Закаливаемость и прокаливаемость стали

С войства стали после закалки зависят от закаливаемости и прокаливаемости стали.

Закаливаемость – способность стали повышать твердость при закалке (образовывать в структуре мартенсит)

Закаливаемость зависит от содержания углерода в стали. Сталь с содержанием углерода до ~0,3 % практически не закаливается.

Прокаливаемость – глубина закаленной зоны со структурой мартенсита или троостомартенсита по сечению.

Прокаливаемость стали зависит от критической скорости охлаждения и определяется ее составом.

V _кр1>критическая скорость охлаждения всего сечения, что определяет сквозную прокаливаемость; по всему сечению структура мартенсит.

V_кр2-расстояние а – глубина прокаливаемости, т.е. зона со структурой мартенсит.

V_кр3-расстояние б – глубина прокаливаемости.

Чем меньше критическая скорость

Характеристики прокаливаемости – критический диаметр Д_кр – наибольший размер цилиндра из данной стали, который после закалки имеет структуру мартенсит по всему сечению (Д_99,9). Д_кр зависит от критической скорости охлаждения V_кр и охлаждающей среды. Допускается полумартенситная структура (50% мартенсита и 50 % троостита в центре образца (Д₅₀)).

Состав стали одной и той же марки, размер зерна, форма изделия могут меняться в широких пределах, поэтому прокаливаемость каждой стали характеризуют полосой (а не кривой) прокаливаемости.

Легирование хромом увеличивает прокаливаемость с 7 мм (а) до 30 мм при 1,5% Cr в стали.

Отпуск

Эта обработка проводится после закалки с полиморфным превращением и является окончательной операцией термической обработки стали.

Цель отпуска – снятие закалочных напряжений и придание стали заданных свойств прочности, твердости и пластичности. Правильное выполнение отпуска в значительной степени определяет качество закаленной детали. Темпе­ратура отпуска варьируется в широких пределах - от 150 до 700°С в зависимости от его цели (рис. ).

Различают низкий, средний и высокий отпуск.

Низкий отпуск характеризуется нагревом в интервале 150-250°С, выдержкой при этой температуре до 2,5 час и последующим охлаждением на воздухе (мартенсит закалки превращается в мартенсит отпуска). М₃®М_от. Снимаются закалочные макронапряжения, повышается вязкость, твердость практически не снижается. Применение: для режущего и измерительного инструмента инструментальных сталей, стали после упрочнения поверхности изделия (цементации).

Средний отпуск производится при температурах 300 - 500°С для получения структуры троостита отпуска. Структура троостит отпуска обеспечивает высокий предел упругости и выносливости, релаксационную стойкость. Применение: для рессорно-пружинных сталей, штамповых сталей.

Высокий отпуск выполняется при температурах 500-680°С. В процессе высокого отпуска мартенсит распада­ется с образованием структуры сорбита отпуска. Эта структура обеспечивает лучшее сочетание прочности и пластичности стали. Применение: изделия из среднеуглеродистых конструкционных сталей (0,3 – 0,5%С), работающих при ударных нагрузках. Закалку стали с последующим высо­ким отпуском называют улучшением. Конструкционные стали 35, 45, 40Х в результате улучшения получают более высокие механические свойства. Отпуск закаленных де­талей проводят непосредственно после закалки, так как возникшие в них внутренние напряжения могут вызвать образование трещин. Недогрев, ведущий к недоотпуску, получается при заниженных температурах отпуска или недостаточном времени выдержки.