Прокаливаемость.

Под прокаливаемостью подразумевают глубину проникновения закаленной зоны. Несквозная прокаливаемость объясняется тем, что при закалке деталь охлаждается быстрее с поверхности и медленнее — в сердцевине. При закалке скорость охлаждения распределяется по сечению так, как это показано на рис. 2; у поверхности скорость охлаждения максимальная, в центре — минимальная. Если критическая скорость закалки равна величине, показанной на этой схеме горизонтальной пунктирной линией, то деталь не прокаливается насквозь, и глубина закалки будет равна заштрихованному слою.

С уменьшением критической скорости закалки увеличивается и глубина закаленного слоя, и если он будет меньше скорости охлаждения в центре, то это сечение закалится насквозь. Прокаливаемость, как и v_кр, тесно связана со скоростью превращения аустенита в перлит и, следовательно, с расположением кривой начала превращения на С-диаграмме. Ясно, что чем медленнее происходит превращение аустенита в перлит, чем правее расположены линии на диаграмме изотермического распада аустенита, тем глубже прокаливаемость.

Основные факторы, влияющие на скорость перлитной кристаллизации:

Состав аустенита. Все элементы, растворимые в аустените (за исключением кобальта), замедляют превращение;

Размер зерна аустенита. Увеличение размера зерна замедляет превращение, так как центры кристаллизации образуются преимущественно по границам зерна, а чем крупнее зерно, тем, следовательно, меньше суммарная протяженность границ, тем меньше значения числа центров.

Нерастворенные частицы (карбиды, оксиды, интерметаллические соединения). Эти частицы ускоряют превращение, так как являются дополнительными центрами кристаллизации и увеличивают число центров при превращении аустенит — перлит;

Неоднородный аустенит. Он быстрее превращается в перлит, так как скорость превращения определяется в этом случае менее насыщенной частью твердого раствора;

Таким образом, введение в состав стали легирующих элементов, получение однородной структуры аустенита, получение крупного зерна аустенита снижают скорость аустенито-перлитного превращения и способствуют углублению прокаливаемости. Наличие посторонних частиц в аустените способствует ее уменьшению.

Для практической оценки прокаливаемости пользуются величиной, которая называется критическим диаметром материала.

Критический диаметр (D_к) — это максимальный диаметр цилиндрического прутка, который прокаливается насквозь в данном охладителе. Следовательно, для данной стали каждой закалочной среде соответствует свой критический диаметр. Очевидно, чем интенсивнее охлаждает закалочная среда, тем больше величина критического диаметра.

Чтобы не ставить прокаливаемость в зависимости от способа охлаждения, вводят понятие идеальный критический диаметр (D_∞). Это — диаметр максимального сечения прутка из данного материала, прокаливающегося насквозь в «идеальной» жидкости, отнимающей тепло с бecконечно большой скоростью.

Если нужно, чтобы изделие при термической обработке прокаливалось насквозь, следует выбрать такую сталь, чтобы критический диаметр был больше диаметра изделия.

Обычно в справочниках приводят критические диаметры сталей D_∞ или D_кв (для охлаждения заготовки в воде) или D_км(в масле).