стки от коррозии в смесь добавляют 0,8-1,0 % кальцинированной соды илн 0,5-1,0 % нитрита натрия. После очистки оснастку промывают и подвер- гают дополнительной антикоррозионной обработке.

При гидроабразивной очистке от окалины применяют кварцевый песок зернистостью 50-80, т. е. с размером зерен 500-800 мкм. Струя направляется под давлением (3,9-5,9) • 10 Па. Расстояние от распылителя до обрабатываемой детали следует изменять в пределах от 80 до 150 мм. Оптимальный угол наклона сопла 45°.

Очистка ультразвуком. Для ультразвуковой обработки используют колебания с частотой более 16 кГц. образуемые с помощью ультразвукового генератора. При таких колебаниях в жидкости возникают поочередно зоны сжатия и растяжения. В момент растяжения происходят местные разрывы жидкости и образуются пузырьки (полости), которые заполняются парами жидкости и растворенными в ней воздухом и другими газами. В момент сжатия пузырьки сплЮ1циваются, что сопровождается сильными гидравлическими ударами. Эти удары очищают поверхность технологической оснастки от загрязнений и других дефектов. Последовательность вынолнения операций ультразвуковой очистки приведенав табл. 102.

КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА ТЕРМООБРАБОТКИ

Для определения качества термообработки применяют различные методы неразрушающего контроля с использованием просвечивания деталей, измерения интенсивности распространения в испытуемом объекте механических колебаний, определения электрических и магнитных свойств, а также методы, основанные на использовании физико-химических свойств жидкостей, газов и т. д. Характеристики приборов для неразрушающего контроля, кячества технологической оснастки после термообработки приведены в табл. 103.

Тепловой контроль термических операций проводят при помощи кои-гротьно-нзмерительных, регулирующих и регистрирующих приборов, в которых в качестве датчиков измерения температуры использованы лермометры и термопары. Ртутными термометрами измеряют температуру жидкой и газообразной среды в пределах -50.. .+500 °С. Манометрические термометры применяют для измерения температур в пределах -40...-г500 °С и для автоматического регулирования температур. Термометры сопротивления, осиа-. щенные термопарами, применяют для измерения температур-120...500 °C,-j Такие термометры бывают двух разновидностей: показывающие и самопи-- шущие.

•Контроль твердости термообработанных поверхностей. При контроле

твердости технологической оснастки по методу Роквелла определяют глубину проникновения в металл алмазного или стального наконечника. Ее выражают в условных единицах, называемых числом твердости по Роквеллу. Угловое перемещение стрелки на одно деление шкалы прибора (единица твердости) соответствует 2 • 10 мкм глубины вдавливания. Наличие окалины, грубых рисок и других дефектов искажает результаты измерений. Условия применения шкал А, В н С и поправки на показания прибора приведены в табл. 104 и 105.

Для приближенного определения твердости пользуются тарированными напильниками плоской, квадратной или треугольной формы, предваритель- . но термически обработанными на различную твердость насечки с интервалом 3-5 единиц по Роквеллу. Тарирование напильников проводят по cne-J циальным эталонным плиткам, твердость которых точно определена прибором. Твердость насечки напильника обозначают на его нерабочей части (например, HRC 56, HRC 60 и т. п.). При контроле твердосги детали подби- рают такую пару напильников с минимальным интервалом по твердости, чтобы напильник с меньшей твердостью скользил по поверяемой поверхиогд сти, а напильник с большей твердостью слегка ее царапал. Следовательнс твердость исследуемой поверхности будет находиться в интервале твердост напильников.

103 приборы для неразрушающего контроля качества технологической Аснастки после термообработки

Прибор

Назначение

Принцип действия

Универсальный

магнитпый

дефектоскоп

Переносный магии 1 нын дефектоскоп

Аустеномер (магнитный анализатор)

Коэрцнтнмер с приставными электромагнитами

Дифференциальный магнитный прибор

Aл:j(pфaзoмeтp

Дефектоскоп: •электромяг-нигный Индуктивный

люминесцентный

ультразвуковой импульсный

Обнаружение на поверхности деталей трещщ!, волосовин, флокенов и других дефектов, расположенных иа глубине 2 мм от поверхности Обнаружение поверхностных дефектов в стальных деталях, расположенных нл глубине до 2 мм

Контроль качества термообработки концевого инструмента из быстрорежущей стали (сверл, метчиков, концевых фрез, разверток и т. п.)

Контроль качества термической и химико-термической обработки стальных деталей

Контроль структуры и твердости деталей после тср.мооб-работки с целью обнар\ жения недогрева, перегрева и зон по-1Нже1?ной твердости в термически обработанных деталях Определение количества альФа-фазы в нерж-авеющей стали после термической обработки

Контроль марки стали, структуры, глубины слоя химико-термической обработки и твердости

Выявление поверхиостных дефектов на деталях

Выявление дефектов (раковин, расслоений, трещин и т. п.), расположенных на глубине 1 - 2500 мм от поверхности металлических деталей, различных дефектов сварного шва в сварных соединениях, а также определение их координат в различных металлах

Магнитно-порошковый. Дефект обнаруживается по оседанию порошка (крокуса) в зоне дефекта

То же

Измерение магнитной проницаемости стали

Связь величины коэрцитивной силы со структурой металла. По результатам измерения коэрцитивной силы металла определяют качество термической обработки, твердость и глубине слоя насыщения

Измерение магнитной проницаемости стали

Измерение магнитной проницаемости стали в зависилюс-ти 01 количества магнитной а-состг.вляющен (альфа-фазы), входящей в состав нержавеющей стали

Измерение магнитных и электрических характеристик СТо ли в поле вихревых токов

Введение в полость дефектов люминесцирующего вещества, светящегося при облучении детали ультрафиолетовыми лучами

104. Условия определения твердости на приборе типа «Роквелл»

105. Поправки на показания прибора Роквелла при измерении твердости на цилиндрических поверхностях

Величина поправки

+2,5 +3,0 +4,0 +2,0 +4,0

+5,0 +6,0

Контроль сплошности металла с помощью дефектоскопа. Исследуемую

технологическую оснастку намагничивают на специальных установках - магнитных дефектоскопах. Поверхность ее смачивают суспензией, состоящей 113 0,5 кг порошка окиси железа н 1 л трансформаторного масла. В местах несплошкости металла осаждаются частпцт)! окиси железа, в результате.! чего рельефно выделяется дефект. После контроля И1гстру.\1ент размагничн«Я вают в соленоиде. IT

При люминесцентном методе контроля поверхностных дефектов немаг-1 ннтных металлов элементы контролируемой технологической оснастки по-i гружают в специальную жидкость, содержащую флюороль - веществОг- которое светится под действием ультрафиолетовых лучен. Затем деталь про-"* мывают водой, при этом жидкость удаляется только с гладкой поверхности.; а в дефектных местах она остается. После этого на поверхность насыпают-» мелкий порошок, обычно силикагель. Порошок впитывает жидкость из поло-;! стей и остается по краям дефекта при последующей обдувке поверхности J оснастки. Если такую оснастку осветить в темном помещении ультрафиоле-J товыми лучами, места дефектов будут светиться сине-голубым светом. /

Для контроля дефектов применяют также метод импульсной ультразву-i ковой дефектоскопии. Принцип действия ультразвуковых импульсных де фектоскопов состоит в том, что ультразвуковая волна, распространяющаис " в исследуемом материале, прн встрече с дефектом, служащим границей р дела двух сред, например воздушной полости в стали, отражается от этоЩ границы. Отраженные волиы принимают, усиливают и подают на индикатор; Импульсные дефектоскопы могут работать с одним или с двумя щупам! прикладываемыми к изделию только с одной стороны. По направленностЯ ультразвуковых волн можно определить месторасположение и очертани" дефектов. Для точной отметки глубины залегания дефекта в дефектоскопа применяют глубиномеры. Глубиномеры также служат измерителями толп ны изделий при доступе к их поверхности только с одной стороны.

СПОСОБЫ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ БРАКА, ВОЗНИКАЮЩЕГО ПРИ ТЕРМООБРАБОТКЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ОСНАСТКИ

Для предотвращения обезуглероживания инструмента при нагреве под закалку периодически контролируют обезуглероживающую активность соляных ванн. Для этого используют образцы, изготовленные в виде тонкой ленты толщиной 0,08-0,16 мм из высокоуглеродистой стали или 13Х (метод фольги). Образцы после нагрева в ванне закаливают в воде. По изяе-ненню содержания углерода в них оценивают состояние испытуемой ванны. В случае необходимости в ванну дополнительно вводят раскислители.

ОБРАБОТКА ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫХ СТАЛЕЙ ПРИ КРИОГЕННЫХ ТЕМПЕРАТУРАХ

ВЛИЯНИЕ ОБРАБОТКИ

НА СТРУКТУРНЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ СТАЛЕЙ

П ИЗМЕНЕНИЕ ИХ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ

Вструктуре закаленной стали имеется некоторое количество сравнительно мягкого остаточного аустенита, что обусловлено ее химическим составом и режимом термической обработки. В результате этого понижаются твердость и прочность, ухудшаются теплопроводность и магнитные свойства, изменяются размеры, ухудшается качество поверхности изделия, С целью ликвидации или уменьшения количества остаточного аустенита наиболее рационально использовать метод обработки стали при криогенных температурах.

В процессе такой обработки технологической оснастки обеспечивается улхчшение механических свойств инструментов, в том числе нз быстрорежущей стали, их износостойкости и режущпх свойств, повышение твердости и износостойкости контрольно-измерительных инструментов, штампов и пресс-форм, изготовляемых из высокоуглеродистых и легированных конструкционных сталей, увеличение твердости нержавеющих сталей с повышенным содержанием углерода, применяемых для изготовления специального инструмента, улучшение качества поверхностей, подвергаемых полированию или доводке, так как наличие мягких аустенитных участков препятствует полу- ченИ10 однородной поверхности с малой шероховатостью.

Прн оценке целесообразности назначения обработки технологической осиастки прн криогенных температурах необходимо учитывать такие технологические особенности: повторное охлаждение закаленной стали не улучшает ее свойств, если при этом не достигаются температуры более низкие, чем при закалке; продолжительность выдержки при низкой температуре не оказывает влияния на результаты обработки; наибольшие структурные изменения под влиянием криогенных температур происходят в сталях с повышенным содержанием остаточного аустенита (высокоуглеродистые и легированные стали, в легированных сталях больше остаточного аустенита, чем в углеродистых); закономерности изменения размеров технологической оснастки в результате аустенитно-мартенситиых превращений следует определять опытным путем для конкретного химического состава стали в зависимости от режимов предыдущей термообработки и конфигурации деталей; при обработке технологической оснастки особо сложной формы с неравномерным распределением массы рекомендуется немедленно после закалки применять отпуск для снятия закалочных напряжений; нельзя непосредственно после закалки производить охлаждение ниже О °С, так как в этих случаях увеличиваются напряжения и опасность образования трещин; обработка при криогенных температурах приводит к росту объема структурных составляющих при распаде остаточного аустенита. В табл. 106 приведены средние коэффициенты расширения аустенитно-мартеиситных фаз стали.

106. Средние значения коэффициентов расширения структурных составляющих стали

Распад остаточного аус+еиита"а? превращение его в мартенсит проис»=: ходит в определенном интервале тем-1 ператур (табл. 107). Если закалку осуществляли при пониженных температурах, то его превращение полиостью заканчивается при температуре ниже О °С и такое охлаждение не вызывает дополнительных превращений. Если закалка выполнена при повышенных температурах, то в результате ее образуется аустенит с высокой концентрацией по углероду и легирующим элементам. При охлаждении стали, закаленной при повышенных температурах, ниже О "С !фоисходит превращение аустенита в мартенсит, протекающее до температуры конца мартенситиого превращения. Влияние 1 % легирующих элементов на температуру конца мартенситиого превращения показано ниже:

Элемент

Марганец . Никель Ванадий . Молибден Хром . . Медь . .

Снижение температуры конца мартенситиого превращения, С

45 26 30 25 35 7

107. Влияние обработки при криогенной температуре на свойства стали

Охлаждение ниже этой температуры не вызывает дальнейшего превращения аустенита в мартенсит. Чем больше углерода и легирующих элементов в стали, тем выше температура закалки, тем большее "количество остаточного аустенита получается-в закаленной стали и, следовательно, тем ниже температура начала Л1„ и конца М. мартенситиого превращения (табл. 107). На количество остаточного аустенита оказывает влияние скорость охлаждения стали в области температур мартенситиого превращения. С уменьшением-этой скорости количество остаточного аустенита увеличивается. В ие-- которых марках стали не весь аустенит превращается в мартенсит. Определенное количество его стабилизируется, причем тем большее, чем выше температура закалки и ниже температура мартенситиого превращения. Выдержка закаленной стали при нормальной температуре ведет к стабилизации оста--точного аустенита. После этого при последующем охлаждении превращение, аустенита начинается не сразу, а после циклического гистерезиса в несколько-десятков градусов. Продолжительность разрыва между временем закалки.,* и обработки холодом влияет на стабилизацию аустенита.

Температура, при которой аустенит стабилизируется, зависит от маркий стали.

Выше этой температуры, обозначаемой М,,, аустенит ие стабилизируется. Если лежит ниже 20 °С, то между закалкой и обработкой при криогенных температурах может быть промежуток времени любой длительности. Если точка Л!\. лежит выше 20 °С, то обработку при криогенных температурах следует проводить сразу после закалки. Стабилизирующее влияние длительности выдержки после закалки будет тем больше, чем выше лежит точка Л!;.. Стабилизация размеров технологической оснастки высокой точио-сгн достигается дополнительной термообработкой - старением, выполняе-sHJM после одноразовой обработки при криогенных температурах и предусматривающим длительный нагрев до 120-150 "С.

Обработку при криогенных температурах целесообразно применять для нерегулируемых разверток, расточных блоков, протяжек и прошнвок, гладких н резьбовых калибров (скоб, пробок, колец, шаблонов), концевых мер длины, установочных мер, рабочих деталей штампов и пресс-форм, на-прапляющих и фиксирующих деталей станочных приспособлений, контрольных и установочных оправок.

ОСОБЕННОСТИ ОБРАБОТКИ

ПРИ КРИОГЕННЫХ ТЕМПЕРАТУРАХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ОСНАСТКИ, ИЗГОТОВЛЕННОЙ ИЗ РАЗЛИЧНЫХ СТАЛЕЙ

В углеродистых сталях с содержанием углерода свыше 0,6 % в результате обработки криогенными температурами обеспечивается повышение твердости нрн любой закалочной температуре (рнс. 28). Надо учитывать, что положение точки М, на шкале температур изменяется с изменением температуры закалки (табл. 108), При закалке от температуры 760 до 800 °С охлаждение углеродистых инструментальных сталей до -30 °С достаточно для мак-сим.тльного превращения остаточного аустенита. Чем ниже температура

108. Зависимость температуры точки /И, углеродистой инструие11тальной стали от температуры закалки

0,t0.2 0,4 0,6 0.8

Рнс. 28. Зависимость твердости закаленной углероди-CToii стали от содержания у.терода и метода термообработки прн нагреве:

1 - выше /1с3 и обработке криэ-генными температурами: 2-- выше 780 -SOO-Cf: 3 - выше Лсз.

закалки, а следовательно, чем меньше аустенит насыщен углеродом, тем меньше должен быть разрыв во времени между закалкой и криогенной обработкой. Температура мартенситиого превращения углеродистой инструментальной стали некоторых основных марок приведена в табл. 109.

С повышением температуры закалки быстрорежущей стали количество остаточного аустенита в ней при нормальной температуре возрастает, стабилн-зируемость его при этом уменьшается. Поэтому криогенную обработку такой стали следует проводить при более низкой температуре. Сталь, закаленная при пониженных температурах нагрева, претерпевает более полное мар-"•"тное превращение. Время между операциями закалки и криогенной ооработкой для такой стали необходимо сократить. Если в процессе охлаждения до 100 С делать остановки, то количество аустенита увеличится. За-