Заявка
Прикрепить файл
После отправки заявки мы оперативно реагируем. Оцениваем ситуацию и предлагаем нужные Вам услуги.

Сорбитизация: ключ к долговечности стали

Сорбитизация: ключ к долговечности стали

Часто сталкиваетесь с поломками деталей из-за хрупкости или износа? А теперь представьте себе изделие из стали, которое не деформируется под нагрузкой и не ломается при ударе. Один из способов повысить его прочность предлагает технология сорбитизации металла. Она способна продлить срок службы детали не просто на годы, а на десятилетия, а стойкость материала к экстремальным нагрузкам может увеличиться наполовину по сравнению с необработанным. 

Суть сорбитизации металла

Этот вид термической обработки применяют к среднеуглеродистым сталям (с содержанием углерода от 0,25% до 0,6%), чтобы получить в их структуре однородную смесь двух микроструктур: сорбита и троостита. Первая и дала название процессу. 

В ходе операции возникают изменения сплава на молекулярном уровне. Для этого его сначала нагревают до температуры выше критической точки. В результате происходит аустенитизация: превращение феррита и цементита (перлита) в однородную фазу аустенита. В ходе последующей выдержки при заданном термическом пороге аустенит полностью гомогенизируется, а его зерно укрупняется.

При контролируемом охлаждении после упрочнения металла сорбитизацией происходит распад аустенита с образованием сорбита или троостита. Грамотно проведенный “финиш” - гарантия того, что кристаллы равномерно распределятся по материалу и создадут безупречную структуру.  

На процесс влияют температура и скорость охлаждения. Чем выше нагрев, тем больше аустенита образуется, что определяет соотношение сорбита и троостита в конечной структуре. Чем быстрее охлаждается металл, тем больше в нем “перевешивает” сорбит. При более медленном охлаждении, напротив, преобладает троостит.

Отметим, что скорость охлаждения – первоочередной фактор, влияющий на структуру и свойства сорбитизированной стали, в том числе при сорбитизации литья. Температура нагрева влияет и на размер зерна аустенита, а следовательно, и на величину кристаллов феррита и цементита в конечном продукте.

Отличия сорбита и троостита

Если сравнивать сорбит и троостит, оба обладают высокой прочностью, твердостью, износостойкостью и при этом сохраняют достаточную пластичность. Но троостит – более тонкая и дисперсная структура. Соответственно, его вязкость и ударная стойкость выше, при этом он немного уступает сорбиту в твердости. 

Таким образом, металл с преимущественно сорбитовой структурой используется в деталях, подверженных высокому трению: например, в валах, шестернях, редукторах, инструментах, в сорбитизации крановых колес. А на основе трооститной - в деталях типа пружин, рессор, крепежных элементов.
  

Преимущества упрочнения
металла сорбитизацией  

Процедура дарит металлу сразу несколько достоинств: 
  • повышение механических свойств. Прочность стали увеличивается на 20-30% по сравнению с отожженной структурой. Металл становится более твердым, устойчивым к к хрупкому разрушению. Это особенно важно для деталей, работающих в условиях динамических нагрузок;
  • улучшение эксплуатационных характеристик. Минимизируется склонность стали к деформациям под нагрузкой. Это важно для изделий, которые должны сохранять форму и геометрические параметры в процессе эксплуатации;
  • увеличение срока службы. Сорбитизация металла может продлить его жизнь минимум вдвое. А значит, ремонт и замена обработанным деталям потребуются очень нескоро.
Кроме того, упрочнение металла сорбитизацией - универсальный процесс. Его можно проводить для всех среднеуглеродистых сталей. Размеры и формы изделий тоже не ограничены. Выгодными свойствами и для исполнителя, и для заказчика оказываются простота и доступность метода.  

Печи для сорбитизации металла

Соблюсти порядок нагрева специалистам помогают несколько типов печей. Самые простые и демократичные - муфельные. Они обеспечивают нагрев материалов в закрытом пространстве, что исключает окисление и гарантирует равномерность охвата. Камерные – выбор для обработки крупных деталей и заготовок. Они могут быть электрическими или газовыми, обладают широким диапазоном регулируемых температур.

Ванные печи используют для нагрева расплавленных солей, в которые помещают обрабатываемые детали. Они работают с температурами до +1300°C. Индукционные обеспечивают нагревание материалов электротоками, которые индуцируются в среде переменного магнитного поля. Это самое сложное оборудование, работа на котором требует специальных знаний и навыков.

При выборе печи для сорбитизации литья и изделий, выпущенных другими способами, важно учитывать:
  • размер и форму деталей;
  • температурный диапазон;
  • тип нагрева. Электрические печи более точны и управляемы, но газовые могут быть экономичнее;
  • дополнительные функции. Некоторые устройства оснащены системами программирования температурного режима, контроля и управления, безопасности.

Сорбитизация и легирующие компоненты

От процесса, особенно если речь идет о такой важнейшей операции, как сорбитизация крановых колес, ожидают хорошего результата. И он не разочаровывает. Причем каждый компонент сплава реагирует на него по-своему и добавляет в общую палитру свои яркие краски.    

Доказано, что хром замедляет распад аустенита, увеличивая время, необходимое для образования сорбита. Это позволяет получить более мелкое зерно и более однородную структуру. Никель увеличивает прочность и вязкость сорбита, а также уменьшает его хрупкость. Молибден повышает твердость и износостойкость структуры, ее сопротивление высоким температурам. Ванадий улучшает прочность и вязкость сорбита, уменьшая его склонность к отпускной хрупкости. Марганец увеличивает прочность и твердость сорбита, а также минимизирует его склонность к деформации.

В целом легирующие элементы способны повлиять:
  • на температуру - изменить критические точки и скорректировать термический диапазон сорбитизации;
  • на скорость - ускорить или замедлить распад аустенита, что изменит скорость образования сорбита;
  • на структуру - изменить размер и форму кристаллов феррита и цементита в сорбите, а следовательно, его свойства.

Сферы применения сорбитизации

Сорбитизация металла “прописана” деталям, эксплуатация которых связана с интенсивными нагрузками. Детали трансмиссии, коленчатые валы, оси, зубчатые колеса, редукторы, картеры двигателей, корпуса подшипников и насосов, рессоры, амортизаторы, пружины клапанов, фрезы, сверла, резцы, штампы, втулки, направляющие, молотки и кувалды - всё это и многое другое может стать намного неприступнее благодаря умной термической обработке. Наши предприятия выполнят ее для любой партии деталей: от нескольких штук до сотен изделий. Обращайтесь! 

Тип металла Стоимость, руб./кг
Углеродистая сталь
от 100
Легированная сталь
от 120
Нержавеющая сталь
от 150
Инструментальная сталь  от 180   
Быстрорежущая сталь  от 200   
Извлечение детали из печи после сорбитизации металла
Процесс сорбитизации литья требует высоких температур
Сорбитизация крановых колес - лучший способ их упрочить
После упрочнения металла сорбитизацией срок службы крановых колес возрастает на порядок