Последующей термообработки

Сталь обыкновенного качества поставляют без термообработки в горячекатаном состоянии. Изготовленные из нее конструкции обычно также не подвергают последующей термообработке. Эта сталь поставляется по ГОСТ 380—71 на сталь углеродистую обыкновенного качества, ГОСТ 5520—69 на сталь для котлостроения, ГОСТ 5521—76 на сталь для судостроения и т. д. (табл. 42).

В практике сварки сталей повышенной прочности содержание мартенсита в структуре металла зоны термического влияния обычно ограничивают 20 — 30%. Больший процент содержания мартенсита (иногда до 50%) допускают лишь при сварке изделий с малой жесткостью при обязательной последующей термообработке.

5. Если изделие, закрепленное в жестком приспособлении, подвергается вместе с приспособлением последующей термообработке для снятия остаточных напряжений и устранения сварочных деформаций, то расчетными силами для приспособления являются те, которые необходимо приложить к невыправленному изделию, чтобы придать ему нужную форму. Их находят обычным путем по значению изгиба изделия при закреплении и его жесткости. Последующий нагрев и пребывание в печи не вызовут значительных изменений формы и размеров, которые были у изделия.

В марочнике даны характеристики так называемой технологической свариваемости. В зависимости от сложности технологических приемов, устраняющих возможность образования трещин при сварке и обеспечивающих получение сварного соединения требуемого качества, стали условно разделяют на четыре группы по свариваемости: 1) стали, свариваемые без ограничения (сварка производится без подогрева и без последующей термообработки); 2) ограниченно свариваемые стали (сварка возможна при подогреве до 100—120 °С и последующей термообработке); 3) трудносвариваемые стали (для получения качественных сварных соединений требуются дополнительные операции: подогрев до 200— 300 °С при сварке, термообработка после сварки — отжиг); 4) стали, не применяемые для сварных конструкций.

В этой связи возрастает актуальность развития методов модификации поверхностей, в которых основной эффект определяется изменением состава или изменением структуры. В первом случае модифицирующий или легирующий материал осаждается на предварительно подготовленную поверхность модифицируемого материала -основу - и под действием тепловой диффузии проникает в приповерхностный слой материала. Тип легирующего материала и глубина диффузии могут изменяться в широких пределах. Примером такого процесса может служить насыщение низкоуглеродистых сталей углеродом (цементация), углеродистых сталей азотом, хромом (азотирование, хромирование). В этих случаях изменение состава и структуры при последующей термообработке (закалке, отпуске) обеспечивает увеличение твердости, прочности, износостойкости. При этом перемещение фронта диффузионного процесса сопровождается непрерывным изменением градиента концентрации и отсутствует резкая граница раздела с нелегированным материалом. Следовательно, не возникает проблем, связанных с взаимодействием атомов на границе раздела. К методам модификации химического состава материала относятся также нитро-цементация (насыщение углеродом и азотом), борирование (насыщение бором), сульфидирование (насыщение сульфидами), а также ионная имплантация. Модификация методом ионной имплантации относительно новый процесс, не нашедший еще широкого применения в машиностроении, но обладающий большими потенциальными возможностями насыщения тонкого поверхностного слоя любыми химическими элементами и свободный от ограничений чисто диффузионного насыщения [20-23].

Потенциал гальванически осажденного покрытия в 0,1 н. NaCl находится в пределах 150—250 мВ (НКЭ) и близок к потенциалу чистого никеля. Покрытия на основе Ni—P и Ni—В имеют более отрицательный потенциал: для покрытия Ni—P независимо от режима последующей термической обработки потенциал покрытия составляет —350 и —400 мВ. Потенциал покрытия Ni—В в свежеосажденном состоянии достигает —430 мВ и облагораживается до —250 мВ при последующей термообработке.

термообработка ВТО-2 — технологически более простой способ, однако не обеспечивает субструктурного упрочнения и заключается в нагреве до температуры Л^, выдержке в течение 1 ч для полного залечивания пор и последующей термообработке по общепринятому режиму нормализации и высокого пуска. Режимы восстановительной термообработки приведены в табл. 6.3.

Закалка имеет целью фиксирование метастабильной р-фазы или продуктов ее превращения. Однако исправить брак исходной структуры, например игольчатой структуры с наличием границ первичного зерна р-фазы, при последующей термообработке не удается.

При определенных режимах холодной деформации и термообработки образцы каждого из этих сплавов выдерживали приложенное напряжение от 1125 до 1376 МПа в течение 6,7 лет, не испытывая коррозионного растрескивания. При других режимах предварительной обработки происходило разрушение образцов. Например, при холодной деформации до 60 % и последующей термообработке в течение 2 ч при 590 "С один образец из стали типа 201 при приложенном напряжении 985 МПа (75 % предела текучести) разрушился за 702 дня, а другой — за 2226 дней.

К группе 1 относят стали, сварка которых может быть выполнена без подогрева до сварки и в процессе сварки и без последующей термообработки. Но применение термообработки не исключается для снятия внутренних напряжений. Хорошей свариваемостью обладают стали марок БСт1—БСт4 по ГОСТ 380—71; стали марок 08; 10; 15; 20; 25 по ГОСТ 1050—74; стали 15Л;: 20Л по ГОСТ 977—75, стали марок 15Г; 20Г;. 15Х; 20Х; 20ХГСА; 12ХН2 по ГОСТ4543—71.'Сталимарок 12Х18Н9Т, 08Х18Н10; 20Х23Н18по ГОСТ 5632—72. ! К группе 2 относят преимущественно стали, при сварке которых i нормальных производственн ых условиях трещины не образуются, а также стали, которые для- предотвращения трещин нуждаются в предварительном нагреве; стали, (.которые необходимо подвергать предварительной и последующей термообработке. Удовлетворительной свариваемостью обладают стали марок БСтбпс, БСтбсп по ГОСТ 380—71; стали марок 30; 35 по ГОСТ 1050—74; стали марок ЗОЛ; 35Л по ГОСТ'977-75; стали 20ХНЗА; 12Х2Н4А по ГОСТ 4543-71.

В настоящее время часто применяется шевингование в сочетании с притиркой. Шевингование производится круглым шевером или шевером-рейкой. Оно во много раз производительнее зубошлифования и обеспечивает более точный профиль зуба и более гладкую поверхность [52], чем шлифование (около 10 микродюймов против 20—30 микродюймов при шлифовании). Однако точность шевингованных зубчатых колёс может быть нарушена при последующей термообработке. При применении закалки под прессом точность зубчатки будет зависеть от точности поверхностей зажима. В настоящее время высокая точность профиля шевингованных зубьев достигается тем, что профиль шевера назначают с учётом искажений профиля зуба зубчатки при её термообработке, с тем чтобы окончательный профиль возможно меньше отклонялся от эвольвенты. Кроме того, шевингованные зубчатки после термообработки обычно подвергают притирке. На некоторых заводах шевингованные шестерни до термообработки подвергаются ещё обкатке (для увеличения гладкости поверхностей зубьев).

К недостаткам способа следует отнести то, что электрошлаковая сварка технически возможна при толщине металла более 10 мм и за редкими исключениями экономически выгодна при сварке металла толщиной более 40 мм. Способ позволяет сваривать только вертикальные швы. При сварке некоторых металлов образование в металле шва и околошовной зоны неблагоприятных структур требует последующей термообработки для получения необходимых свойств сварного соединения.

закалка околошовной зоны, но гарантируется отсутствие трещин в процессе сварки и до проведения последующей термообработки.

Если термообработка сваренного изделия не может быть выполнена (например, из-за крупных размеров), то на кромки детали, подлежащие сварке, наплавляют аустенитиыми или низкоуглеродистыми (низководородистыми) электродами незакаливающийся слой металла такой толщины, при которой температура стали под слоем в процессе выполнения сварки не превысит температуру отпуска при термообработке деталей с наплавленными кромками. Необходимая для соблюдения этого условия толщина слоя аустенитной или низкоуглеродистой наплавки может быть рассчитана по уравнению (54). При этом расчете принимают Ттах = = Т01П. Детали с наплавленными кромками сваривают аустенит-ными или низкоуглеродистыми и низководородистыми электродами без подогрева и последующей термообработки. Режимы сварки принимают в соответствии с рекомендациями для аусте-нитных электродов.

Применение швов состава, аналогичного свариваемому, без усложнения технологии (предварительного и сопутствующего подогрева) и последующей термообработки во многих случаях приводит к появлению в сварных швах и в зоне термического влияния трещин и к низкой деформационной способности сварных соединений.

Рис. 135. Термический цикл основного металла в зоне термического влияния при сварке и последующей термообработки закаливающихся хромистых сталей: сплошные линии — сопутствующий подогрев ~380° С;

В первом случае хрупкость, связанная с крупным зерном, представляет опасность не только для околошовной зоны, но и для металла сварного шва. В некоторой степени она может быть уменьшена. если применять сварочные материалы, дающие состав металла швов, который при сварочных скоростях охлаждения позволяет получить не чисто ферритную структуру, а с некоторым содержанием мартенситной составляющей. Это возможно при сварке сталей, содержащих Cr ^ 18%, и достигается введением в металл шва углерода, азота, никеля, марганца. В зависимости от свойств такого закаленного при сварке металла шва выбирают и режим последующей термообработки. Обычно появление такой гетерогенной структуры снижает коррозионную стойкость сварных соединений в ряде химически агрессивных сред.

ких, жаропрочных и т. д. В связи с этим и требования к свойствам сварных соединений будут различными. Это определит и различную технологию сварки (сварочные материалы, режимы сварки, необходимость последующей термообработки и т. д.), направленную на получение сварного соединения с необходимыми свойствами, определяемыми составом металла шва и его структурой.

размеры получаются более точные, чистота поверхности значительно лучше. Если последующей термообработки не требуется, то можно избежать коробления, образования окалин и т.д.

необходимость последующей термообработки, которая практически снимает все достоинства взрывной штамповки при серийном производстве;

(рис. 10.1, (г). »то позволяет получать сварные соединения с минимальной концентрацией напряжений при относительно прослои подготовке' элементов иод сварку. Однако требуется проведение последующей термической обработки готового узла или изделия. Иногда ограничиваются минимальными размерами швов (рис. 10.1, б), но в этом случае производят плотную подгонку мест сопряжений листов и постановку разгрузочных заплечиков, штифтов, шипов и пазов. Дополнительные затраты на подгоночные работы компенсируются снижением трудоемкости сварочных работ. Кроме того, малый объем наплавленного металла позволяет обходиться без последующей термообработки конструкций.

В марочнике даны характеристики так называемой технологической свариваемости. В зависимости от сложности технологических приемов, устраняющих возможность образования трещин при сварке и обеспечивающих получение сварного соединения требуемого качества, стали условно разделяют на четыре группы по свариваемости: 1) стали, свариваемые без ограничения (сварка производится без подогрева и без последующей термообработки); 2) ограниченно свариваемые стали (сварка возможна при подогреве до 100—120 °С и последующей термообработке); 3) трудносвариваемые стали (для получения качественных сварных соединений требуются дополнительные операции: подогрев до 200— 300 °С при сварке, термообработка после сварки — отжиг); 4) стали, не применяемые для сварных конструкций.