Добрались руки до опытов с термической обработкой инструментальной стали, выбор пал на ШХ15, так как она довольно сильно распространена и в её обработке нет особых сложностей. Попробую рассказать, что из этого вышло, возможно кому-то будет полезно.

И так первое - это печь, я использовал электрическую муфельную

Нагрев буду проводить без какой-либо защиты, температура окончательного нагрева по справочнику 830-860 град., причем нижний диапазон выбирается для изделий небольшого сечения и структуры мелкозернистого или пластинчатого перлита, а верхний диапазон для более массивных деталей и более грубой структуры.

Если нет возможности определить температуру по приборам, то можно попытаться сделать это на глаз, зная, как зависит цвет стали от температуры нагрева.

Так называемые цвета каления

Вот он собственной персоной-зернистый перлит. Такое название ему дали из-за цвета, который принимает образец после травления на структуру - перламутровый, жемчужный. Эти маленькие шарики на фото представляют собой карбид железа, при нагреве под закалку их часть растворяется и тем самым обогащает основу, при резком охлаждении за счет того, что растворенный углерод не успевает выпасть и остается в мартенсите (новая структура, получаемая при закалке) мы имеем высокую твердость.

И так есть печь и температура, как выбрать время выдержки? Оно зависит от объема садки, от сечения детали. В подобных печах берется 1,5 минуты на 1 мм сечения, но не менее 5 минут для тонких деталей.

Чтобы снизить возможность образования трещин и уменьшить деформации, охлаждение производят в масло типа И12 с температурой 30-50 градусов. Были попытки закалки на воду, но из-за слишком быстрой скорости охлаждения пошли трещины от концентраторов напряжений.

Охлаждение вытянутых, длинных деталей нужно производить в вертикальном положении опять же, чтобы уменьшить коробление, перенос из печи в закалочную ёмкость осуществить быстро, чтобы изделие не успело подстыть, а то не получится должной закалки, успеет произойти промежуточное превращение.

Чтобы оценить, получилась закалка или нет, не имея под рукой ни микроскопа ни твердомера, можно взять надфиль и попробовать, как он "берёт" нашу деталь. При должной закалке мы получим твердость около 65 HRC, примерно такую же имеет и надфиль,  он не должен оставлять заметных следов на закаленной детали. Чтобы оценить структуру, можно выполнить излом и посмотреть на него, если все сделали правильно, то излом будет матово-серый, фарворовидный, как на фото ниже

В случае, если мы недогрели деталь и она не закалилась, то излом будет темно-серый, крупнозернистый, местами волокнистый, в случае с перегревом все тоже весьма понятно - зернистый или крупнозернистый излом с блестками, как ниже

Перегрев сообщает детали пониженные механическое свойства, оно становится хрупким, кромки легко скалываются

В заключении оставлю ролик, где показываю, как проводил закалку

Мой прошлый пост был о том, как я потерял на улице документы, когда устраивался работать на завод. Сказал «А» - говори «Б». Расскажу про завод.

Завод – это громко сказано. Так, остатки былой советской роскоши. В термичке я был самый молодой, попал туда случайно (вообще шёл на кузнеца), потому что место считалось тёплым, и народ всеми силами старался досидеть там до пенсии. Но в дело вмешался зелёный змий. Один по синьке послал мастершу цеха. Анатольевна женщина строгая, но справедливая, а главное – гордая, поэтому в течение трёх дней обидчик отправился за ворота, а я стал постигать секреты термообработки металла. Собственно, особых секретов не было. Мы делали 5-6 операций уровня «загрузить детали в печь, выдержать несколько часов, достать детали из печи». Меня провели по цеху, показали механизмы управления печами, и посадили читать конспект, написанный одним из моих предшественников. А вечером сказали, что всё, что я узнал за день, ничего не значит. Сейчас пойдём на закалку, и именно то, как я с этим справлюсь, не испугаюсь ли жАра – это и определит смогу ли я работать термистом. Я был вторым номером, и моя задача была подцепить корзину с деталями в глубине печи, помочь выкатить её, а потом зацепить за ухо крюком. Первый номер – Алексеич – нажал на кнопку, зажужжал электромотор, и толстенная, чуть не в двадцать сантиметров, дверца стала подниматься. Я заглянул внутрь и понял, как, если он есть, выглядит Ад. Меня обдало жаром, нутро печи светилось оранжевым цветом, внутри обитого железом кирпичного ящика было видно решительно всё. Внутрь печи уходили х-образные рельсы, на них равномерно были расставлены железные шары. В глубине, на подкатном столике (толстая пластина с желобами под шары) стояла корзина с деталями. Мы подцепили корзину длинными (по два метра)кочерёжками, и выкатили наружу. Мне оставалось продеть крюк в ухо корзины, чтобы Алексеич повёз бултыхать её в масляной ванне. Кажется просто, но в тридцати сантиметрах от меня находилось около 150 кг металла, раскалённого до температуры 860 градусов. Пот заливал глаза, лицо обжигало, рукавица задымилась. Но жалеть себя было некогда. Прикрыв лицо левой рукой, я подцепил корзину со своей стороны, и тут же услышал звук подъёмника крана. «Всё, молодец, справился»,- похвалила меня мастерша,- «ну как тебе, будешь работать»? «Буду» - уверенно ответил я, чувствуя, что нашёл место, куда всё это время стремилась моя душа.

Работать нравилось и получалось. Я лучше «стариков» управлялся с краном - помогал хороший тайминг, выработанный в компьютерных играх (на прикреплённом видео этого нет, так как в тот раз калили на малой печи, которую использовали только когда ломалась большая, а с того места совершенно другая механика движения и, соответственно, отзыв на нажатие кнопок пульта). Как практически на всех своих работах, я внедрил несколько рацпредложений. Тётушки с ОТК всегда радовались, когда на смене был я – это значило, что качество будет в норме, и им не придётся ничего «натягивать». Было время прямо на работе заниматься спортом – отжимания, подтягивания, самодельная штанга. Да и вообще, работа с металлом, с большими температурами – это просто круто. Но зимой заказов не было, и всех на несколько месяцев отправляли домой без сохранения зарплаты. На вторую зиму я ушёл на другую работу.

Сегодня речь пойдет о распространенной в моем деле стали 09Г2С.

Сталь 09г2с относится к низколегированным сталям, общее количество легирующих добавок в которых не превышает 2,5% (в отличие от высоколегированных, где этот показатель - свыше 10%). Заменить сталь 09г2с можно следующими марками: 09г2, 09г2дт, 09г2т,10г2с, а также 19Мn-6.

Из нее изготавливаются элементы и детали сварных металлических конструкций, которые могут работать при температурах от -70 °С до +450°С. Используется 09г2с лист и для производства листовых конструкций в нефтяной и химической промышленности, судостроении и машиностроении.

Вроде бы обычная конструкционная сталь... Но не все так просто... Впервые в своей карьере со сложностями сварки данной стали столкнулся через полтора-два года работы в монтаже. А проблемы возникли из-за банального нарушения технологии.
Была замена днища в колонне нефтехимической и умельцы в -25 без всякого подогрева сварили... Ага вроде все гуд, но на третий день пошли трещины..
Подогрев? Не не слышали....

Так вот, как многим известно, а кому то не очень, данная сталь без подогрева до 100-120 градусов Цельсия сваривается при температуре не ниже -20 градусов, того же Цельсия. Иначе, с вероятностью в 99% она у вас будет трещать...

Ещё одна причина подогрева и последующей термообработки, это среда и остаточные напряжения после сварки ( не только стали 09г2с, но и даже ст20).

Надо понимать зачем нужна эта обработка. А действительно, нафига?

Стали данной группы при агрессивных средах термообрабатываются для измельчения зерна. Тоесть измельчая зерно мы выжигаем вредные примеси из структуры и укрепляем связи между зёрнами, а также снимаем остаточные напряжения после сварки. Это приводит к тому, что улучшаются физические свойства стали, она становится более пластична и менее склонна к образованию и распространению холодных трещин. И тут больше важна термообработка зоны термического влияния, чем самого стыка. Хотя стык тоже играет не маловажную роль.

Как проверить сделана ли термообработка на данной стали? Из доступных и реальных способов, макро и микро шлиф, травление оных и сразу видно будет структуру.

Была в практики забавная история, институт заложил в проекте замеры твердости на 09г2с... И как заложил, предел был 22 HRC (229HB). Зная, что твердость 09г2с в любом состоянии ~115 HB, за проверку качества термообработки я совсем не переживал. Даже когда я, в качестве главного сварщика, сидел с директором на оперативке у боссов красно белого нефтяного гиганта и они кричали, что мы выйдем с твердомером завтра, а работы на 30% было не сделано, я не переживал))) И ведь вышел товарищ, мы с ним встретились, постояли поговорили, он спросил знаю ли я про твердость, я сказал что знаю) И разошлись)))
Что касается снятия напряжений после сварки путем термообработки данной стали. Это очень полезная процедура для замыкающих стыков. Замыкающий стык, например на п-образном трубном компенсаторе вот таком:

Сваривается как правило с натягом, на нем и так есть напряжения натяга, а если ещё и не убирать сварочные напряжения могут возникать те же проблемы.... Трещины..

Так что вот такая сталь ребята.. вроде все просто, свариваем электродами э50а и не жужжим, а нет есть свои тонкости.
Всем кто дочитал надеюсь будет полезно, спасибо всем подписчикам, коих уже 748 человек, рад что хоть кому то интересна данная тема!!! До новых встреч!)