s S В

S о.

cq Q. С

Да S

154. Продолжительность выдержки инструментов из быстрорежущей стали при азотировании в смеси (20-40%) аммиака и (60-80%) науглероживающего газа при 550-560 °С

1S5. Режимы термической обработки штампов горячей штамповки

медленнее). Ориентировочное время выдержки прн температуре закалки:

для штампов массой до 500 кг - 5,5 ч; 1000 кг - 8-9 ч;

свыше 1000 кг-10-11 ч.

Перед загрузкой в печь боковые поверхности штампа необходимо смазать огнеупорной глиной с асбестом, а зеркало штампа - фигуру засыпать отработанным карбюризатором или прокаленной чугунной стружкой, а затем обмазать глиной с асбестом. Малые штампы (до 500 кг) следует укладывать фигурой вниз на поддон с отработанным карбюризатором, толщиной слоя 30-40 мм. Перед закалкой штамп необходимо тщательно очистить от защитной смесн.

В закалочных ваннах, предназначенных для штампов, должна быть обеспечена принудительная циркуляция закалочной среды. Более эффективно охлаждение при подаче закалочной среды под давлением на фигуру штампа. Применяется также охлаждение водо-воздушной смесью.

После закалки штампы подвергаются отпуску с целью снятия внутренних напряжений и получения заданных механических свойств. Температура отпуска зависит от размеров штампа и его назначения. Скорость нагрева до температуры отпуска не более 50°С/ч. После проведения общего отпуска дополнительно отпускаются хвостовики штампа на специальных плитах илн в специально приспособленных для этой цели печах. Для повышения стойкости штампы подвергаются поверхностной химнко-термической обработке.

Режимы термической обработки инструмента. В табл. 149-155 приведены данные, необходимые прн назначении режимов термической обработки инструмента.

35. Общие вопросы

Проведение термической обработки сварных конструкций преследует две основные цели: снятие остаточных напряжений; восстановление свойств металла в зоне термического воздействия сварочного источника тепла.

Снятие остаточных напряжений. Релаксация остаточных напряжений протекает наиболее интенсивно прн температурах выше 600 °С. При этом уже после часовой выдержки уровень остаточных напряжений резко снижается. Дальнейшее увеличение выдержки неэффективно. Таким образом, если изделие выдерживается после прогрева при 580- 620 °С более 1 ч, исходные остаточные напряжения практически снимаются.

Следует учесть, что прн неравномерном охлаждении нзделнй в процессе термической обработки могут образовываться дополнительные остаточные напряжения, не связанные с технологическим процессом сварки. Наибольшую опасность с этой точки зрения представляет период охлаждения от 600 до 300 °С. Если в этот период в изделии возникают перепады температур более 50 °С, то после охлаждения возможно образование значительных остаточных напряжений порядка 0,4-0,6 от предела текучести основного металла. После 300 °С, когда материал обладает достаточными упругими свойствами, охлаждение изделия может протекать с большей скоростью.

Восстановление свойств металла в зонах термического влияния. Для сварных конструкций из низко- и среднелегнрованных марок стали большое значение имеет устранение закаленных зон в районе сварного шва, образующихся при сварке. Восстановление свойств металла в этих зонах происходит во время отпуска при 620-680 °С. Минимальная температура отпуска для различных марок стали может существенно отличаться. С другой стороны, для различных марок стали существует верхняя температурная граница отпуска, выше которой может происходить падение исходных прочностных свойств. Таким образом, температура изделия в процессе высокого отпуска должна находиться в весьма узких пределах, обеспечивающих отпуск закаленной зоны основного металла и сварного шва и отсутствие падения прочностных свойств основного металла.

На сопротивление усталости сварных соединений и, следовательно, их работоспособность термическая обработка может оказывать как положительное, так и отрицательное влияние. Эффективность ее в основном определяется результирующим влиянием двух факторов: уменьшением неблагоприятных остаточных напряжений, вызванных сваркой; разупрочнением металла шва и околошовной зоны. Вопрос о целесообразности термической обработки должен решаться также с учетом окисления поверхности при нагреве, изменения формы и размеров сварной конструкции, вида металла, технологического процесса сварки, характера распределения остаточных напряжений, условий эксплуатации.

После оценки указанных выше положительных н отрицательных факторов, связанных С термической обработкой сварных конструкций,

ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА СВАРНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

принимается решение о необходимости и целесообразности выполнения термической обработки.

В табл. 156 приведены данные о влиянии термической обработки иа усталостную прочность сварных конструкций.

1Б6. Влияние термической обработки на усталостную прочность сварных конструкций

Технология изготовления сварных конструкций обусловливает два основных способа выполнения термической обработки: объемную и местную. В первом случае изделия помещают в печь и подвергают термической обработке целиком, по всему объему; во втором - термической обработке подвергается отдельный участок изделия, в то время как остальная его часть находится при комнатной температуре. Каждый йз перечисленных способов имеет свои достоинства и недостатки и рациональные границы применения.

К преимуществам объемной термической обработки перед местной следует отнести в первую очередь отсутствие по термообрабатываемому изделию заметного перепада температур, что позволяет избавиться от возникновения при нагреве дополнительных остаточных напряжений. Объемная термическая обработка является единственно возможным методом снятия сварочных напряжений, когда компактная сварная конструкция состоит из большого количества сварных соединений, затрудняющих или делающих невозможным применение местной термической обработки. Недостатками объемной термической обработки является потребность в специальных дорогостоящих печах с длительным периодом цикла термической обработки и значительным расходом енергоресурсов; кроме того термические печн требуют дополнительной производственной площади.

Местная термическая обработка имеет ряд преимуществ перед объемной термической обработкой: не требуется громоздкого и дорогостоящего печного оборудованияз возможность применения (особенно 172

в монтажных условиях) высокоэффективных нагревательных устройств, которые экономичны в части расхода энергоресурсов и обеспечивают быстрый и равномерный нагрев зоны сварки на изделии.

Недостатками местной термической обработки является неизбежное появление дополнительных остаточных термических напряжений * и ухудшение свойств металла изделия в зонах перепада температур от температуры отпуска до комнатной.

Особый интерес представляет выполнение высокого отпуска на снятие сварочных напряжений с помощью щитообразных (плоских) инфракрасных электронагревателей, выполненных из специальных пластин, которые со стороны, обращенной к нагреваемому сварному соединению, покрыты металлическим окисным соединением с высокой излучающей способностью (коэффициент лучеиспускания 0,9). Нагрев осуществляется инфракрасным излучением, обладающим большой проникающей способностью, благодаря чему уменьшается перепад температуры по толщине стенки; при этом удельная мощность электронагревателей составляет 25 Вт/см. Данный способ нагрева для выполнения высокого отпуска на снятие сварочных напряжений весьма перспективен.

36i Термическая обработка сварных конструкций на снятие напряжений

При, термической обработке сварных конструкций необходимо иметь в виду следующее.

1. Во избежание деформации изделий температура печи при посадке изделий должна быть не выше 350 С

2. Допустимые скорости нагрева изделия зависят от вида термической обработки (общей или местной), типа конструкций и ее материала, толщины свариваемых элементов и мощности нагревательных устройств.

При общей термической обработке изделий средней сложности (сосудов, работающих под давлением) максимальная скорость нагрева не должна превышать 200 °С/ч при толщине элементов до 25 мм и 100 °С/ч при большей толщине.£ отдельных случаях, например при термической обработке узлов из теплостойких хромомолибденованадиевых и жаропрочных аустенитных стабилизированных сталей, должны ограничиваться скорости нагрева в опасном для этих сталей интервале температур. Температуры нагрева двух любых участков изделия не должны отличаться друг от друга более чем на 50 °С.

3. Для сварки узлов из термически упрочняемых марок стали температура отпуска должна быть на 20-40 °С ниже температуры отпуска свариваемых- заготовок. При этом свойства материала конструкции должны оцениваться по результатам испытания образцов, прошедших полный цикл термической обработки с изделием.

4. При использовании марок стали, подверженных при сварке закалке с образованием хрупких структур, термическая обработка должна производиться либо непосредственно после окончания свароч-

Опыт проведения местной термической обработки труб показывает, что прн индукционном варианте нагрева токами промышленной частоты (частота тока 50 Гц) перепад температур по ееченню нагреваемой трубы с толщиной стенки 45-60 мм может составлять 10-50°С, прн индукционном нагреве токами повышенной частоты (частота тока 2500 Гц) ор достигает 20-100 С, при электропечном нагреве 30-200 °С и газопламенном нагреве - 50- 200 С.