Машина для завалки (загрузки) в сталеплавильную печь шихты (стального лома, твердого чугуна, руды и флюсов). Различают З. м. напольные и подвесные.

Напольные рельсовые З. м. (рис. 1) устанавливают в мартеновских цехах с крупными печами (ёмкостью 150 т и более). Все узлы машины смонтированы на мосту, который передвигается по рельсам, уложенным на рабочей площадке печного пролёта цеха вдоль фронта печей. Внутри моста перемещается тележка с хоботом, предназначенным для ввода коробки с шихтой (мульды) в завалочное окно печи. Грузоподъёмность таких З. м. от 7 до 15 т. Они просты по конструкции, надёжны в эксплуатации, высокопроизводительны (одна машина может обслуживать 4 печи), но требуют сооружения утяжелённой рабочей площадки. Напольные безрельсовые З. м. предназначены для обслуживания печей малой ёмкости (5—20 т). В отличие от напольных рельсовых З. м., они могут передвигаться в любом направлении и легко разворачиваются даже на небольших площадках.

Рис. 1 Схема напольной рельсовой завалочной машины: 1 — мартеновская печь; 2 — мульда; 3 — мульдовая тележка; 4 — хобот; 5 — тележка завалочной машины; 6 — мост завалочной машины; 7 — токосъёмная конструкция; 8 — габарит подвижного состава

Подвесные З. м. работают, как правило, в цехах с печами средней ёмкости (20—150 т). Машина такого типа состоит из мостового крана с главной и вспомогательной (крановой) тележками (последняя предназначена для ремонтных работ и уборки шлака). Грузоподъёмность подвесных З. м. (в числителе — масса шихты в мульде, в знаменателе — грузоподъёмность вспомогательной тележки): 1,5/20, 3/10, 5/20 и 8/20 т. Достоинство подвесных З. м. заключается в том, что из-за отсутствия рельсовых путей облегчается обслуживание печей. К недостаткам машин такого типа относятся сложность конструкции, сравнительно невысокая производительность (каждая машина обслуживает 2—3 печи), невозможность работы в одном пролёте З. м. и заливочных кранов.

Лит.: Кружков В. А., Металлургические подъемнотранспортные машины, М., 1966.

С. И. Венецкий

Это предмет труда, из которого изменением формы, размеров, физико-химических свойств поверхности и (или) материала изготавливается деталь, при этом исходной называют заготовку перед первой технологической операцией. На практике широко применяют исходные штампованные заготовки, поковки и отливки (изделия или заготовки, получаемые соответственно технологическими методами штамповки, ковки или литья.

Cпособность стали приобретать в результате закалки высокую твёрдость (структуру мартенсита). З. определяется главным образом количеством углерода в стали, например при увеличении содержания углерода с 0,3 до 0,7% твёрдость углеродистой стали возрастает с 30 до 65 HRC (дальнейшее увеличение содержания углерода не влечёт за собой роста твёрдости). При содержании углерода меньше 0,4% З. повышают легированием стали никелем, марганцем, хромом, кремнием. З. следует отличать от прокаливаемости, характеризующей глубину образования мартенсита в структуре стали при закалке. См. также Закалка.

Термическая обработка материалов, заключающаяся в их нагреве и последующем быстром охлаждении с целью фиксации высокотемпературного состояния материала или предотвращения (подавления) нежелательных процессов, происходящих при его медленном охлаждении. З. возможна только для тех веществ, равновесное состояние которых при высокой температуре отличается от равновесного состояния при низкой температуре (например, кристаллической структурой). З. эффективна только в том случае, если реально достижимая скорость охлаждения достаточна для того, чтобы не успели развиться процессы, подавление которых является целью З. Структуры, возникающие в результате З., лишь относительно устойчивы, при нагреве они переходят в более устойчивое состояние. З. могут подвергаться в естественных условиях или в определённом технологическом процессе многие вещества, (металлы, их сплавы, стекло и пр.).

Закалка стали. Наиболее широкая группа материалов, подвергаемых З., - стали. В соответствии с диаграммой состояния железо-углеродистых сплавов (см. рис. 1) термодинамически устойчивым состоянием стали при температурах, расположенных выше линии GSE диаграммы состояния, является аустенит - раствор углерода в g-железе (см. Железоуглеродистые сплавы); ниже линии PSK - смесь феррита (раствора углерода в a-железе) и цементита (карбида железа Fe₃C). При медленном охлаждении от температур, расположенных выше линии PSK, аустенит в соответствии с диаграммой состояния должен распадаться на феррит и цементит. Скорость этого превращения меняется с температурой и при достаточно низкой температуре становится настолько малой, что аустенит практически не распадается. При дальнейшем снижении температуры аустенит превращается в мартенсит, появление которого в структуре стали приводит к резкому увеличению твёрдости, прочности, магнитного насыщения и к снижению пластичности. Цель З. стали - получение полностью мартенситной структуры (без продуктов распада аустенита), т. е. подавление при быстром охлаждении распада аустенита и сохранение его вплоть до температур, при которых начинается мартенситное превращение. Минимальная скорость охлаждения, достаточная для предотвращения распада аустенита, носит название критической скорости З. стали.

Рис. 1 Часть диаграммы состояния системы железо-углерод, соответствующая сталям

В практике термической обработки металлов для получения металлов, в частности сталей, с определенными свойствами применяют различные виды З. В зависимости от условий нагрева различают З. полную и неполную. При полной З. быстрое охлаждение стали производят после нагрева её до температур, лежащих выше линии GSE. При этом сталь полностью переводится в аустенитное состояние. При неполной З. (главным образом инструментальных сталей) металл нагревают до температур выше линии PSK; после охлаждения в структуре могут сохраняться нерастворившиеся при нагреве т. н. избыточные фазы (феррит или цементит и более сложные карбиды). В зависимости от условий охлаждения различают З. изотермическую, ступенчатую и др. При изотермической З. сталь нагревают до температур выше линии GSE (полная З.) или выше PSK (неполная З.), затем быстро охлаждают до температур ниже линии PSK и дают т. н. изотермическую выдержку, при которой происходит превращение аустенита в др. структуры (перлит, бейнит). В этом случае свойства окончательных продуктов определяются температурой изотермической выдержки: твёрдость и прочность материала возрастают по мере снижения температуры. При ступенчатой З. охлаждение с большой скоростью производят до температуры, несколько превышающей температуру мартенситного превращения, и дают выдержку, необходимую для выравнивания этой температуры по всей толщине изделия (ступень), а затем охлаждение ведут медленно до образования в структуре мартенсита. Внешние факторы, главным образом закалочная среда (вода, масло, расплавленная соль) и давление, также определяют результаты З.

Закалённая сталь отличается большой хрупкостью, поэтому после З. её обычно подвергают отпуску. При одной и той же твёрдости сталь, подвергнутая З. с последующим отпуском, более пластична (следовательно, более работоспособна), чем сталь, подвергнутая медленному охлаждению, при котором происходит распад аустенита на феррит и цементит. Это определяет чрезвычайно широкое использование З. стали в технике: применение её не только для получения стали с высокой твёрдостью, но и для получения (после соответствующего отпуска) стали со средней и низкой твёрдостью, но обладающей хорошими конструкционными свойствами.

Закалка стареющих сплавов. Если равновесная концентрация твёрдого раствора существенно изменяется при изменении температуры, то при охлаждении происходит выделение из него избытка одного из компонентов (см. Старение металлов). Этот процесс является диффузионным и может быть подавлен З. (см. рис. 2). Цель З. в этом случае - фиксирование пересыщенного твёрдого раствора при низкой, например комнатной, температуре. Старение сплава может происходить затем при комнатной или более высокой температуре. Сплав со структурой, возникающей при З. и старении, обладает высокими прочностными свойствами, большой коэрцитивной силой (магнитные сплавы). Т. н. дисперсионно-твердеющие сплавы, подвергающиеся З. с последующим старением, находят широкое применение, например дуралюмин - как конструкционный материал, нимоник - жаропрочный; альнико - для изготовления постоянных магнитов и др.

Рис. 2 Часть диаграммы состояния системы алюминий - медь, примыкающая к алюминию. При закалке из a-области фиксируется твердый раствор, оказывающийся при низких температурах сильно пересыщенным медью

Закалка упорядочивающихся сплавов. Упорядочение сплавов приводит к изменению их физических и механических свойств, например к снижению пластичности. Если упорядочение нежелательно, то сплавы подвергают З., которая приводит к фиксации неупорядоченного состояния при низкой температуре. Это возможно, если скорость процессов, приводящих к упорядочению, не слишком велика.

Закалка чистых металлов и однофазных сплавов. Для изучения вакансий и их влияний на механические и физические свойства веществ применяют З. чистых металлов и однофазных сплавов. Цель З. в этом случае - фиксирование при низкой температуре концентрации вакансий, равновесной при высокой температуре. Последующий нагрев материалов до температур, при которых вакансии становятся подвижными, приводит к повышению сопротивления пластическому деформированию («закалочное упрочнение») и снижению внутреннего трения. Изучая зависимость равновесной концентрации вакансий от температуры и скорость удаления зафиксированных при З. избыточных вакансий, можно найти энергию образования и энергию активации миграции вакансий, сумма которых (энергий) определяет энергию активации самодиффузии.

Закалка жидкости. З. может задерживать кристаллизацию жидкостей. Результат З. в этом случае - переход жидкости в стекловидное состояние. Скорость кристаллизации металлов слишком велика, поэтому получить их в стекловидном аморфном состоянии обычно не удаётся.

Закалка из жидкого состояния. Для некоторых систем, имеющих определенный вид диаграммы состояния, возможна З. из жидкого состояния. Такая З. позволяет устранить ликвацию, возникающую при кристаллизации с обычной скоростью охлаждения; получить пересыщенный твёрдый раствор, содержащий значительно большее количество второго компонента, чем это возможно по диаграмме состояния; получить метастабильные фазы, не возникающие при медленной кристаллизации и не фигурирующие на диаграмме состояния.

Лит.: Харди Г. К., Хилл Т. Дж., Процесс выделения, в сборнике: Успехи физики металлов, пер. с англ., т. 2, М., 1958; Курдюмов Г. В., Явления закалки и отпуска стали, М., 1960; Физическое металловедение, под ред. Р. Кана, пер. с англ., в. 1-3. М., 1967.

Среда, обеспечивающая охлаждение сплавов с требуемой при закалке скоростью. К закалочным средам относятся: вода, водные растворы солей, кислот и щелочей, минеральные и растительные масла, эмульсии, воздух. З. с. для сталей должны иметь повышенную охлаждающую способность в интервале температур 650-550ºС и пониженную при температуре 300ºС и ниже.

Нарушение сплошности деталей после закалки. Трещины имеют вид тонких зигзагообразных линий или черточек различной протяженности. З. т. образуются обычно в местах резкого перехода сечений детали при охлаждении в процессе закалки или при длительном вылеживании закаленных и неотпущенных деталей (см. рис. 1).

Рис. 1 Осадок магнитного порошка (из суспензии) на невидимых глазом закалочных трещинах в стальной детали

Закладной нагреватель, температура которого повышается благодаря электромагнитному полю индуктора (см. Индукционный нагрев). З.и.н. изготовляют из металлов: стали, никеля, кобальта или из оксидов металлов, напр. порошка оксида железа с размером частиц до 20 мкм. Оксиды металлов вводят в полимерный материал, аналогичный свариваемому материалу. Металл З.и.н. представляет собой проволоку, ленту, сетку, порошки или перфорированную фольгу. Форма и размер З.и.н. соответствуют форме и размеру соединяемых поверхностей.

Закладной нагреватель, температура кот-го повышается в результате пропускания через него электрич. тока. З.э.н. изготовляют из металлической проволоки с высоким омическим сопротивлением. Как правило, он имеет форму спирали. Для удобства пользования и защиты от коррозии З.э.н. заформовывают в цилиндр из термопласта, аналогичного свариваемому материалу. Спираль имеет выводы к контактным втулкам для подключения к источнику тока.

Стержень круглого сечения с заранее изготовленной закладной головкой на одном конце и замыкающей головкой на другом, образующейся в процессе клёпки.

Различают З. с полукруглой головкой, потайной, полупотайной, цилиндрической, конической и конической с подголовками (см. рис. 1). Размеры этих заклёпок указаны в стандартах. Кроме стандартных, применяют специальные З.: трубчатые (см. рис. 2), взрывные (см. рис. 3) и др. Заклёпки изготовляют из стали, меди, латуни, алюминия и др. сплавов, достаточно пластичных для формирования головок. Материал З. выбирают однородным с материалом соединяемых деталей во избежание электрохимической коррозии и температурного изменения сил в соединении.

Рис. 1 Распространённые типы заклёпок: а - с полукруглой головкой; б - с потайной головкой; в - с полупотайной головкой; г - с плоской головкой; д - коническая с подголовком; 1 - стержень заклёпки; 2 - закладная головка; 3 - замыкающая головка

Рис. 2. Трубчатая заклёпка.

Рис. 3 Взрывная заклёпка: а - до установки; б - после выполнения соединения

Неразъёмное соединение деталей посредством заклёпок, применяемое главным образом для скрепления листового и профильного проката. З.с. выполняют внахлёстку, встык с одной накладкой, встык с двумя накладками (см. рис. 1). З.с. вытесняются более экономичными сварными и клеевыми соединениями. До появления сварки З.с. были основными в металлоконструкциях мостов, подъёмных кранов (силовые или прочные соединения), котлов (силовые плотные или прочноплотные соединения) и резервуаров малого давления (плотные соединения). З.с. применяют для деталей из несвариваемых, а также не допускающих нагрева материалов; тонкостенных деталей (из листового материала и т.п.) в самолётостроении, при изготовлении кузовов автобусов, троллейбусов и др.; в сильно нагруженных соединениях, работающих в условиях ударной и вибрационной нагрузок.

Pис. 1 Заклёпочные соединения: а - внахлёстку двухрядным швом; б - встык с одной накладкой; в - встык с двумя накладками однорядными швами