Принципы выбора режимов отжига меди и ее сплавов. Отжиг, закалка и термическая обработка латуни Как правильно отжечь латунь

WikiHow тщательно следит за работой редакторов, чтобы гарантировать соответствие каждой статьи нашим высоким стандартам качества.

Благодаря отжигу медь становится более мягкой и пластичной, после него она легко гнется. Это позволяет ковать металл и придавать ему желательную форму, не ломая его. Можно отжечь медь любой марки и толщины, если у вас есть достаточно мощная горелка. Наиболее простой способ отжечь медь заключается в том, чтобы разогреть ее кислородно-ацетиленовой горелкой, а затем быстро охладить в воде.

Шаги

Часть 1

Перед работой с горелкой наденьте защитные очки. При обращении с открытым пламенем необходимо использовать защитные очки. Наденьте защитные очки со степенью затемнения не ниже 4, чтобы как следует защитить глаза от яркого света ацетиленового пламени. Если смотреть на пламя ацетиленовой горелки без защитных очков, можно серьезно повредить глаза.

• Используемые для отжига, дуговой резки и сварки защитные очки оцениваются по шкале от 2 до 14, где 2 - наименее тонированные, а 14 - наиболее затемненные очки. Ацетиленовая горелка дает намного менее яркое пламя, чем сварочная, поэтому для защиты глаз достаточно слабо затемненных стекол.
• Если у вас нет защитных очков, приобретите их в магазине хозяйственных товаров или сварочного оборудования.

1. Подсоедините по одному шлангу к каждому баллону , чтобы подготовить ацетиленовую горелку. Сама горелка, которая выпускает пламя, имеет два выходящих из нее шланга. Подсоедините красный шланг горелки к ацетиленовому, а черный - к кислородному баллону. Ацетилен зажжет пламя, после чего кислород продолжит подпитывать его. Изменяя количество поступающего из баллона кислорода, вы сможете контролировать интенсивность пламени.

   Поверните ацетиленовый вентиль на четверть оборота по часовой стрелке. Тем самым вы откроете баллон с ацетиленом, и газ начнет поступать в редуктор. Поверните вентиль лишь на четверть оборота - этого хватит для того, чтобы ацетилен поддерживал пламя, но поток газа не будет слишком сильным, и вы сможете контролировать его. Следите за манометром и отрегулируйте вентиль так, чтобы давление составляло 0,5 атмосферы.

   • Манометр расположен наверху баллона с ацетиленом. Он имеет круглую шкалу с надписями «давление» и «атм».
   • После того как пламя установится, вы сможете регулировать его интенсивность с помощью вентиля на ацетиленовом баллоне. Вентиль расположен в верхней части баллона. Как правило, он находится рядом с манометром (или даже подсоединен к нему).

2. До конца отверните вентиль на баллоне с кислородом против часовой стрелки. Затем отрегулируйте давление с помощью винта на редукторе (поворачивайте его по часовой стрелке). При этом следите за манометром на кислородном баллоне - добейтесь того, чтобы он показывал 2,7 атмосферы.

   • Кислородный вентиль расположен в верхней части баллона с кислородом. На нем может быть стрелка, которая указывает на то, в какую сторону следует откручивать вентиль.
   • Необходимо добиться правильного соотношения кислорода и ацетилена, чтобы получить контролируемое горячее пламя.

3. Подожгите ацетиленовую горелку с помощью кремниевой зажигалки. Чтобы зажечь пламя, возьмите в одну руку горелку, а другой рукой поверните вентиль вверху баллона с ацетиленом на половину оборота по часовой стрелке. В результате в горелку начнет поступать газ. Поднесите кремниевую зажигалку к соплу горелки примерно на 1,5 сантиметра. Щелкайте ею до тех пор, пока не появится оранжево-красное пламя.

   • Зажигайте пламя не позднее, чем через 2–3 секунды после того, как отвернете вентиль на баллоне с ацетиленом, так как этот газ сильно воспламеняется.

4. Отрегулируйте вентиль на горелке так, чтобы пламя стало голубым. После того как горелка начнет выпускать светло-оранжевое пламя, поверните кислородный вентиль сбоку горелки по часовой стрелке, чтобы подать в горящий ацетилен кислород. Продолжайте крутить вентиль до тех пор, пока пламя не станет голубым. Голубой цвет пламени свидетельствует о том, что его температура идеально подходит для отжига меди.

   • Крутите кислородный вентиль медленно, чтобы избежать внезапной вспышки пламени.
   • Слишком горячее пламя сожжет металл, а если пламя будет слишком холодным, оно недостаточно разогреет медь, и ее долговечность и пластичность не изменятся.

   Часть 2

   Нагрев меди

   1. При отжиге держите пламя на расстоянии 7,5–10 сантиметров от поверхности меди. Направьте пламя прямо на медную пластину или трубу. Не подносите горелку слишком близко к металлу, иначе вы обожжете его поверхность. Держите горелку на расстоянии не менее 10–13 сантиметров от поверхности меди и ждите, пока металл разогреется.

      Быстро перемещайте пламя горелки по поверхности металла. Двигайте горелкой вдоль всей поверхности, чтобы равномерно разогреть медь. Необходимо равномерно распределить тепло по объему металла, чтобы отдельные участки не прошли отжиг быстрее, чем другие. При этом вы заметите, что в местах нагрева поверхность меди становится красной или оранжевой.

      • При работе с открытым пламенем держите под рукой сухой химический огнетушитель. Если что-нибудь воспламенится, немедленно используйте огнетушитель.

   2. Более толстые и массивные куски меди следует разогревать дольше. Отжиг позволяет смягчить любой кусок меди, независимо от его толщины и размеров. Однако чем толще металл, тем дольше следует разогревать его.

      • Например, тонкий кусочек ювелирной меди достаточно нагревать в течение 20 секунд, чтобы отжечь его. В то же время массивную медную трубу или лист меди толщиной 1,5 сантиметра необходимо нагревать хотя бы 2–3 минуты.

   3. Держите пламя на одном месте, пока медь не покраснеет. При нагреве ацетиленовой горелкой поверхность меди сначала почернеет. Не беспокойтесь: после этого она станет красной. Продолжайте перемещать пламя по поверхности металла до тех пор, пока черный цвет не сменится светящимся ярко-красным. Такой цвет свидетельствует о том, что медь отожжена.

Латунь - это двойной или многокомпонентный сплав на основе меди , где основным легирующим элементом является цинк , иногда с добавлением олова , никеля , свинца , марганца , железа и других элементов.

Латунь - сплав меди с цинком (от 5 до 45%). Латунь с содержанием от 5 до 20% цинка называется красной (томпаком), с содержанием 20–36% Zn – желтой. На практике редко используют латуни, в которых концентрация цинка превышает 45%.

Цинк более дешевый материал по сравнению с медью, поэтому его введение в сплав одновременно с повышением механических, технологических и антифрикационных свойств, приводит к снижению стоимости - латунь дешевле меди. Электропроводность и теплопроводность латуни ниже, чем меди.

Латунь - двойной и многокомпонентный медный сплав, с основным легирующим элементом - цинком. По сравнению с медью обладают более высокой прочностью и коррозионной стойкостью. Простые латуни обозначают буквой Л и цифрой, показывающей содержание меди в процентах. В специальных латунях после буквы Л пишут заглавную букву дополнительных легирующих элементов и через тире после содержания меди указывают содержание легирующих элементов в процентах. Латуни разделяют на литейные и деформируемые. Латуни, за исключением свинцовосодержащих, легко поддаются обработке давлением в холодном и горячем состоянии. Все латуни хорошо паяются твердыми и мягкими припоями.

Основными легирующими элементами в многокомпонентных латунях являются алюминий, железо, марганец, свинец, кремний, никель. Они по-разному влияют на свойства латуней.

Маркировка:

Принята следующая маркировка. Латунный сплав обозначают буквой «Л», после чего следуют буквы основных элементов, образующих сплав. В марках деформируемых латуней первые две цифры после буквы «Л» указывают среднее содержание меди в процентах. Например, Л70 - латунь, содержащая 70 % Cu. В случае легированных деформируемых латуней указывают ещё буквы и цифры, обозначающие название и количество легирующего элемента, ЛАЖ60-1-1 означает латунь с 60 % Cu, легированную алюминием (А) в количестве 1 % и железом в количестве 1 %. Содержание Zn определяется по разности от 100 %. В литейных латунях среднее содержание компонентов сплава в процентах ставится сразу после буквы, обозначающей его название. Например, латунь ЛЦ40Мц1,5 содержит 40 % цинка (Ц) и 1,5 % марганца (Мц).

Термическая обработка латуни

Термическая обработка латуни заключается только в отжиге. При обработке давлением или выколачивании деталей, изготовленных из латуни, желательно повысить ее пластичность. Для этого латунь нагревают до температуры немного более 500° С и дают остыть на воздухе. После отжига латунь становится мягкой и легко гнется и выколачивается. При дальнейшей обработке давлением, прокатыванием и выколачиванием латунь снова нагартовывается и становится жесткой. В этом случае производят повторный отжиг. При глубоких вытяжках, чтобы избежать образования трещин, латунь приходится отжигать несколько раз.

69. Бронзы, состав, маркировка:

Бро́нзы - сплав меди , обычно с оловом в качестве основного легирующего компонента, но к бронзам также относят медные сплавы с алюминием , кремнием , бериллием , свинцом и другими элементами, за исключением цинка (это латунь ) и никеля . Как правило в любой бронзе в незначительных количествах присутствуют добавки: цинк , свинец , фосфор и др.

Маркировка бронзоснована на том же принципе, что и маркировка латуней. Впереди стоят буквы Бр (бронза), далее следуют буквенные обозначения элементов, входящих в состав сплава, и за ними - цифры, указывающие среднее содержание элементов в процентах.Маркировка бронзсостоит из букв и цифр. Первые буквы Бр обозначают название сплава - бронза, далее следуют буквенные обозначения элементов, входящих в состав сплава, за ними - цифры, указывающие среднее содержание этих элементов в процентах. Например, БрОФ6 5 - 0 15 - оловянистофосфористая бронза, содержащая 6 5 % олова, 0 15 % фосфора, остальное - медь.

Основные свойства бронз - высокая коррозионная стойкость, хорошие литейные и износостойкие свойства. Поставляются бронзы по ГОСТ 5017-74, ГОСТ 613-79, ГОСТ 1320-74.

По структуре оловянистые бронзы подразделяются на однофазные (содержащие до 10% Sn) и двухфазные (содержащие 10-22% Sn), которые представляют собой смесь кристаллов твердого раствора олова в меди и кристаллов химического соединения меди с оловом (Cu 3 Sn).

Для улучшения качества оловянистых бронз в них вводят свинец (повышает антифрикционные свойства и способствует лучшей обрабатываемости), цинк (улучшает литейные свойства), фосфор (повышает литейные, механические и антифрикционные свойства).

Закалка металла позволяет произвести некоторые изменения в его структуре, сделав ее более мягкой или наоборот твердой. При закалке очень многое зависит не только от самого нагрева, но и от процесса и времени охлаждения. В основном производители производят закалку стали, делая изделие более прочным, однако, может быть произведена и закалка меди, если возникает такая необходимость.

Закалка меди – производственный процесс

Закалка меди производится при помощи использовании метода отжига. Во время термообработки медь можно сделать более мягкой или более твердой в зависимости от того, для чего она будет применяться в дальнейшем. Однако важно помнить, что способ закалки меди значительно отличается от того, при помощи которого закаливается сталь.

Закалка меди происходит при медленном остывании в воздушной среде. Если необходимо получить более мягкую структуру, тогда закалка производится при быстром охлаждении металла в воде сразу же после нагрева. Если нужно получить очень мягкий металл, то следует нагреть медь до красна (это примерно 600°), а затем опустить в воду. После того, как изделие пройдет процесс деформации и приобретет необходимую форму, его можно будет снова нагреть до 400°, а затем позволить остыть в воздушной среде.

Установка для закалки меди

Закалка меди производится в специальном оборудовании, предназначенном для этого. Существует несколько видов установок для закалки, но наиболее популярным на сегодняшний день стало индукционное оборудование. Индукционная установка отлично подходит для закалки меди, позволяя получить изделие высокого качества. Благодаря автоматизированному программному обеспечению ТВЧ оборудования, оно настраивается с высокой точностью, где указывается время нагрева, температура, а также способ охлаждения металла.

Если предприятие постоянно производит закалку металлических изделий, то лучше всего будет обратить внимание на специальный комплекс оборудования, созданный для комфортной быстрой закалки. Закалочный комплекс ЭЛСИТ обладает всем необходимым оборудованием для закалки ТВЧ . В комплект закалочного комплекса входит: индукционная установка, закалочный станок , манипулятор и модуль охлаждения. Если заказчику необходимо производить закалку изделий, имеющих разную форму, то в комплектацию закалочного комплекса может быть включен набор индукторов различных размеров.

Необходимость термической обработки.

Термическую обработку стальных деталей проводят в тех случаях, когда необходимо либо повысить прочность, твердость, износоустойчивость или упругость детали или инструмента, либо, наоборот, сделать металл более мягким, легче поддающимся механической обработке.

В зависимости от температур нагрева и способа последующего охлаждения различают следующие виды термической обработки: закалка, отпуск и отжиг . В любительской практике для определения температуры раскаленной детали по цвету можно использовать приведенную таблицу.

Закалка придает стальной детали большую твердость и износоустойчивость. Для этого деталь нагревают до определенной температуры, выдерживают некоторое время, чтобы весь объем материала прогрелся, а затем быстро охлаждают в масле (конструкционные и инструментальные стали) или воде (углеродистые стали). Обычно детали из конструкционных сталей нагревают до 880-900° С (цвет каления светло-красный), из инструментальных-до 750-760° С (цвет темно-вишнево-красный), а из нержавеющей стали-до 1050-1100° С (цвет темно-желтый). Нагревают детали вначале медленно (примерно до 500° С), а затем быстро. Это необходимо для того, чтобы в детали не возникли внутренние напряжения, что может привести к появлению трещин и деформации материала.

В ремонтной практике применяют в основном охлаждение в одной среде (масле или воде), оставляя в ней деталь до полного остывания. Однако этот способ охлаждения непригоден для деталей сложной формы, в которых при таком охлаждении возникают большие внутренние напряжения. Детали сложной формы сначала охлаждают в воде до 300-400° С, а затем быстро переносят в масло, где и оставляют до полного охлаждения. Время пребывания детали в воде определяют из расчета: 1 с на каждые 5-6 мм сечения детали. В каждом отдельном случае это время подбирают опытным путем в зависимости от формы и массы детали.

Качество закалки в значительной степени зависит от количества охлаждающей жидкости. Важно, чтобы в процессе охлаждения детали температура охлаждающей жидкости оставалась почти неизменной, а для этого масса ее должна быть в 30-50 раз больше массы закаливаемой детали. Кроме того, перед погружением раскаленной детали жидкость необходимо тщательно перемешать, чтобы выровнять ее температуру по всему объему.

В процессе охлаждения вокруг детали образуется слой газов, который затрудняет теплообмен между деталью и охлаждающей жидкостью. Для более интенсивного охлаждения деталь необходимо постоянно перемещать в жидкости во всех направлениях.

Небольшие детали из малоуглеродистых сталей (марки «3О», «35», «40») слегка разогревают, посыпают железосинеродистым калием (желтая кровяная соль) и вновь помещают в огонь. Как только обсыпка расплавится, деталь опускают в охлаждающую среду. Железосинеродистый калий расплавляется при температуре около 850° С, что соответствует температуре закалки этих марок стали.

Отпуск закаленных деталей.

Отпуск закаленных деталей уменьшает их хрупкость, повышает вязкость и снимает внутренние напряжения. В зависимости от температуры нагрева различают низкий, средний и высокий отпуск.

Низкий отпуск применяют главным образом при обработке измерительного и режущего инструмента. Закаленную деталь нагревают до температуры 150-250° С (цвет побежалости-светло-желтый), выдерживают при этой температуре, а затем охлаждают на воздухе. В результате такой обработки материал, теряя хрупкость, сохраняет высокую твердость и, кроме того, в нем значительно снижаются внутренние напряжения, возникающие при закалке.

Средний отпуск применяют в тех случаях, когда хотят придать детали пружинящие свойства и достаточно высокую прочность при средней твердости. Для этого деталь нагревают до 300-500° С и затем медленно охлаждают.

И наконец, высокому отпуску подвергают детали, у которых необходимо полностью снять все внутренние напряжения. В этом случае температура нагрева еще выше-500-600° С.

Термообработку (закалку и отпуск) деталей простой формы (валики, оси, зубила, кернеры) часто делают за один раз. Нагретую до высокой температуры деталь опускают на некоторое время в охлаждающую жидкость, затем вынимают. Отпуск происходит за счет тепла, сохранившегося внутри детали.

Небольшой участок детали быстро зачищают абразивным брусочком и следят за сменой цветов побежалости на нем. Когда появится цвет, соответствующий необходимой температуре отпуска (220° С- светло-желтый, 240° С-темно-желтый, 314° С-светло-синий, 330° С- серый), деталь вновь погружают в жидкость, теперь уже до полного охлаждения. При отпуске небольших деталей (как и при закалке) нагревают какую-нибудь болванку и на нее кладут отпускаемую деталь. При этом цвет побежалости наблюдают на самой детали.

Отжиг стальных деталей.

Чтобы облегчить механическую или пластическую обработку стальной детали, уменьшают ее твердость путем отжига. Так называемый полный отжиг заключается в том, что деталь или заготовку нагревают до температуры 900° С, выдерживают при этой температуре некоторое время, необходимое для прогрева ее по всему объему, а затем медленно (обычно вместе с печью) охлаждают до комнатной температуры.

Внутренние напряжения, возникшие в детали при механической обработке, снимают низкотемпературным отжигом, при котором деталь нагревают до температуры 500-600° С, а затем охлаждают вместе с печью. Для снятия внутренних напряжений и некоторого уменьшения твердости стали применяют неполный отжиг - нагрев до 750-760° С и последующее медленное (также вместе с печью) охлаждение.

Отжиг используется также при неудачной закалке или при необходимости перекаливания инструмента для обработки другого металла (например, если сверло для меди нужно перекалить для сверления чугуна). При отжиге деталь нагревают до температуры несколько ниже температуры, необходимой для закалки, и затем постепенно охлаждают на воздухе. В результате закаленная деталь вновь становится мягкой, поддающейся механической обработке.

Отжиг и закаливание дюралюминия.

Отжиг дюралюминия производят для снижения его твердости. Деталь или заготовку нагревают примерно до 360° С, как и при закалке, выдерживают некоторое время, после чего охлаждают на воздухе.

Твердость отожженного дюралюминия почти вдвое ниже, чем закаленного.

Приближенно температуру нагрева дюралюминиевой детали можно определить так. При температуре 350-360° С деревянная лучина, которой проводят по раскаленной поверхности детали, обугливается и оставляет темный след. Достаточно точно температуру детали можно определить с помощью небольшого (со спичечную головку) кусочка медной фольги, который кладут на ее поверхность. При температуре 400° С над фольгой появляется небольшое зеленоватое пламя.

Отожженный дюралюминий обладает небольшой твердостью, его можно штамповать и изгибать вдвое, не опасаясь появления трещин.

Закаливание. Дюралюминий можно подвергать закаливанию. При закаливании детали из этого металла нагревают до 360-400° С, выдерживают некоторое время, .затем погружают в воду комнатной температуры и оставляют там до полного охлаждения. Сразу после этого дюралюминий становится мягким и пластичным, легко гнется и куется. Повышенную же твердость он приобретает спустя три-четыре дня. Его твердость (и одновременно хрупкость) увеличивается настолько, что он не выдерживает изгиба на небольшой угол.

Наивысшую прочность дюралюминий приобретает после старения. Старение при комнатных температурах называют естественным, а при повышенных температурах-искусственным. Прочность и твердость свежезакаленного дюралюминия, оставленного при комнатной температуре, с течением времени повышается, достигая наивысшего уровня через пять-семь суток. Этот процесс называется старением дюралюминия