U žáruvzdorných austenitických ocelí a slitin niklu začíná intenzivní růst zrna při přiblížení se k hornímu rozsahu kovací teploty. V tomto případě zóna kritických stupňů deformace v některých případech pokrývá oblast od 0 do 15-20%. Zdálo by se tedy, že pro získání výkovků s jemnými zrny je nutné je buď vykovat poblíž spodní hranice teplotního rozsahu, nebo při kování v oblasti vysokých teplot použít velké redukce.
Kování při teplotách blízkých spodní hranici teplotního rozsahu je vyloučeno z následujících důvodů:
Použití velkých redukcí při kování za vysokých teplot je omezeno plasticitou slitiny a zvláštnostmi tvarování.
Tažnost kovu při tlakovém zpracování závisí na stavu napětí vlastní prováděné technologické operaci. V závislosti na tvaru úderníků, množství posuvu a stlačení můžete při kování získat různý stav tažnosti kovu.
K maximálnímu rozvoji podélných trhlin ve středu ingotu dochází při tažení ingotů plochými úderníky podle vzoru kruh-kruh.
Při tažení ingotů úderníky, jejichž poloměr výřezu se blíží poloměru ingotu, se uprostřed netvoří trhliny. Totéž je pozorováno při kování ingotů s kosočtvercovými úderníky s úhlem otevření 90-105°. S dalším zvětšením úhlu otevření úderníků a zvýšením relativního stlačení na jeden průchod (více než 10-12 % u nízkoplastických materiálů) se začnou objevovat podélné trhliny uprostřed ingotu.
Při tažení úderníky je poloměr výřezu mnohem větší než poloměr ingotu [r in = (1,2÷1,3) R sl ], v jeho středu se začnou tvořit i trhliny.
Největší tažnost se tak dosáhne při kování ingotů úderníky s řezem podél poloměru blízkého poloměru obrobku. Takoví útočníci však mohou provádět pouze malé stlačení. Proto se používají pouze pro počáteční lisování ingotů ze slitin s nízkou plasticitou. Kování kosočtvercovými úderníky s malým úhlem rozevření (α = 90÷95°) je spojeno s určitými obtížemi z důvodu zvýšené složitosti manipulace s obrobkem a je také omezeno relativně malými možnými redukcemi u jednoho páru úderníků. Pro kování slitin se sníženou tažností jsou proto nejvíce použitelné kosočtverečné zápustky s úhlem rozevření 105°. Zbývající úderníky se používají pro kování slitin s více či méně dostatečnou tažností.
Vznik příčných trhlin na povrchu obrobku je především důsledkem vzniku tahových napětí v kovu v místě přechodu z jeho nedeformovatelné do deformovatelné části. Čím menší je poloměr zaoblení úderníků, tím vyšší jsou tato napětí a tím více trhlin se tvoří při kování.
Aby se zabránilo příčným trhlinám, doporučuje se zaoblit úderníky s poloměrem r= (0,2÷0,25) R od obrobku.
Při kování ingotů a sochorů podle vzoru čtverec-čtverec nebo čtverec-obdélník-čtverec je také možný vznik vnitřních a vnějších trhlin:
Stav povrchu ingotu (potaženého nebo bez slupky) také značně ovlivňuje jeho tažnost při kování. Po odstranění vad ingotu (silné trhliny, uvolnění, podkorové bubliny, ucpání atd.) jsou možné redukce 1,5-2 krát větší než u neodizolovaného ingotu.
Každá slitina má v závislosti na svých fyzikálních a chemických vlastnostech své vlastní specifické způsoby kování. Při kování austenitických ocelí a slitin niklu však lze použít následující obecné zásady:
Během procesu kování se výrazně mění makro- a mikrostruktura ingotů.
V případě deformace odlévané struktury tažením v jednom směru jsou rekrystalizační procesy omezeny na hranice čar. Pouze při vysokých stupních deformace, kdy jsou mezikrystalové složky výrazně ztenčeny a rozbity, je možné, aby zrna umístěná v sousedních liniích srostla společně. Při kování je vždy pozorována deformace krystalitů odlévané struktury v různých směrech. V řadě případů však může být jeho stupeň nedostatečný k tomu, aby zničil prodloužení zrn a intergranulárních složek v jednom směru, což je pozorováno při tažení bez mezilehlých sedimentů.
Při tažení ve výsekových zápustkách, kdy je rozšíření nevýznamné, je deformace krystalitů v jednom směru větší než při tažení pravoúhlých tyčí plochými zápustkami.
Stejného výkovku hrubé odlévané struktury při tažení pravoúhlých polotovarů plochými zápustkami je dosaženo 1,25-1.5krát menším výkovkem než při tažení jak kulatých, tak pravoúhlých polotovarů ve vystřižených zápustkách. Proto v případech, kdy je tažnost slitiny dostatečná a tvar a velikost obrobků umožňuje tažení plochými úderníky podle vzoru čtverec-obdélník-čtverec, je takový vzor tažení výhodný.
Pokud je tažnost ingotů pro kování plochými zápustkami podle vzoru čtverec-obdélník-čtverec nedostatečná, doporučuje se nejprve je stlačit v kruhovém řezu pomocí radiálních a poté kosočtvercových zápustek. U mnoha slitin je možné provést počáteční stlačení okamžitě pomocí kosočtvercových úderníků.
Při kování ingotů s uspokojivou tažností se dosáhne dobrého stavu povrchu obrobků, když se mnohostranný ingot stlačí nikoli podél hran, ale podél čel.
Při kování žáruvzdorných slitin byste měli obzvláště pečlivě provádět operace řezání, sevření atd. Aby se zabránilo tvorbě trhlin, měly by být prováděny dobře zahřátým nástrojem s dostatečnými poloměry zakřivení a malými kompresemi.
Při kování dlouhých obrobků se pro zachování tepla v obrobcích doporučuje nasadit na volnou část výkovku plášť z plechu vyloženého azbestem.
Když se obrobek vyrobený ze žáruvzdorných slitin s hrubou litou strukturou deformuje pěchováním, i po pětinásobném pěchování jsou v kovu pozorovány zbytky odlévané struktury. Aby se předešlo těmto vadám, měly by být obrobky před pěchováním nataženy. Kování pouze kvůli krytům pro přířezy určené pro disky pro kritické účely je vyžadováno nejméně čtyřikrát. Pěchování by mělo být prováděno opatřeními zaměřenými na zvýšení rovnoměrnosti deformací.
Ta se zvyšuje při použití nástroje s čistým a hladkým povrchem (alespoň 4), zahřátého na 300-400 °C a použití maziv proti tření, která mají také tepelně izolační vlastnosti.
Nejlepší jsou maziva obsahující sklo nebo podobné materiály (strusky). Levný a pohodlný způsob přípravy a použití lubrikantů je následující. Suspenze skleněného prášku s mletím ne větším než síto č. 10-20 v 50% vodném roztoku tekutého skla (síran nebo soda sodná) o měrné hmotnosti 1.2-1,3. na jednu stranu tenkého kartonu nebo hrubého balicího papíru se nanese rovnoměrná vrstva o tloušťce 1-2 mm (v závislosti na velikosti obrobku). Takto upravené plechy vysušené na vzduchu se před pěchováním položí na konce obrobku. Rozměry plechu nesmí být menší než průměr obrobku po pěchování.
Při použití maziv na sklo by měli být servisní pracovníci a zařízení chráněni před možným únikem maziva instalací ochranných krytů.
K mazání obrobků je lepší používat skla a strusky bez alkálií. Lze použít i běžné skleněné láhve. V tomto případě, aby se zabránilo korozi obrobků při následném ohřevu, je třeba z nich opatrně odstranit zbývající mazivo.
Pro zvýšení rovnoměrnosti deformací u obrobků s velkým D/H (H je výška obrobku před pěchováním; D je průměr obrobku před pěchováním) se používá jejich pěchování ve stohu. Jestliže se stoh obrobků při usazování otáčí jeden k druhému s různými stranami, pak se kov v blízkosti konců bude střídavě nacházet buď v zóně obtížných deformací, nebo v zóně intenzivních deformací. Kromě zvýšení rovnoměrnosti šíření deformací při dopadu chodidla je dosaženo výrazného snížení potřebné lisovací síly. Při stohování obrobků stohem se doporučuje použít mazivo na sklo až při posledním opětovném stohování.
Pro pěchování obrobků s vysokým poměrem D/H vyrobených z drahých a málo tažných slitin je vhodné použít horké těsnění z uhlíkového plechu. Tloušťka distančních vložek S je požadována tak, aby za určitých teplotních podmínek byl tlak potřebný pro tok kovu v distančních vložkách o něco menší než tlak potřebný pro tok pěchovaného obrobku. U žáruvzdorných austenitických ocelí a slitin niklu je dosaženo uspokojivých výsledků s následujícími poměry rozměrů pěchovaného obrobku a distančních vložek:
pro obrobky s D/Н= 5÷3.0
S = (0.70-0,1) N;
pro obrobky s D/H=3,0÷5.0
S = (0.1÷0.15) N
V případě srážek s několika meziohřevy je nejvhodnější použít těsnění na předposledním a posledním ofsetu.
Použitím distančních podložek při pěchování obrobků s D/H – 3 je dosaženo výrazného snížení „sudu“ na výkovcích ve srovnání s konvenčním pěchováním.
Přípustný stupeň deformace při pěchování s jedním ohřevem a v případě pěchování s pauzami pro „kovový klid“ je prakticky stejný a bez přestávek je to 0,8-0,9 od pěchování po vznik trhlin při zkoušení vzorků.
Stejně jako u tažení, pěchování, pokud se jedná o poslední operaci ve výrobě, by mělo být provedeno zahřátím kovu na teplotu mírně nižší, než je začátek intenzivního růstu zrna, a mělo by být dokončeno při teplotě o 30-50 °C vyšší než teplota spodní hranice kování. Stupeň deformace při sedání by měl být minimálně 20-25%.
Navzdory tomu, že takový technologický postup, jakým je kalení výrobků z nerezové oceli, vede ke snížení jejich tažnosti a pružnosti, použití této metody tepelného zpracování umožňuje dát jim mimořádnou tvrdost. Moderní technologie kalení a jejich správný výběr poskytují vysoce kvalitní ocel, u které jsou optimálně zachovány poměry pevnosti, tažnosti a houževnatosti. Produkty ošetřené tímto způsobem mají výrazně zlepšené výkonové charakteristiky.
Kalení oceli v instalaci indukčního kanálu
Vlastnosti a účel kalení oceli
Technologie, jako je kalení oceli, je lidstvo aktivně používáno již dlouhou dobu. Již ve středověku se tento způsob tepelného zpracování používal ke zlepšení pevnostních charakteristik a tvrdosti zbraní s ostřím a také nástrojů používaných v zemědělství. Otázka, jak vytvrdit nerezovou ocel, vyvstala, když se lidé naučili vyrábět ocelové slitiny v průmyslovém měřítku s výjimečnými antikorozními vlastnostmi. V tomto období byly vyvinuty nové technologie kalení oceli, které umožňují vytvářet materiály s vynikajícími fyzikálními a chemickými vlastnostmi.
Postup kalení se aplikuje především na nerezové oceli, které mají martenzitickou vnitřní strukturu. Charakteristickým znakem takových slitin nerezové oceli je, že v normálním stavu mají zvýšenou tvrdost a tendenci ke zkřehnutí. Pokud jsou výrobky vyrobené z takových ocelí podrobeny tepelnému zpracování, které zahrnuje rychlé popouštění, pak může být zvýšen jejich koeficient houževnatosti, což výrazně rozšiřuje rozsah jejich použití.
Změna režimu tepelného zpracování oceli umožňuje získat různé fyzikální a mechanické vlastnosti kovu
V závislosti na řešených úkolech lze kalení výrobků vyrobených z nerezové oceli provádět jedním ze dvou způsobů – ohřevem:
- celý produkt (globální kalení);
- pouze tu část výrobku, kterou je třeba vytvrdit (lokální vytvrzení).
Měli byste také velmi vážně zvolit metodu chlazení součásti, která se má kalit po zahřátí.
Je třeba mít na paměti, že u různých jakostí nerezové oceli se mohou způsoby chlazení produktů vystavených kalení nebo popouštění výrazně lišit.
Jestliže se při provádění tepelného zpracování nízkolegovaných ocelí často jako chladicí médium používá obyčejná voda, pak se pro chlazení slitin nerezu používají látky jako olej, sůl a alkalické roztoky.
Volba teploty
Nejdůležitějším úkolem, který je třeba vyřešit při zahájení kalení výrobku z nerezové oceli, je správná volba teplotních podmínek. Pokud se výrobek z nerezové oceli během kalení přehřeje, může ztratit svou původní pevnost, což se vysvětluje snížením množství uhlíku v jeho vnitřní struktuře.
Způsoby tepelného zpracování chromových ocelí a výsledné mechanické vlastnosti
Velmi často v nich při kalení korozivzdorných ocelí vznikají zbytková pnutí, která lze odstranit následným mechanickým zpracováním (válcováním apod.). Těmto problémům se lze vyhnout i ve fázi tepelného zpracování, pokud jsou kalené díly ochlazovány v několika stupních s postupným snižováním teploty v každém z nich. Tato technika chlazení se často používá v případech, kdy je v důsledku kalení nutné získat produkt vyznačující se zvláště vysokou pevností.
Podstatou metody postupného ochlazování vytvrzeného výrobku z nerezové oceli je, že se po zahřátí postupně spouští do lázní obsahujících různá chladicí média: roztoky solí, alkálie, minerální nebo syntetické oleje. Nejvýznamnější výhodou této techniky je, že při použití v kovové konstrukci jsou zcela eliminována všechna vnitřní pnutí, která mají negativní vliv na její kvalitu. Mezi nevýhody této metody je třeba poznamenat vysoké náklady na její implementaci, což omezuje rozsah její aplikace.
Doporučení pro kalení nerezové oceli doma
Pokud je potřeba zlepšit pevnostní charakteristiky a zvýšit tvrdost výrobku z nerezové oceli, můžete jej vytvrdit doma tím, že se seznámíte s praktickými doporučeními a prostudujete si tento proces ve videu. Jako příklad můžeme detailně zvážit kalení čepele nože z nerezové oceli.
Aby byl nůž z nerezové oceli tvrdší a odolnější doma, budete potřebovat následující materiály a vybavení:
- elektrická trouba nebo plynový hořák;
- pečetící vosk;
- obyčejný terpentýn.
Domácí plynová kovárna
Samotný způsob kalení nerezového nože, prezentovaný v mnoha videích na internetu, se skládá z následujícího sledu akcí.
- Kovová část nože (bez rukojeti) je umístěna v komoře nevytápěné elektrické trouby.
- Po zapnutí trouby musíte nůž zahřát, dokud nezíská jasně šarlatovou barvu (950–10500). Pokud nemáte elektrickou troubu, lze zahřátí nože provést pomocí plynového hořáku nebo žhavého uhlí, ale pak bude obtížné dosáhnout rovnoměrného ohřevu kovu.
- Po krátkém působení při dané teplotě (5–10 minut) se nůž vyjme z pece a jeho čepel se na 1 sekundu ponoří do pečetního vosku. Postup ponoření a vyjmutí by se měl opakovat, dokud neucítíte, že nůž do tohoto materiálu vstupuje s určitými obtížemi (jako máslo).
- Dokončení procedury pro kalení nože doma spočívá v jeho vyčištění od zbytků pečetního vosku a otření čepele hadříkem namočeným v terpentýnu.
Při vlastním kalení nože z nerezové oceli byste měli mít na paměti následující: přehřátí kovu může způsobit přílišné ztvrdnutí ostří nože, které ztratí pružnost a tím se zhorší jeho řezné vlastnosti.
