Закалка

З акалкой называется термообработка, состоящая из нагрева доэвтектоидных сталей выше критической точки Ас₃ (линия GS), эвтектоидных и заэвтектоидных сталей выше Ас₁(линияPSK) на 30...50°С, выдержки при данной температуре и последующего охлаждения со скоростью больше критической (минимальная скорость охлаждения, обеспечивающая превращение переохлажденного аустенита в мартенсит). При скорости охлаждения больше критической углерод не успевает выделиться из кристаллической решетки (в соответствии с ее перестройкой из g-железа в a-железо), в результате чего образуется мартенсит. Мартенсит - это однофазный перенасыщенный твердый раствор углерода в a-железе..

При этом наблюдаются значительные искажения пространственной решетки, создается высокая плотность порогов дислокации, нарушается равенство межатомных сил и в стали накапливается значительная внутренняя потенциальная энергия. Сталь приобретает высокую твердость, но ее пластичность при этом падает. В зависимости от температуры

нагрева стали различают следующие виды закалок.

П ерегрев стали, т.е. нагрев ее до температур, пре­вышающих температуры критической точки АС3 на 150... 200°С, вызывает рост зерен аустенита, что увеличивает склонность стали к появлению деформации и образова­нию трещин при закалке. Структура такой стали сос­тоит из крупноигольчатого мартенсита и обладает пони­женной ударной вязкостью.

Охлаждающие среды при закалке – вода H₂O, технические масла, 10% водный раствор NaCl, расплавы солей, водные растворы полимеров.

Основное требование к охлаждающей среде – быстрое охлаждение в области температур наименьшей устойчивости аустенита и медленное в области температур мартенситного превращения, чтобы снизить закалочные напряжения, которые могут привести к изменению формы изделия (коробление, поводка) и образованию трещин.

Скорость охлаждения выше критической V_кр, для углеродистых сталей 400-1400 ⁰/с. Для легированных 10-150 ⁰/с.

Способы закалки.

В зависимости от состава стали, формы и размеров детали и требуемых в термически обработанном состоянии свойств выбирают оптимальный способ закалки, наиболее просто осуществимый и одновременно обеспечивающий нужные свойства.

а– закалка в одном охладителе (непрерывная). Применяется для закалки мелких деталей (до 5 мм) из углеродистой стали и большего сечения из легированной стали.

b – прерывистая закалка (в двух средах) – изделие быстро охлаждают в одной среде (например, в воде), а затем медленно в другой (в масле). Медленное охлаждение проходит в мартенситном интервале температур, что снижает закалочные напряжения. Применяют для закалки инструментальных сталей.

c – ступенчатая закалка – охлаждение в среде, нагретой до температуры 180-200⁰С, выдержка при этой температуре (t⁰>Мн) и охлаждение на воздухе. Снижение всех видов напряжений. Применяют для изделий, склонных к короблению, изменению формы.

d – изотермическая закалка – проводится подобно ступенчатой закалке, длительность ступеньки должна быть такой, чтобы закончился распад аустенита с образованием нижнего бейнита. Применяется для повышения конструктивной прочности легированных сталей.

Закалка с самоотпуском – охлаждение прерывают, когда t⁰_серед> t⁰_поверх>Мн. На поверхности образуется мартенсит, который получает отпуск за счет выравнивания температуры по сечению от нагретой середины к поверхности. Применяют для обработки ударного инструмента (керны, зубила, молотки и т.д.).