Закалка стали. Способы закалки.

В зависимости от состава стали, формы и детали выбирают способ закалки. К основным способам закалки относятся: закалка в одном охладителе, прерывистая закалка, изотермическая закалка и различные сочетания этих способов.

Закалка в одном охладителе - это наиболее распространенный способ закалки, заключается в нагреве стали выше T, соответствующих критической точке A_c1 и A_c3 с последующей выдержкой и охлаждением со V выше критической в охладителе.

Закалка в двух средах - этот способ является некоторой разновидностью способа закалки с подстуживанием и заключается в том, что нагретую до необходимой T деталь, выдержанную при этой T, переносят в охладитель, обеспечивающий такую скорость охлаждения, которая предотвратила бы распад переохлажденного аустенита в области T мин. устойчивости аустенита.

Струйчатая закалка - этот способ применяется тогда, когда нет необходимости закаливать деталь на одинаковую твердость по всей поверхности. Для таких деталей, как зубило с высокой твердостью рубящей кромки и сохранении вязкого хвостовика;

Закалка самоотпуском - этот способ практически несет то же функциональное назначение, что и струйчатая закалка, например зубило, нагревают до заданной T и переносят в охлаждающую среду только рабочую часть, затем после извлечения из закалочной среды проводят выдержку на воздухе в результате которой рабочая часть отпускается за счет нагрева от нерабочей, неохлажд/ части.

Ступенчатая закалка - этот способ является разновидностью способа закалки в двух средах. Однако является более эффективной с точки зрения обработки детали деталь переменного сечения.

Изотермическая закалка - в отличие от ступенчатой при изотермической закалке деталь помещают в охлаждающую среду с T несколько выше T начала мартенситного превращения и выдерживают в этой среде до полного завершения превращения.

Закалка с обработкой холодом - после закалки в высокоуглеродистых и особенно легированных сталей в структуре сохраняется аустенит остаточный, количество которого может достигать 40%.

Режимы закалки

Прокаливемость и закаливаемость стали.

При выборе охлаждающей среды необходимо учитывать закаливаемость и прокаливаемость стали.

Закаливаемость – способность стали приобретать высокую твердость при закалке.

Закаливаемость определяется содержанием углерода. Стали с содержанием углерода менее 0,20 % не закаливаются.

Прокаливаемость – способность получать закаленный слой с мартенситной и троосто-мартенситной структурой, обладающей высокой твердостью, на определенную глубину.

За глубину закаленной зоны принимают расстояние от поверхности до середины слоя, где в структуре одинаковые объемы мартенсита и троостита.

Чем меньше критическая скорость закалки, тем выше прокаливаемость. Укрупнение зерен повышает прокаливаемость.

Если скорость охлаждения в сердцевине изделия превышает критическую то сталь имеет сквозную прокаливаемость.

Нерастворимые частицы и неоднородность аустенита уменьшают прокаливаемость.

Характеристикой прокаливаемости является критический диаметр.

Критический диаметр – максимальное сечение, прокаливающееся в данном охладителе на глубину, равную радиусу изделия.

С введением в сталь легирующих элементов закаливаемость и прокаливаемость увеличиваются (особенно молибден и бор, кобальт – наоборот).

Отжиг и нормализация стали.

Отжиг, снижая твердость и повышая пластичность и вязкость за счет получения равновесной мелкозернистой структуры:

· улучш. обрабатываемость заготовок давлением и резанием;

· исправить структ. сварных швов и др.операций

· подготовить структ. к последующей термической обработке.

Характерно медленное охлаждение со скоростью 30…100^oС/ч.

Отжиг первого рода.

1. Диффузионный (гомогенизирующий) отжиг. Устраняет ликвации, выравнивает хим. состава сплава. Т нагрева зависит от Т плавления, Т_Н = 0,8 Т_пл. t выдержки: ч.

2. Рекристаллизационный отжиг снимает напряжений после холодной пластической деформации. Т нагрева связана с Т плавления: Т_Н = 0,4 Т_пл. t зависит от габаритов изделия.

3. Отжиг для снятия напряжений после горячей обработки (когда требуется высокая точность размеров). Т и t нагрева зависит от габаритов изделия,в диапазоне: Т_Н = 160……700^oС.

Отжиг второго рода предназначен для изменения фазового состава. Т нагрева и t выдержки обеспечивают нужные структурные превращения. V охлаждения должна быть такой, чтоб успели произойти обратные диффуз. фазовые превращения.

1. полный, с Т нагрева на 30…50 ^oС выше критической Т А₃

2. неполный, с Т нагрева на 30…50^oС выше критической Т А₁

3. циклический или маятниковый отжиг применяют, если после проведения неполного отжига цементит остается пластинчатым.

4. изотермический отжиг – после нагрева до требуемой Т, изделие быстро охлаждают до Т на 50…100^oС ниже крит. Т А₁ и выдерж. до превращ. аустенита в перлит, затем охл. на воздухе.

5. Нормализация. – разновид. отжига. ТО, при которой изделие нагревают до аустенитного состояния, на 30…50 ^oС выше А₃ или А_ст с послед. охл. на воздухе. Нормализации дает более тонкое строение эвтектоида (тонкий перлит или сорбит), уменьш. внутр. напряжения, устраняются пороки, получ. в процессе предшествующей обработки. Твердость и прочность несколько выше чем после отжига.