Скорость охлаждения при закалке. Закаливаемость и прокаливаемость стали. Способы закалки.

Скорость охлаждения.

Для получения структуры мартенсита требуется переохладить аустенит путем быстрого охлаждения ста­ли, находящейся при температуре наименьшей устойчивости аусте­нита, т. е.при 650—550° С.В зоне температур мартенситного превращения, т.е. ниже 240°С, наоборот, выгоднее применять замедленное охлаждение, так как образующиеся структурные напряжения успевают выровняться, а твердость образовавшегося мартенсита практически не снижается.

 

Закаливаемость показывает способность стали к повы­шению твердости при закалке. Закаливаемость стали зависит в основном от содержания в ней углерода.

 

Прокаливаемость стали характеризуется ее способ­ностью закаливаться на определенную глубину. При закалке по­верхность детали охлаждается быстрее, так как она непосредствен ­ но соприкасается с охлаждающей жидкостью, отнимающей тепло. Прокаливаемость стали зависит от критической скорости за­калки: чем ниже критическая скорость, тем на большую глубину прокаливаются стальные детали. Прокаливаемость стали можно определить по излому, по микроструктуре и по твер­дости.

Способы закалки

§ Закалка в одном охладителе — нагретую до определённых температур деталь погружают в закалочную жидкость, где она остаётся до полного охлаждения.

§ Прерывистая закалка в двух средах — этот способ применяют при закалке высокоуглеродистых сталей. Деталь сначала быстро охлаждают в быстро охлаждающей среде (например воде), а затем в медленно охлаждающей (масло).

§ Струйчатая закалка заключается в обрызгивании детали интенсивной струёй воды и обычно её применяют тогда, когда нужно закалить часть детали.

§ Ступенчатая закалка — закалка, при которой деталь охлаждается в закалочной среде, имеющей температуру выше мартенситной точки для данной стали.

§ Изотермическая закалка - необходимо выдерживать сталь в закалочной среде столько времени, чтобы успело закончиться изотермическое превращение аустенита.

 

Закалка с обработкой холодом.

Суть этого метода термической обработки состоит в том, что остывшие закаленные изделия помещают в охлаждающую среду и охлаждают до температуры от —70 до —150° С и ниже. Время выдержки изделий при указанной отрицательной температуре определяется временем, необходимым для выравнивания температуры по всему сечению. После охлаждения изделия вынимают и оставляют лежать на воздухе. В качестве охлаждающей среды применяют холодильные установки, жидкий азот или смесь твердой углекислоты (сухой лед) со спиртом (78° С).

 

Отпуск стали.

Отпуском называют термическую операцию, заключающуюся в нагреве закалённой стали до температур, не превышающих точку Аc1 (т.е. не выше линии PSK), выдержке и последующем охлаждении чаще всего на воздухе. Отпуск является окончательной операцией термической обработки, в результате которой сталь получает требуемые механические свойства. Кроме того, отпуск частично или полностью устраняет внутренние напряжения, возникшие при закалке.

Различают три вида отпуска стали в зависимости от температуры нагрева.

Низкий проводят при температурах не выше 250...300°С. Происходит частичное обезуглероживание мартенсита и выделение из него некоторого количества избыточного углерода в виде частиц е - карбида железа.

Средний отпуск выполняют при температурах 350...500°С. При таких температурах происходит дальнейшее обезуглероживание мартенсита, приводящее к его превращению в обычный а-раствор, т.е. в феррит.

Высокий отпуск проводят при 500...600°С. Структурные изменения при таких температурах заключаются в укрупнении частиц цементита. В результате этого образуется феррито-цементитная смесь, называемая сорбитом отпуска.

 

Поверхностная закалка стали.

При поверхностной закалке нагревают и охлаждают только поверхностные слон детали, поэтому изменяется структура только этих слоев. В результате такой термической обработки получаем деталь, у которой поверхностные слои очень твердые, а сердце­вина - пластичная и вязкая. При поверхностной закалке поверхность детали почти не окисляется, так как процесс осуществляется быстро и деформация детали уменьшается в связи с нагревом и охлаждением только наружных слоев.