Методика проведення термічної обробки

Швидкісний нагрів проводився за допомогою генератора струмів високої частоти ВЧГ-60/0,44 (частота 440 КГц) з використанням прямого мідного індуктора діаметром 6 мм.

Відпуск загартованих зразків з обох видів сталі проводився за двома різними методиками - відпуск за допомогою пічного нагріву та відпуск з нагрівом струмами високої частоти. Зразки зі сталі 15Х11МФ для проведення відпуску з різними швидкостями нагріву, приведені на рисунку 3.2.

 

 

 

Рисунок 3.2 – Форма та розміри зразків зі сталі 15Х11МФ, що використовувалися для термічної обробки (загартування СВЧ та відпуск з різними швидкостями нагріву)

Перед відпуском за допомогою СВЧ зразки зі сталі 15Х11МФ були піддані загартуванню з використанням СВЧ по оптимальним режимам – нагрів до 1100-1150 °С з охолодженням у воді. Підвищенні температури загартування пов'язані з тим, що при загартуванні СВЧ через велику швидкість нагріву (~1000°С/с) критичні точки зміщуються в область високих температур.

Проведення відпуску за допомогою струмів високої частоти має суттєву відмінність від більш вивченого і більш застосованого в промисловості загартування за допомогою СВЧ. Оскільки температури відпуску нижче температур загартування (межею цих процесів являється лінія А_с1), то регулювання температури відбувається завдяки пониженню потужності та збільшенню зазору між індуктором та поверхнею деталей. Спираючись на попередньо проведенні дослідження, що були направлені вибір оптимальних режимів швидкісного відпуску, шляхом підбору зазору між індуктором та поверхнею деталі та потужності, був застосований зазор, що складав 0,95 мм. Потужність коливалася в межах 15-25% від загальної потужності генератору. Швидкість переміщення регулюється швидкістю переміщення штанги, що з’єднана з редуктором. В нашому випадку швидкість складала приблизно 5,75 мм/с.

Відпуск загартованих СВЧ зразків проводився за двома різними методиками - відпуск за допомогою пічного нагріву та відпуск з нагрівом струмами високої частоти.

Схематично кріплення зразків для проведення швидкісного відпуску СВЧ показано на рисунку 3.3

Рисунок 3.3 – Кріплення зразків для проведення швидкісного нагріву

Рухома частина складалась з приладдя, у якому розміщувався зразок, штанги, редуктор та привід до редуктору. Для переміщення приладдя використовувався існуючий станок для переміщення зразків повз індуктор. Індуктор залишався при цьому нерухомим.

1100-1150 0С

Відпуск з нагрівом в печі був проведений за схемою, що наведено на рисунку 3.4

Т,°С

680ºС

 

500ºС

 

350ºС

τ, хв

1,5 години

Рисунок 3.4 – Схема проведення загартування та пічного відпуску зразків зі сталі 15Х11МФ

1100-1150 0С

Т,°С

Для відпуску зразків зі сталі 15Х11МФ із швидкісним нагрівом СВЧ були застосовані такі режими нагріву (відповідно рис. 3.5).

850ºС

 

650ºС

 

500ºС

 

τ, с

≈1-2 с

Рисунок 3.5 – Схема проведення загартування та швидкісного відпуску на зразках зі сталі 15Х11МФ

Рисунок 3.6 – Характерна крива нагріву при швидкісному відпуску (сталь 15Х11МФ з нагрівом до 500 °С)

З кривої, що представлена на рисунку 3.6 можна визначити час нагріву. До заданої температури (500 °С) нагрів пройшов за 1 с, отже, швидкість нагріву складала 500 °С/с. Для інших температур та сталей швидкість нагріву приблизно складала 500-600 °С/с.