Использование нержавеющей фольги для предотвращения обезуглероживания Х12МФ (К110)

Всем добрый день.

Хочу поделиться опытом и заодно получить совет.

Нам приходится делать пуансоны , которые должны быть закалены до 58-60 HRC

Материал по технологии должен быть типа Х12(мф) . Оказалось что легче заказать австрийский металл сталь К110. Это почти наш аналог стали Х12М

Эту сталь могут продать уже порезанную в размер (а не кругами и чем то еще что надо обрабатывать в стружку).

По всем технологиям после закалки (1030 градусов) до отпуска деталь должна показывать однозначно более 60 единиц (64)

Но у нас , как мы ни пытались , это не получалось.

После трехступенчатого отпуска твердость должна была быть 58 ед, а у нас после закалки она былы 52-55 HRC

Ничего понять не могли. Предполагали что происходит обезуглероживание. При съеме в несколько десяток с поверхности твердость повышалась на 2-3 ед. Но ни как не 64.

Допуски на детали в несколько ММ делать нельзя. Шлифовщик не нашлифуется.

Начали экспериментировать наиболее простыми способами:

изменяли температуру закалки (от 1020 до 1070) - результат не менялся,

задували в печку аргон через смотровое окошко - может быть как то не так это делали, но результата тоже небыло видно.

игрались с отпуском - никах.

игрались со ступенчатым нагревом - сначала 200 гр. час, потом еще на 800 час, потом 1030 - все равно без результата

меняли закалку - то масло, то воздух . Тоже не влияло.

Поставщик металла и все каталоги утверждали что твердость более 60 единиц - это абсолютно нормально.

Понимал что вопрос скорее всего в обезуглероживании. Но как убедиться не знал. Аргон пробовали в печку задувать (сначала в печку перед закалкой задували, а потом подавали через нержавеющую трубку небольшую струю). Но результат был непонятен..

Единственно что выяснили - трехразовый отпуск значительно снижает хрупкость. Это было видно особенно по зерну сломанных деталей. При однократном отпуске - зерно крупное. А при трехкратном - очень мелкое. И пуансоны после однократного отпуска постоянно ломались (и это при том что твердость у них были всего 50 ед вместо положенных 60) вместо того что бы изнашиваться. Но после трехкратного отпуска проблема поломки исчезла.

Так вот . После поисков простых вариантов обнаружил что есть у буржуев нержавеющая фольга предназначенная для защиты от обезуглероживания. Детали наши ответственные и их изготовление каждый раз достаточно хлопотное дело.

Психанул и купил пару "кулечков". Удовольствие не дешевое. 5..8 долларов за один кулечек в зависимости от размеров.

Размеры небольшие типа 60х200 мм.

Фольга оказалась ОЧЕНЬ ЖЕСТКОЙ! Это совсем не фольга. А очень - очень тонкий лист :-) Гнется плохо.

Т.е. ее нельзя обернуть вокруг всех изгибов детали.

Вложили небольшую деталь и плотно сжали. Далее закалили. Прямо в фольге и в масло.

Померяли твердость - 62 HRC !

В другом конверте побольше была деталь с пазами.

Померяли ее - не все так просто. По краям где фольга непосредственно прикасается к детали - твердость более 60HRC, а внутри пазов - менее 50!

Интересно - ПОЧЕМУ?

Есть два предположения: либо, поскольку деталь охлаждается вместе с фольгой в масле, то те части которые соприкасаются с фольгой - сразу быстро остывают и закаливаются, а те что внутри - остывают медленее и не закаливаются. Хотя по каталогу эту сталь можно калить вообще на воздух.

Второе преположение что в этих пазах остался воздух с кислородом и углерод выгорел. Но сколько там того воздуха!

У кого какое мнение насчет этого?

Почему калили в фольге, это эксперимент или есть рекомендации? Вскрывать фольгу перед закалкой не пробовали? Времени на вскрытие фольги должно хватить.

По вашему вопросу - закалки в пазах под фольгой нет т.к. нет циркуляции воздуха и соответственно требуемой для закалки скорости охлаждения.

А у производителя не спрашивали ?

.

Konstantin K, греть быстро надо.

Почему калили в фольге, это эксперимент или есть рекомендации?

Когда я лазил по интернету в поисках метода защиты деталей от обезуглероживания, то на английских сайтах нашел упоминание об этом - ОБЕРТЫВАНИЕ ДЕТАЛЕЙ НЕРЖАВЕЮЩЕЙ ФОЛЬГОЙ. Данная методика очень часто встречается на сайтах по ножам и клинкам. Конкретной рекомендации кого-то (поставщика металла или какого то технолога) небыло. После найденной информации возникло желание проверить это. Проверил - вроде работает. Только дорого и пока не для всего подходит.

Вскрывать фольгу перед закалкой не пробовали? Времени на вскрытие фольги должно хватить.

А вот тут проблема. Фольга накалена докрасна. 1000 С. Она ЖЕСТКАЯ. Я когда покупал думал что она как обычная алюминиевая пищевая фольга, только из нержавейки. А оказалось что это абсолютно не тоже. Больше на жесть похожа. Сначала думал что смогу просто раскрыть либо разорвать. Но когда закрываешь деталь, то сильно загибаешь края. И пока ко мне не пришли жаростойкие перчатки :-) что бы с легкостью выполнить этот разгиб. Но буду пробовать. Т.к. думаю что основная проблема возникла из-за неравномерного остывания.

По вашему вопросу - закалки в пазах под фольгой нет т.к. нет циркуляции воздуха и соответственно требуемой для закалки скорости охлаждения.

Я , скорее всего, тоже склоняюсь именно к этому. Но как это решить если "запечатал" деталь жестко в 1000-градусную жесть? :sorry:

А у производителя не спрашивали ?

Производителя фольги? Нет, пока не спршивал. Но думаю срошу.

Производителя (поставщика) стали. Конкретно по закалке в фольге не спрашивал. Но думаю тоже спрошу.

Konstantin K, греть быстро надо.

Андрей, привет. Не понял твоего вопроса. Греть что? Муфельная печь, работает с теми настройками, которые ты и сделал :-) Автоматика твоя. Быстрее некуда. Или в настройках есть что то о чем я не знаю ? :-)

Или ты имел в виду охлаждать?

сразу скажу я не специалист, но может пробовать нагрев делать в песке- "воздухообмен" будет гораздо меньше.

греть быстро надо

Технологию ТО посмотрите на примере стали ДИ37 (она тоже под тройной отпуск)

Я бы начал с производителя стали...

Посмотрел фирменное описание стали,там в графике термообработки ступенчатый нагрев 1-я...600 гр 2-я....850..900 гр и потом уже закалка...1020..1040 гр. У Вас почему то 1-я была 200 гр может в этом причина (хотя трудно понять что при 600 гр происходят за изменения в материале вроде, как повторное снятие напряжений м.д. зернами (если перед этим проводилась операция снятия напряжений) и как следствие более легкие фазовые превращения в карбиды после темп-ры закалки).Попробуйте повысить свои обе ступени перед закалкой.Углерода там море не думаю, что успевает выгорать, да и аргон Вам это показал.

У нас подобное гальваникой медью всегда крыли, после травили, припуски минимальные.

У нас подобное гальваникой медью всегда крыли

То же самое. При чем зачастую без гальваники, просто химией. Для защиты хватает.

Фольга жесткая в холодном состоянии, при 1000гр. она мягкая и должна без проблем взрезаться теми же канцелярскми ножницами.

Mechanik, уточняю.

Для закалки подобных сталей,-х12, 4х5мфс, 5х3в3мфс(ДИ-23), х12ф1, я использую следующую технологию :

Предварительный подогрев в одной печке до 700 -750 град, нагрев вместе с печкой,т.е до начала окалинообразования, затем перенос в другую печь,

заранее разогретую до 1150(в зависимости от стали). Вторая печь-большая шахтная, нагрев происходит очень быстро.

Во-первых, зерно не растёт.

Во-вторых, сталь не успевает сильно обезуглеродится.

Отпуск обязателен,минимум двукратный. Охлаждение после закалки ниже 300 град. не рекомендуется.

Костя, если не быстро надо, обращайся.

Посмотрел фирменное описание стали,там в графике термообработки ступенчатый нагрев 1-я...600 гр 2-я....850..900 гр и потом уже закалка...1020..1040 гр. У Вас почему то 1-я была 200 гр может в этом причина

Да , это я ввел в заблуждение. Никакие не 200 (Спешил и написал по памяти, а память никудишняя)

Первая ступень 600 градусов, потом 900 , потом 1030. Но до этого еще рекомендуется 700 град нагрев и охлаждение для снятия напряжений (мы это не делали).

Вкладываю от производителя технологию закалки дискового ножа. Это не совсем та деталь что у нас, Для этих ножей только 2 отпуска, а для пуансонов мы делам и 3. Нам производитель показывал графики где видно как изменяется зерно в зависимости от количества отпусков. 3 лучше, хотя закалка растягивается с утра и до вечера (на третий отпуск)..

Но в графике видно какие требования по термообработке. В начале до обработки снятие напряжений при 700 град. Охлаждение. И потом только собственно опять нагрев.

Меня интересовал вопрос, который я задавал производителю: деталь класть в УЖЕ НАГРЕТУЮ печь с нужной температурой (600 град, а потом 900, а потом 1030) или НАГРЕВАТЬ ПЕЧЬ ВМЕСТЕ С ДЕТАЛЬЮ? Сказали что класть в холодную печь и ВСЕ НАГРЕВАТЬ С ДЕТАЛЬЮ и выдерживать вместе с печью.

если перед этим проводилась операция снятия напряжений

МЫ НЕ ПРОВОДИМ ЭТОГО ПРОЦЕССА - СНЯТИЕ НАПРЯЖЕНИЙ ! (первый нагрев после мехобработки до 700 градусов и выдержка 2 часа, смотрите на графике) Я считал что данный момент влияет только на трещинообразование в сложных деталях, но не на твердость. Игнорировали только ради экономии времени. Т.к. и без этого процесса это весь рабочий день.

Поэтому вопрос к специалистам - мы ошибаемся что это не влияет на твердость?

Предварительный подогрев в одной печке до 700 -750 град, нагрев вместе с печкой,т.е до начала окалинообразования, затем перенос в другую печь,

заранее разогретую до 1150(в зависимости от стали). Вторая печь-большая шахтная, нагрев происходит очень быстро.

Прошу подтвердить что я правильно понял.

Т.е. мы с холодной печки начинаем вместе с деталью до 700 ( в нашем случае до 600)? Выдерживаем 2 часа! Потом еще (вместе с печкой?) до 900 град и 1 час держим? А потом быстро перекладываем во вторую печь (которую надо у тебя заказать) в которой уже 1030 град.? И там держим еще 30 минут.

Кстати. Сам производитель предупреждает что бы деталь выдерживалась НЕ БОЛЕЕ 50 минут. Т.е. они считают что эта сталь при столь длительной выдержке не выгорит. Мы держим 30 минут. Что бы не выгорало. Честно говоря другие стали (у8 и х12) до этого мы не держали по столько времени. Мы их вообще калим сразу в печь 1050 град (для Х12) 15 мин. выдержки. и достали - 60 ед.

Еще не сказал что мы экспериментировали не только со ступенчатым нагревом , но также и сразу клали холодный образец прямо в печь 1030 градусов. При этом твердость достигалась несколько большая , но ниже 60 ед.

.....затем перенос в другую печь,

заранее разогретую до 1150(в зависимости от стали). ......нагрев происходит очень быстро.

Во-первых, зерно не растёт.

Я думал наоборот зерно тем меньше растет чем медленнее нагрев.

Охлаждение после закалки ниже 300 град. не рекомендуется.

В смысле это температура закалочного масла не менее 300 град? Т.е. что бы с 1030 только на 300 быстрое охлаждение?

У нас подобное гальваникой медью всегда крыли, после травили,

То же самое. При чем зачастую без гальваники, просто химией. Для защиты хватает.

А вот это мы тоже попробуем. А какой именно химией? Что бы медь осела или другой материал (цинк например)?

Еще упоминание. Взяли коробочку - положили деталь, а сверху посыпали борной кислотой. После закалки деталь какими то раковинами пошла! там где буру насыпали :-)

ГРАФИК ТЕРМООБРАБОТКИ СТАЛИ K110

для дискового ножа.

Konstantin K, давно имеем дело с Х12МФ - это наша основная инструментальная сталь, калим чуть ли не каждый день.

Так вот, она прекрасно калиться у нас с 1030, охлаждение воздухом, на сквознячке, потом отпуск на 200 град -- 60 HRC, обезуглероженный слой себя не проявлял.

Данную технологию уже лет 8 как не применяем, калим в вакуумной печи с отпуском только на вторичную твёрдость (там на графике от BOHLER, что вы привели, есть скачок твердости после 500 град). Такая ТО даёт лучшие показатели по вязкости с сохранением твердости. Закалку даём с перегревом до 1080 град, выдержка 20-40 мин и газовое охлаждение (на сквозняке тоже можно), потом двукратный отпуск по 2 ч. с 510-530 град. Твердость 58-61 HRC, в зависимости от температуры отпуска - наибольшая на 510 град.

Так сколько печек надо иметь для полного цикла по таким сталям? Как я понял - 3. А двумя - никак?

химией - я имел ввиду, что медь осаждали без електричества, просто в "тазике". Как-то работает, но в целом - паршиво, медь без електролиза никакая...

А вот если очень хочется чем-то покрыть качественно, а с електролизом напражно - никель Вам в помощь.

Так сколько печек надо иметь для полного цикла по таким сталям? Как я понял - 3. А двумя - никак?

Как я понял для себя. Первая печка для первого этапа от нуля до 600...900 град. Вторая для второго уже нагретая 1030 грн (вот у меня это отсутствует). И третья печь для отпуска (ждать несколько часов пока первая остынет тоже не правильно). Многовато. Я до недавнего времени вообще в одной все калил. :-) Но при этом смотрел на графики закалки, типа того что выше выложил, и не понимал как это можно с одной печью сделать.

давно имеем дело с Х12МФ - это наша основная инструментальная сталь, калим чуть ли не каждый день.

Так вот, она прекрасно калиться у нас с 1030, охлаждение воздухом, на сквознячке, потом отпуск на 200 град -- 60 HRC, обезуглероженный слой себя не проявлял.

Спасибо за информацию . А Вы калите поэтапно как указано на графике или сразу кладете в печь 1030 град. или просто с печью нагреваете? Зависит от того как охлаждать воздухом? Обдувать надо специально или можно просто положить? В цеху собственно сквозняка как такового нет, а на улицу надо нести 50 метров по цеху . И еще какое преимущество закалки на воздухе и масле этой стали? Мы всегда калили на масло. Естественно что если можно на воздух - то это как минимум меньше гари, и грязных рук.

калим в вакуумной печи

Кстати, подскажите пожалуйста как происходит закалка в вакуумной печи. Деталь находиться в вакууме во время закалки или отпуска? Я думал что вакуум создается на этапе закалки, а один инженер утверждает что на самом деле там инертная среда (типа азота, аргона или что то другое), а вакуум только во время отпуска (остывания). Расскажите подробно что подразумевается под закалкой в вакууме.

обезуглероженный слой себя не проявлял.

А у меня почему то проявляет. И от чего это зависит? Или сталь Х12мф менее подвержена обезуглероживанию чем К110, Сам производитель утверждает что не должно быть такого "падения твердости"

Проблема у меня с этой К110 что я достиг необходимой расчетной твердости ТОЛЬКО при использовании ФОЛЬГИ. Сталь по параметрам такая же как и Х12мф. Чувствую себя "безруким" когда не получается достигнуть того что должно точно получаться.

Саян, мы обходимся двумя. Весь нагрев проводим в одной печи, вторая нужна для выдержки после закалки на воздухе и отпуска без паузы. Нагрев (который быстрый) по технологии от 850 до 1020 (4Х5МФС) идёт 15 мин. Т.е. печь нужна "легкая" малоинерционная.

Konstantin K, по поводу предварительного отжига для снятия напряжений. Я так делаю: если пруток-заготовка кованый, то отжиг не провожу. Стараюсь такой и покупать. Если катаный - лучше отжечь. Отжиг действительно на структуру заметно не влияет. Ковка идёт при снижающейся температуре, да и диаметры как правило больше - медленное охлаждение "заменяет" отжиг. Катаная заготовка охлаждается резче и часто имеет меньший диаметр - отжигаем.

Кстати, подскажите пожалуйста как происходит закалка в вакуумной печи. Деталь находиться в вакууме во время закалки или отпуска? Я думал что вакуум создается на этапе закалки, а один инженер утверждает что на самом деле там инертная среда (типа азота, аргона или что то другое), а вакуум только во время отпуска (остывания). Расскажите подробно что подразумевается под закалкой в вакууме.

Печь имеет двойной цилиндрический корпус, между наружным и внутренним циркулирует вода для охлаждения. Внутри слой теплоизоляции и кольцеоборазные ТЭНы. Охлаждающая среда - газообразный азот комнатной температуры. Компьютерное управление.

Заготовки загружаются в печь. После закрытия двери начинается откачивание воздуха из камеры до давления не выше 0,2 мБара, реально там сотые милибара - вакуум. Затем закачивается азот, давление даём 2 бара, врубается нагрев со скоростью 15 град/мин до 600-700 град - это конвекционный нагрев в газе. Потом азот удаляем до вакуума и происходит уже радиационный нагрев - излучением. Затем выдержка. Для закалки в камеру поступает азот под давлением (обычно 5 бар), который охлаждается прямо в камере через специальный теплообменник - для экономии газа. Во время закалки нагретый азот , тем не менее, периодически частично стравливается и добавляется холодный - это печь делает автоматически. При охлаждении опять даётся выдержка для остывания (обычно минут 30). Затем сразу идет нагрев в азоте до температуры отпуска. Выдержка пару часов уже в газе и охлаждение азотом. Отпуск повторяется. Потом детали достаём из печи, они комнатной температуры, чистенькие, красивые, стерильные )

. А Вы калите поэтапно как указано на графике или сразу кладете в печь 1030 град. или просто с печью нагреваете? Зависит от того как охлаждать воздухом? Обдувать надо специально или можно просто положить?

Раньше калили со ступенчатым нагревом - вначале в печь с 800 град, потом в др. печь с темпер. закалки. После выдержки доставали из печи и клали на пол, он у нас металлический, около двери до полного остывания. Специально не обдували. Детали обычно калил те, которые можно клещами из печи достать. Ваш нож вполне подходит.

Потом детали достаём из печи, они комнатной температуры, чистенькие, красивые, стерильные )

Потрясно! Очень благодарен за простое и понятное объяснение.

Но теперь возник другая проблема - ГДЕ ВЗЯТЬ ТАКУЮ ПЕЧЬ?! :-)

Ни у кого лишней вакуумной печки нет?

Примерно понял что должен быть быстрый этап с 750...800 до 1030

У нас этот этап занимает больше часа.

Для закалки клинков еще используют такой прием как помещение их в жаростойкую емкость с порошком древесного угля, для создания местной востановительной атмосферы..