше 102—103°С/с. Для силикатного стекла критическая скорость охлаждения составляет 10~2—10~10С/с. Отсюда понятно, что для аморфизации металлов и сплавов необходимо осуществлять их быстрое охлаждение. Для чистых металлов Rc крайне велика (1Q10—1012°С/с), поэтому их аморфизация сильно затруднена.

Для оценки влияния термического цикла сварки па структуру и свойства различных зон сварного соединения рассмотрим псевдобинарную диаграмму состояний Fe — С — Si, связав ее с распределением температур в шве и околошовной зоне (рис. 152). Шов представляет собой металл, полностью расплавлявшийся. В зависимости от скорости охлаждения структура его будет представлять собой белый или серый чугун, с различным количеством структурно-свободного углерода.

Заэвтектоидные стали под закалку нагревают несколько выше Асг. При таком нагреве образуется аустенит при сохранении некоторого количества вторичного цементита. В итоге после охлаждения структура стали состоит из мартенсита и нерастворенных частиц карбидов, обладающих высокой твердостью, и закаленная сталь характеризуется высокой твердостью (рис. 128, б). Верхний предел температуры закалки для большинства заэвтектоидных сталей ограничивают, так как чрезмерное повышение температуры выше Лс1 связано с пересыщением аустенита углеродом, большим количеством остаточного аустенита, со снижением прочности. Поэтому интервал температур закалки большинства сталей невелик (15— 20 °С).

В стали доэвтектоидного состава (содержание углерода до 0,83°/о) после медленного охлаждения структура состоит из избыточного феррита, который выделяется из аусте- д нита во время охлаждения в интер- ^ Г вале между линиями GOS и PS, и '" перлита, образующегося из аусте-нита, по линии PSK- Количество каждой структурной составляющей зависит от содержания углерода. Феррита образуется тем больше, чем меньше в стали углерода. При 0,83% С сталь имеет чисто перлитовую структуру. При содержании углерода больше 0,83% помимо перлита в стали присутствует избыточный цементит, ранее выделившийся из аустенита в интервале между линиями ES и PSK.

структура нагрева тура нагрева в ° С в час. при выдержке охлаждения структура свойств

В зависимости от состава упаковочной смеси, температуры отжига и времени выдержки на поверхности образуется ферритный слой глубиной до 1,5—2 мм. В зависимости от степени обзуглероженности и условий охлаждения структура сердцевины может представлять перлит + углерод отжига, перлит ---(- углерод отжига с ферритной оторочкой или феррит + углерод отжига. Последняя получается, если охлаждение в интервале критических температур дано достаточно медленное или обеспечена надлежащая выдержка при температуре ниже критической.

Наименование термообработки Температура нагрева в "С Условия охлаждения структура после термической обра- Назначение термообработки — применяется

Наименование термообработки Температура нагрева в °С Условия охлаждения структура после термической обра- Назначение термообработки — применяется

Заэвтектоидные стали под закалку нагревают несколько выше температуры точки Асг (рис. 132, а), При таком нагреве образуется аустенит при сохранении некоторого количества цементита. После охлаждения структура стали состоит из мартенсита и нерастворимых частиц карбидов, обладающих высокой твердостью (рис, 132, б). Верхний предел температуры закалки для большинства заэвтектоидкых сталей ограничивают, так как чрезмерное повышение температуры выше точки Аг связано с ростом зерна, что приводит к снижению прочности и сопротивления хрупкому разрушению. Поэтому интервал колебания температур закалки большинства сталей невелик (15—20 °С). Закалка от тем-

входящего в состав ледебурита, поэтому он очень тверд и хрупок, но хорошо сопротивляется износу. Белый чугун плохо обрабатывается режущим инструментом, поэтому в машиностроении он применяется сравнительно редко. Белый чугун отличается низким содержанием кремния и обладает высокой чувствительностью к скорости охлаждения. Это свойство часто используется для получения отбеленного слоя в толстостенных деталях при литье их в металлические формы (кокили). Примером являются валки для некоторых прокатных станов, мукомольные валки, у которых поверхность должна быть очень твердой, с высоким сопротивлением износу. По мере удаления от поверхности валков, вследствйи уменьшения скорости охлаждения, структура белого чугуна постепенно переходит в структуру серого. Для прокатных валков можно рекомендовать чугун следующего состава: 3,5% С; 1 % Si; 0,50% Мп; 1,75% № и 0,20% V, а для мукомольных валков: 3,6% С; 0,6 Si; 0,6% Мп;

Исследования [438] механизма затвердевания девяти марок (Cr-Ni)-сталей с 8% молибдена, содержащих 0,009% углерода, 15—25% хрома и 15—23% никеля, показали, что затвердевание начинается с выделения у-фазы, количество которой обратно пропорционально содержанию хрома. При дальнейшем понижении температуры остающийся расплав (Ж) затвердевает по эвтектической реакции Ж —» ос + у. С увеличением скорости охлаждения структура эвтектики становится более мелкой. Определение фазового состава показало, что при данном химическом составе стали отношение а/у, а следовательно и количество эвтектики, обратно пропорционально скорости охлаждения. Степень переохлаждения увеличивается при повышении концентрации хрома и никеля и скорости охлаждения стали [438].

Вследствие малых скоростей охлаждения структура приближается к структуре отливки, не подвергавшейся термическому влиянию сварки. Оценка по [5.2]. Графитные включения: относительная доля в плоскости шлифа 5—10% (GLM-2). Длина включений 25—40 мкм (GLG4), расположение розеточное (GLA3). Металлическая основа: относительная доля феррита в плоскости шлифа 5—10% (MFM-L3). 100 : 1, (9) табл. 2.4.