Андрей Смирнов
Время чтения: ~21 мин.
Просмотров: 0

Нормально делай

Новости ›› По соцопросу, 75% украинцев поддерживают введение «зеленого тарифа» для производителей электроэнергии из возобновляемых источников

очти 90% опрошенных украинцев, скорее, положительно относятся к возобновляемой энергетике. Об этом говорится в переданных УНИАН результатах опроса, проведенного Социологической группой «Рейтинг». «Почти 90%, скорее, положительно относятся к восстановительной («зеленой») энергетике, у 8% — нейтральное отношение, 2% — отрицательное, 3% — не определились», — говорится в результатах опроса. 75% респондентов поддерживают введение «зеленого тарифа» для производителей электроэнергии из возобновляемых источников, что будет способствовать постепенному переходу Украины на возобновляемые источники энергии. 15% — не поддерживают инициативу, 10% — не определились. Исследование показало, что, чем моложе респонденты и чем выше доходы, тем лучше отношение к возобновляемой энергетике и переходу на «зеленый тариф». «В ситуации, когда группа депутатов предложила снизить размер выплат производителям возобновляемой энергии на треть, поскольку, по их мнению, Украина не может позволить себе платить дороже за энергию из возобновляемых источников, а другие – наоборот, считают, что внесение изменений в закон несет вред иностранным инвестициям и делает Украину более энергетически зависимой, треть опрошенных выступает за уменьшение размера выплат производителям возобновляемой энергии», — говорится в исследовании. В то же время 46% опрошенных считают, что нужно сохранить тарифы на том же уровне (не менять закон), еще 22% — затруднились ответить. Среди тех, кто в целом поддерживает «зеленый тариф», более половины вступают против внесения изменений в законодательство и снижения размера выплат производителям возобновляемой энергии. Кроме того, отмечается, что при наличии «интеллектуальной системы учета» в домашних хозяйствах, 41% респондентов уменьшили бы объемы использования ресурсов, 46% — расходовали бы так же, как и сейчас, еще 8% — увеличили бы объемы использования ресурсов, еще 5% — затруднились ответить.

Суть процесса

Процедура нормализации выглядит следующим образом. Деталь разогревают до температур, которые превышает максимально допустимые параметры (Ас1, Ас3) на 30 – 50 градусов Цельсия, затем, какое-то время ее выдерживают под воздействием этой температуры, после чего ее охлаждают.

Подбор температуры выполняют, руководствуясь маркой стали. Так, сплавы содержащие 0,8 % углерода так называемые заэвтектоидные, обрабатывают при температурах, лежащих между критическими точками Ас1 и Ас3.

Что такое критические точки – так называют температуры, при которых происходят фазовые изменения и структуры сплава при его нагреве или охлаждении.

Результатом этого становиться то, что в твердый раствор попадает некоторый объем углерода и закрепляется аустенита. То есть, на свет появляется структура, состоящая из мартенсита и цементита. Именно цементит приводит к росту стойкости к износу и твердости. Нагрев высокоуглеродистой стали свыше ас3 приводит к тому, что увеличиваются внутренние напряжения. Это происходит из-за того, что растет количество аустенита, в следствии роста концентрации углерода.

Сталь с содержанием углерода менее 0,8% при нагреве свыше критической точки Ас3 приобретает повышенную вязкость. Это происходит потому что в стали этого типа появляется аустенит (мелкозернистый), переходящий в мартенсит (мелкозернистый).

Доэвтектоидная сталь не обрабатывают при температурах, расположенных в диапазоне Ас1 – Ас3. Так как в этом случае появляются феррит, который снижает параметры твердости.

Время необходимое для выполнения операции

Для получения однородной структуры сплава, при определенной температуре, требуется какое-то время. Это время и будет определено как время выдержки стали при нормализации. Опытным путем определено, что слой металла толщиной в 25 мм через час становится однородным. Таким образом. и определяют время нормализации.

Завершающий этап – охлаждение

Скорость охлаждения играет существенную роль в образовании объема перлита и размера его пластин. Многочисленные исследования показали, что высокая интенсивность охлаждения увеличивает количество перлита и сталь получает повышенную твердость и прочность. Малая интенсивность охлаждения приводит к тому, что сталь теряет твердость и прочность.

При обработке деталей с существенными перепадами размеров, например. валов, целесообразно убрать напряжения, возникающие под воздействием колебания температур. Для этого их предварительно нагревают в емкости, заполненной разными солями. При понижении температуры допускается ускорить этот процесс помещая горячие детали в воду или специально подобранное масло.

Другими словами, нормализация стали устраняет напряжения внутри детали, минимизирует ее структуру. То есть она оказывает прямое влияние на изменение микроструктуры стальных сплавов.

Нормализация стали

Нормализацию стали часто рассматривают с двух точек зрения — термической и микроструктурной.

В термическом смысле и классическом понимании, нормализация стали — это нагрев стали до аустенитного состояния с последующим охлаждением на спокойном воздухе. Иногда к нормализации относят также и операции с охлаждением ускоренным воздухом.

Место температуры нормализации на диаграмме состояния железо-углерод показано на рисунке 1.

Рисунок 1 – Упрощенная диаграмма состояния железо-углерод. Заштрихованная полоса – температура нормализации сталей

С точки зрения микроструктуры нормализованной структурой считают перлит для стали с содержанием углерода 0,8 %, а для сталей с меньшим содержанием углерода — доэвтектоидных сталей — смесь перлита и феррита .

Операцию нормализации применяют для большинства сталей и, в том числе стальных отливок. Очень часто сварные стальные швы нормализуют для измельчения структуры стали в зоне воздействия сварки.

Цель нормализации стали

Цели нормализации стали могут быть различными: например, как для увеличения, так и для снижения прочности и твердости в зависимости от термической и механической истории изделия.

Цели нормализации часто пересекается или даже путается с отжигом, термическим упрочнением и отпуском для снятия напряжений. Нормализацию применяют, например, для улучшения обрабатываемости детали резанием, измельчения зерна, гомогенизации зеренной структуры или снижения остаточных напряжений. Сравнение температурно-временных циклов для нормализации и отжига показано на рисунке 2.

Рисунок 2 ─ Сравнение температурно-временных циклов нормализации и полного отжига. Более медленное охлаждение при отжиге приводит к более высокой температуре феррито-перлитного превращения и более грубой микроструктуре, чем при нормализации.

Для стальных отливок нормализацию применяют для гомогенизации их дендритной структуры, снижения остаточных напряжений и большей восприимчивости к последующему термическому упрочнению.

Изделия, полученные обработкой давлением, могут подвергать нормализации для снижения полосчатости структуры после прокатки или разнозернистость после ковки.

Нормализацию с последующим отпуском применяют вместо обычной закалки, когда изделия имеют сложную форму или резкие изменения по сечению. Это делают, чтобы избежать образования трещин, коробления и чрезмерных термических напряжений.

Скорость охлаждения стали при нормализации

Скорость охлаждения при нормализации обычно не является критической величиной. Однако, когда изделие имеет большие различия по размерам сечения, принимают меры по снижению термических напряжений, чтобы избежать коробления.

Выдержка при температуре нормализации

Роль длительности выдержки при температуре нормализации заключается только в том, чтобы обеспечить гомогенизацию аустенитной структуры до начала охлаждения. Один час выдержки на каждые 25 мм толщины сечения является нормой.

Скорость охлаждения при нормализации значительно влияет на количество перлита, его размеры и толщину перлитных пластин. Чем выше скорость охлаждения, тем больше образуется перлита, а его пластины становятся тоньше и ближе друг к другу. Увеличение доли перлита в структуре и его измельчение дают повышение прочности и твердости стали. Более низкие скорости охлаждения означают менее прочную и твердую сталь.

После того, как изделия однородно охладились по своему сечению ниже нижней критической точки Аr1, их можно охлаждать в воде или масле для снижения общей длительности охлаждения.

Улучшаемые стали

Улучшаемые стали — это конструкционные материалы:

  1. углеродистые;
  2. малолегированные;
  3. среднелегированные.
IIIIII
Углеродистыемалолегированныесреднелегированные
ГОСТ 1050-82ГОСТ 4543-71ГОСТ 4543-71
30-60Морганцовистые 30Г-65Г, хромистые 30Х-40Х38Х2МЮА и прочие, но с содержанием углерода не более 0,4%
Хроммолибденовые 30ХМ-40ХМ, 50Г2
Многокомпонентные 30-40ХГСА, 30-40ХМФА45ХН2МФА

Легированные стали можно поделить на несколько категорий:

  • хромистые;
  • хромомарганцевые (хромансиль);
  • никелесодержащие;
  • с добавлением вольфрама и молибдена.

Особо стоит отметь плохую свариваемость улучшаемых металлов. Она производится при соблюдении некоторых мер, сохраняющих требуемые характеристики.

Нормализация — сталь

Нормализация стали приводит к заметному уменьшению величины ке.

Нормализация стали по сравнению с отжигом является более коротким процессом термической обработки, а следовательно, и более производительным.

Нормализация стали представляет собой нагрев стали выше линии GSE на 30 — 50 С ( рис. 27) с выдержкой при заданной температуре и последующим охлаждением на воздухе. Нормализацию применяют для устранения внутренних напряжений и явлений наклепа с целью повысить механические свойства стали. В результате нормализации структура стали становится нормальной, мелкозернистой. Благодаря ускоренному охлаждению по сравнению с отжигом операция нормализации часто служит подготовкой стали к закалке.

Нормализация стали заключается также в нагреве до известной температуры и охлаждении, но в отличие от отжига охлаждение производится на воздухе более быстро.

Показатели твердости стали после отжига.

Нормализация стали заключается в нагреве стали до определенной температуры, выдержке ее при этой температуре и, в отличие от отжига, в последующем охлаждении не в печи, а на спокойном воздухе.

Нормализация стали по сравнению с полным отжигом обеспечивает получение более высоких механических свойств.

Нормализация стали обеспечивается стандартом при оговорке в чертеже и в заказе.

График закалки стали.

Нормализация стали отличается от отжига способом охлаждения.

Нормализация стали — это процесс термической обработки, при которой производится нагрев стали до определенной температуры, зависящей от содержания углерода в металле, затем небольшая выдержка при этой температуре и охлаждение на воздухе. Например, при содержании в металле около 0 8 % С нагрев осуществляют до температуры примерно 900 С.

Нормализация стали отличается от отжига нагреванием до не сколько более высокой температуры ( на 20 — 30 С) и охлаждением детали на воздухе. При нормализации выравнивается структурная неоднородность детали ( в основном отливок и поковок), сталь приобретает мелкозернистую структуру.

Нормализация стали необходима для улучшения механических свойств металла, снятия внутренних напряжений, улучшения структуры металла перед последующей качественной закалкой.

Диаграмма состояний сплава железо-углерод ( изображена только левая часть, относящаяся к стали и широко применяемым чугунам.

Нормализация стали — это нагрев металла на 30 — 40 С выше линии GSE с последующим охлаждением на воздухе. Эта операция для малоуглеродистых сталей примерно аналогична отжигу.

Принципы

Суть нормализации состоит в нагреве стали до температуры, превышающей верхние критические значения температуры на 30 — 50°С , выдержке и охлаждении.

Температуру подбирают на основе типа материала. Так, заэвтектоидные варианты следует нормализовать в температурном интервале между точками Ас1 и Ас3, в то время как для доэвтектоидной стали используют температуры более Ас3. В результате все материалы первого типа приобретают одинаковую твердость ввиду того, что в раствор переходит одинаковое количество углерода, и фиксируется одинаковое количество аустенита. Получается состоящая из мартенсита и цемента структура.

Второй компонент способствует повышению износостойкости и твердости материала. Нагрев высокоуглеродистой стали более Ас3 ведет к увеличению внутренних напряжений вследствие роста зерен аустенита и повышению его количества за счет возрастания концентрации углерода в нем, приводящей к снижению температуры мартенситного превращения. Из-за этого сокращаются твердость и прочность.

Что касается доэвтектоидной стали, при нагреве более Ас3 она получает повышенную вязкость. Это обусловлено тем, что в низкоуглеродистой стали при этом образуется мелкозернистый аустенит, который после охлаждения переходит в мелкокристаллический мартенсит. Температуры между Ас1 и Ас3 не используют для обработки таких материалов, так как структура доэвтектоидной стали в данном случае получает феррит, снижающий ее твердость после нормализации и механические свойства после отпуска.

Оптимальные температуры нагрева при различных видах термообработки

Время выдержки определяет степень гомогенизации структуры. Нормативным показателем считают час выдержки на 25 мм толщины.

Так, существует прямая зависимость между данными величинами. То есть с повышением интенсивности охлаждения формируется больше перлита, расстояние между пластинами и их толщина сокращаются. Это увеличивает твердость и прочность нормализованной стали. Следовательно, низкая интенсивность охлаждения способствует образованию материала меньшей прочности и твердости.

К тому же при обработке предметов с большими перепадами сечения стремятся снизить термические напряжения во избежание коробления, причем и при нагреве, и при охлаждении. Так, перед началом работ их нагревают в соляной ванне.

При снижении температуры обрабатываемого изделия до нижней критической точки допустимо ускорение охлаждения путем помещения его в масло или воду.

Таким образом, нормализация сокращает внутренние напряжения, измельчает крупнозернистую структуру поковок, отливок, сварных швов путем перекристаллизации. То есть изменяется микроструктура стали.

Скорость охлаждения стали при нормализации

Скорость охлаждения при нормализации обычно не является критической величиной. Однако, когда изделие имеет большие различия по размерам сечения, принимают меры по снижению термических напряжений, чтобы избежать коробления.

Это интересно: Описание ГОСТ 380-2005 на углеродистые стали — освещаем по полочкам

Использование нормализации

Эту форму термической обработки применяют для достижения разных целей. Так применение нормализации может повысить или снизить твердость стального сплава, вязкость и прочностные характеристики. Этот способ термической обработки используют тогда, когда надо улучшить обрабатываемость стали разными методами – резание, штамповка и пр.

Детали, получаемые методом литья проходят нормализацию в целях получения гомогенизированной структуры и устранению внутренних напряжений. То же самое можно и сказать о деталях, полученных после обработки ковкой. То есть нормализация служит для получения однородной структуры металла и устранению внутренних напряжений. Кроме того, этот процесс может быть использован, как замена закаливания изделий со сложным профилем. Кроме, названных результатов процесса нормализации можно добавить и такие как минимизация зерен в структуре сплава, удаление вторичного цементита, повышения обрабатываемости стали.

Применение

Выбор какого-либо из рассмотренных способов обработки определяется концентрацией в стали углерода. Для материалов с величиной данного показателя до 0,2% предпочтительнее использовать нормализацию. Стали с количеством углерода 0,3 — 0,4% обрабатывают и нормализацией, и отжигом. В таких случаях выбор способа осуществляют на основе требуемых свойств материала. Так, нормализация стали придает ей мелкозернистую структуру, большие прочность и твердость в сравнении с отжигом. Кроме того, данная технология является более производительным процессом. Следовательно, при прочих равных условиях она более предпочтительна. Закалке ее предпочитают ввиду хрупкости получаемых таким способом изделий и при обработке предметов с перепадами сечения во избежание дефектов.

https://youtube.com/watch?v=I-br0B8ocpI

Таким образом, нормализацию можно считать промежуточной технологией по отношению к ним: она дает материал большей твердости, чем отжиг, но менее хрупкий в сравнении с закалкой, улучшая структуру и сокращая напряжения. Ввиду этого нормализация получила в машиностроении более обширное распространение.

Новости ›› Куда идет трансформатор

На рынке силовых трансформаторов оформились три нишевые тенденции: трансформаторы с сердечником из аморфной стали, трансформаторы для мобильных подстанций и трансформаторный «индпошив»

По данным Минпромторга, в январе-ноябре 2010 года производство электрооборудования в России выросло на 23,7% по сравнению с тем же периодом 2009 года. Для сравнения, в целом производство машин и оборудования увеличилось на11,5%. Если же брать конкретно сегмент силовых трансформаторов, то эксперты оценивают годовой рост рынка в 15-20%. При этом особых качественных перемен рынок не претерпел. Можно говорить лишь о дальнейшем развитии уже существовавших тенденций. Пожалуй, действительно новостью можно считать переход трансформаторов с магнитопроводом из аморфной стали из категории экспериментов в категорию коммерческого продукта. Директор по продажам Россия, СНГ и Страны Балтии GE Energy Николай Новиков замечает, что высокие технические характеристики таких трансформаторов (низкие потери холостого хода, высокая надежность) уже вызвали интерес на российском рынке. Так же Николай Новиков отмечает рост интереса покупателей к кастомизированным решениям, когда те или иные характеристики трансформатора производитель подбирает индивидуально непосредственно для нужд того или иного заказчика. Впрочем, этот тренд проявился еще несколько лет назад. Еще об одном не новом, но более четко оформившемся течении говорит исполнительный директор группы компаний «РТ Инжиниринг» Илья Горбулев. По его наблюдениям в 2010 году повысился интерес к мобильным трансформаторным подстанциям в классе до 110 кВ.

Близкие процессы

Термическая обработка стали, помимо нормализации, включает отжиг, отпуск, закалку, криогенную обработку, дисперсионное твердение. Цель нормализации, как и принцип осуществления, совпадает с названными технологиями. Поэтому далее проведено сравнение данных процессов.

Отжиг дает более тонкую структуру перлита, так как подразумевает охлаждение в печи. Его применяют в целях снижения структурной неоднородности, напряжения после обработки литьем или давлением, придания мелкозернистой структуры, улучшения обработки резанием.

Принцип закалки аналогичен, за исключением больших температур, чем при нормализации, и повышенной скорости охлаждения, благодаря тому, что его производят в жидкостях. Закалка повышает прочность и твердость, как и нормализация. Однако полученные таким способом детали отличаются хрупкостью и пониженной ударной вязкостью.

Отпуск» используется после закалки для сокращения хрупкости и напряжений. Для этого материал нагревают до меньшей температуры и охлаждают на воздухе. С ростом температуры падают предел прочности и твердость, и увеличивается ударная вязкость.

Дисперсионное твердение, относящееся также к окончательной обработке, подразумевает выделение дисперсных частиц в твердом растворе после закалки при меньшем нагреве с целью упрочнения.

Благодаря криогенной обработке материал получает равномерную структуру и твердость. Такая технология особо актуальна для закаленной углеродистой стали.

Новости ›› Исследование американских ученых «Устойчивость атмосферы и идеальный предел производительности ветряных ферм»

Гигантские ветровые турбины впечатляют и гипнотизируют своим видом. Они вдохновляют возможностью получения огромного количества экологически чистой электроэнергии, но инженеры уверены в возможности повышения их производительности.

Ветряки электростанций перестали быть экзотикой по обе стороны Атлантики, и сейчас их редко можно увидеть поодиночке: бум зеленой энергетики побудил игроков этого рынка к созданию целых «ферм» из сотен и даже тысяч ветряков. В стремлении получить как можно больше электроэнергии установки размещают под углом друг к другу для улавливания ветра во всех направлениях, и это создает неожиданную проблему: лопасти соседних ветряков разбивают воздушный поток и снижают производительность последующих установок.

Этому вопросу посвящено исследование «Устойчивость атмосферы и идеальный предел производительности ветряных ферм», опубликованном в журнале Американского физического сообщества.

Сущность процесса улучшения

Процессу улучшения подвергаются конструкционные улучшаемые стали трех категорий:

  1. Углеродистые. Среднее содержание, которого находится в пределах от 0,25% до 0,6%.
  2. Малолегированные. Средне суммарное содержание легирующих элементов не более 3%.
  3. Среднелегированные. Количество вводимых элементов в пределах от 3% до 10%.

При закалке деталь подвергается нагреву до температуры на 30°С ниже чем в точке Ас1. На данном этапе необходимо обеспечить сквозную прокаливаемость. В детали преобладает внутренняя структура – мартенсит.

Структура улучшаемой стали

Высокий отпуск производится при температуре от 550°С до 650°С. За счет чего структура металла переходит в сорбит и получается однородной и мелкозернистой.

Термическое улучшение металлов позволяет менять такие показатели как:

  1. Прочностные характеристики:
    1. ϬВ – предел прочности;
    2. Ϭ0,2 – предел текучести;
    3. KCU – ударная вязкость;
  1. Характеристики пластичности:
    1. δ% — относительное удлинение;
    2. ψ% — поперечное сужение;
  2. Усталостные характеристики:
    1. Ϭ-1 – усталостная прочность;
    2. Ψ-1 – предел усталости при кручении;
  3. Твердость (НВ, HRC).

Близкие процессы

Термическая обработка стали, помимо нормализации, включает отжиг, отпуск, закалку, криогенную обработку, дисперсионное твердение. Цель нормализации, как и принцип осуществления, совпадает с названными технологиями. Поэтому далее проведено сравнение данных процессов.

Отжиг дает более тонкую структуру перлита, так как подразумевает охлаждение в печи. Его применяют в целях снижения структурной неоднородности, напряжения после обработки литьем или давлением, придания мелкозернистой структуры, улучшения обработки резанием.

Принцип закалки аналогичен, за исключением больших температур, чем при нормализации, и повышенной скорости охлаждения, благодаря тому, что его производят в жидкостях. Закалка повышает прочность и твердость, как и нормализация. Однако полученные таким способом детали отличаются хрупкостью и пониженной ударной вязкостью.

Отпуск используется после закалки для сокращения хрупкости и напряжений. Для этого материал нагревают до меньшей температуры и охлаждают на воздухе. С ростом температуры падают предел прочности и твердость, и увеличивается ударная вязкость.

Дисперсионное твердение, относящееся также к окончательной обработке, подразумевает выделение дисперсных частиц в твердом растворе после закалки при меньшем нагреве с целью упрочнения.

Благодаря криогенной обработке материал получает равномерную структуру и твердость. Такая технология особо актуальна для закаленной углеродистой стали.

Новости ›› От реконструкции — к строительству

Ирина Протопопова: «ДТЭК интенсивно вкладывает средства в модернизацию активов «Сервис-Инвеста»

Впервые за 11 лет своего существования ООО «Сервис-Инвест» построило «с нуля» два крупных объекта — подстанции «Аэропорт-110 кВ» и «Юбилейная-110 кВ». Вместе с тем, компания продолжает работы по реконструкции действующих подстанций, линий электропередачи. «Сервис-Инвест» вкладывает средства в повышение надежности оборудования, обеспечение безопасных условий труда и охрану окружающей среды. Об этом в интервью «ЭнергоБизнесу» рассказала и.о. генерального директора ООО «Сервис-Инвест» Ирина ПРОТОПОПОВА.

Прокаливаемость

Механические свойства элементов конструкции зависят от однородности структуры металла, которая напрямую зависит от сквозной прокаливаемости, минимального диаметра. Данный параметр характеризует образование более половины мартенсита. Так в таблице приведены некоторые показатели, при которых выдерживается критический диаметр.

Марка сталиПроведение закалки при температуре, °СКритический диаметр, мм
Среда интенсивного охлаждения
водамасло
45840…850до 9до 25
45Г2840…850до 18до 34
40ХН2МА840…850до 110до 142
38Х2МФА930до 72до 86

Как показывает практика, на прокаливаемость большое влияние оказывают легирующие элементы. Особенно это заметно при наличии никеля. Его присутствие позволяет закаливать детали большого диаметра. Так из стали 40ХН2МА можно выточить и подвергнуть термообработке ответственную деталь диаметром свыше 100 мм с сохранением приданных свойств по всему объему.

Почему необходима термическая обработка металла

Операцию проводят с целью улучшения технологических качеств сырья. Ключевым фактором становится температура отжига стали, которую необходимо выдерживать определенное время. При этом достигаются следующие цели:

  1. Снижение твердости. Качественные показатели после обработки позволяют существенно уменьшить трудозатраты, сократить время операций, используя более широкий перечень режущих инструментов.
  2. Улучшение микроструктуры. Под действием высокой температуры в определенный временной промежуток происходят существенные изменения на молекулярном уровне. Полученная однородная структура стали после отжига оптимальна для последующих механических и физических операций.
  3. Для снятия внутренних напряжений. В процессе первичной обработки на металлургических предприятиях в металле возникает дисбаланс кристаллической структуры. Правильно подобрав виды отжига стали, достигают необходимых характеристик металла для конкретного случая.

Иногда достаточен неполный отжиг стали для получения нужных технологических кондиций. В зависимости от желаемых качественных показателей металла могут использоваться сложные и длительные по времени режимы. Полный отжиг стали может длиться более суток для габаритных изделий. Большую часть этого времени занимают нагрев до нужной температуры и медленное остывание, регламентированное типом термической обработки при заданном стандарте.

Подробно режим отжига стали описан в специальной литературе. Некоторые операции предполагают соблюдение временного режима и точной температуры, вплоть да нескольких градусов. Если есть муфельная печь, то процедуру можно выполнить качественно. Когда такого оборудования нет, то точно провести отдельные виды термообработки будет затруднительно. Ориентироваться придется исключительно по цвету раскаленного металла.

Цвета каления стали

Сделать отжиг стали в домашних условиях можно по упрощенной схеме. Проконтролировать температуру предмета, нагретого газовой горелкой точно не получится. Регулировать режимы нагрева и остывания металла можно только примерно. При обработке стали в домашних условиях сделать структурный анализ невозможно. Определяется температура неполного отжига только визуально. Целями в бытовых условиях становятся снижение прочности и повышение обрабатываемости изделия. Микроструктура стали после отжига меняется и можно проводить дальнейшие операции.

Суть процесса

Процедура нормализации выглядит следующим образом. Деталь разогревают до температур, которые превышает максимально допустимые параметры (Ас1, Ас3) на 30 – 50 градусов Цельсия, затем, какое-то время ее выдерживают под воздействием этой температуры, после чего ее охлаждают.

Подбор температуры выполняют, руководствуясь маркой стали. Так, сплавы содержащие 0,8 % углерода так называемые заэвтектоидные, обрабатывают при температурах, лежащих между критическими точками Ас1 и Ас3.

Что такое критические точки – так называют температуры, при которых происходят фазовые изменения и структуры сплава при его нагреве или охлаждении.

Результатом этого становиться то, что в твердый раствор попадает некоторый объем углерода и закрепляется аустенита. То есть, на свет появляется структура, состоящая из мартенсита и цементита. Именно цементит приводит к росту стойкости к износу и твердости. Нагрев высокоуглеродистой стали свыше ас3 приводит к тому, что увеличиваются внутренние напряжения. Это происходит из-за того, что растет количество аустенита, в следствии роста концентрации углерода.

Сталь с содержанием углерода менее 0,8% при нагреве свыше критической точки Ас3 приобретает повышенную вязкость. Это происходит потому что в стали этого типа появляется аустенит (мелкозернистый), переходящий в мартенсит (мелкозернистый).

Доэвтектоидная сталь не обрабатывают при температурах, расположенных в диапазоне Ас1 – Ас3. Так как в этом случае появляются феррит, который снижает параметры твердости.

Время необходимое для выполнения операции

Для получения однородной структуры сплава, при определенной температуре, требуется какое-то время. Это время и будет определено как время выдержки стали при нормализации. Опытным путем определено, что слой металла толщиной в 25 мм через час становится однородным. Таким образом. и определяют время нормализации.

Завершающий этап – охлаждение

Скорость охлаждения играет существенную роль в образовании объема перлита и размера его пластин. Многочисленные исследования показали, что высокая интенсивность охлаждения увеличивает количество перлита и сталь получает повышенную твердость и прочность. Малая интенсивность охлаждения приводит к тому, что сталь теряет твердость и прочность.

При обработке деталей с существенными перепадами размеров, например. валов, целесообразно убрать напряжения, возникающие под воздействием колебания температур. Для этого их предварительно нагревают в емкости, заполненной разными солями. При понижении температуры допускается ускорить этот процесс помещая горячие детали в воду или специально подобранное масло.

Другими словами, нормализация стали устраняет напряжения внутри детали, минимизирует ее структуру. То есть она оказывает прямое влияние на изменение микроструктуры стальных сплавов.

Цель нормализации стали

Цели нормализации стали могут быть различными: например, как для увеличения, так и для снижения прочности и твердости в зависимости от термической и механической истории изделия.

Цели нормализации часто пересекается или даже путается с отжигом, термическим упрочнением и отпуском для снятия напряжений.  Нормализацию применяют, например, для улучшения обрабатываемости детали резанием, измельчения зерна, гомогенизации зеренной структуры или снижения остаточных напряжений. Сравнение температурно-временных циклов для нормализации и отжига показано на рисунке 2.

Рисунок 2 ─ Сравнение температурно-временных циклов нормализации и полного отжига. Более медленное охлаждение при отжиге приводит к более высокой температуре феррито-перлитного превращения и  более грубой микроструктуре, чем при нормализации.

Для стальных отливок нормализацию применяют для гомогенизации их дендритной структуры, снижения остаточных напряжений и большей восприимчивости к последующему термическому упрочнению.

Изделия, полученные обработкой давлением, могут подвергать нормализации для снижения полосчатости структуры после прокатки или разнозернистость после ковки.

Нормализацию с последующим отпуском применяют вместо обычной закалки, когда изделия имеют сложную форму или резкие изменения по сечению. Это делают, чтобы избежать образования трещин, коробления и чрезмерных термических напряжений.

Это интересно: Нитроцементация стали — цель, виды, технология

Новости ›› Муссоноджоули и пассатоватты. США активно выбрасывают деньги на ветер

Странная страна Америка. Сейчас, когда дефицит бюджета Штатов вырос до $1,8 трлн., госдолг — до 60% ВВП, а уровень безработицы достиг 8,1% (рекордной отметки за последние четверть века), Барак Обама предлагает выделить $150 млрд. на превращение страны в «зеленый материк». Проект энергетической программы Президента США предусматривает уменьшение зависимости от зарубежного топлива путем развития альтернативной энергетики. Так, согласно этому документу, к 2025 году ветер, вода, солнце и биомасса должны обеспечивать четверть необходимой энергии. В каждом штате законодательно утвержден процент возобновляемой энергии, который нужно использовать вместо традиционной. К примеру, в Сан-Диего (Калифорния) небольшая ветроэлектростанция уже к 2010 году будет вырабатывать 20% электроэнергии для жилых и административных зданий города.

Источники альтернативной (или возобновляемой) энергии могут быть самыми разнообразными. Например, штаты Огайо и Аризона предпочитают получать энергию с помощью солнечных батарей, Миннесота и Иллинойс стали производить заменитель традиционного бензина — этанол, используя метод превращения целлюлозы, зерен кукурузы и даже пищевых отходов в источник биоэнергии, а Мэн и Техас переводят фермерские хозяйства на энергию ветра.

Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Степан Волков
Наш эксперт
Написано статей
141
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации