26. Прокаливаемость стали. Влияние прокаливаемости на свойства стали.

Прокаливаемость стали

Р ассмотрим деталь в разрезе

При закалке скорость охлаждения распределяется таким образом, что на поверхности она максимальная, а в центре – минимальная. Если мы проведём критическую скорость закалки, и она располагается между минимальной и максимальной скоростью по сечению, то деталь не прокаливается насквозь, и глубина распространения закалённой зоны будет равна h. Т.е. прокаливаемость – глубина распространения закалённой зоны h. Чем меньше V_крит, тем больше глубина прокаливаемости. Если V_крит меньше V_охл, то деталь прокаливается насквозь. Прокаливаемость, как и критическая скорость охлаждения, связана со скоростью превращения аустенита в перлит, следовательно с расположением кривой начало распада аустенита на С-диаграмме. Кривые охлаждения центра, поверхности, и сечения наложим на с-диаграмму (начало распада).

О хлаждение центра, поверхности и сечения, расположенного на половине радиуса от поверхности, отличаются по величине. На поверхности в зависимости от скорости получается мартенситная структура, в центре – перлитная, на расстоянии 0.5R–М + Т[роостит]. За глубину закалённого слоя условно принимают расстояние от поверхности до полумартенситной зоны (50% мартенсита + 50% троостита). Если с-кривые (с-диаграммы) или термокинетические кривые распологаются правее оси ординат, то устойчивость переохлаждённого аустенита больше, и, соответственно прокаливаемость увеличивается.

О сновные факторы, влияющие на устойчивость переохлаждённого аустенита и на величину V_крит:

- состав аустенита (содержание углерода и легирующих элементов)(увеличивают устойчивость аустенита)(особенно влияют легирующие элементы – почти все, кроме Co – они сдвигают с-орбразную кривую вправо, замедляют превращение А в П, повышают прокаливаемость)

- чем больше размер аустенитного зерна и его однородность, тем больше будет прокаливаемость (замедление аустенитного превращения)

- нерастворившиеся в аустените карбиды, оксиды, интерметалиды ускоряют превращение аустенита в перлит, т.е. увеличивают критическую скорость охлаждения, прокаливаемость при этом уменьшается.

Д ля практической оценки прокаливаемости пользуются величиной «критический диаметр прокаливаемости» - Д_кр – максимальный диаметр цилиндрического прутка, который прокаливается насквозь в данном охладителе, т.е. в центре образуется полумартенситная структура. Каждой марке стали соответствует свой критический диаметр в данной охлаждающей среде. Если изделие должно иметь сквозную прокаливаемость при термообработке, то необходимо выбирать такую марку стали, у которой Д_крит больше диаметра изделия.

Влияние прокаливаемости на механические свойства стали

График зависимости изменения структуры от охлаждения при закалке и при закалке + высокотемпературный отпуск. При сквозной закаалке получаем мартенсит по всему сечению. После высокотемпературного отпуска из мартенсита получаем сорбит с зернистой формой карбидной фазы по всему сечению. Свойства по всему сечению одинаковы.

При несквозной закаливаемости (второй график – справа) после закалки структура от поверхности к центру изменяется таким образом, как изменялись бы свойства с разными скоростями охлаждения. Путём отпуска можно выровнять твёрдость по сечению, но свойства структур после закалки и после закалки + отпуск будут отличаться. После закалки сорбит имеет пластинчатую форму, а после закалки + отпуск – зернистую.

З ернистые структуры при одинаковой твёрдости, по сравнению с пластинчатыми структурами, обладают более высокими значениями σ_Т (текучесть),KCV (ударная вязкость), ψ (относительное удлинение), δ (относительное сужение). У деталей с несквозной прокаливаемостью, чем меньше прокаливаемость, тем больше будет падение таких важных характеристик как σ_Т и KCV. Для получения оптимальных механических свойств, в состоянии закалки и отпуска, необходимо иметь зернистую структуру по всему сечению (т.е. сквозную прокаливаемость при закалке).

Прокаливаемость одной и той же стали может колебаться в значительных пределах в зависимости от химического состава, величины зерна, размера и формы деталей, поэтому прокаливаемость характеризуют полосой прокаливаемости.