22. Закалка стали, назначение, виды ,режимы.

Ряд слесарных и кузнечных инструментов, а также некоторые инструменты, применяемые при художественной обработке металлов, например чеканы, штихели и др., изготовляют свободной ковкой с последующей слесарной обработкой и закалкой.

Назначение закалки заключается в том, чтобы придать изделию высокую твердость и прочность. Однако при закалке с получением повышенной твердости сталь становится более хрупкой.

В процессе закалки изделие нагревают до высокой температуры, а затем быстро охлаждают в специальных охлаждающих средах. В зависимости от режима закалки у изделия из одной и той же стали можно получить различные структуры и свойства.

Для достижения наилучших результатов изделие равномерно нагревают до температуры 740—850° С и затем быстро охлаждают до 400—450° С. Скорость охлаждения должна быть не меньше 150° С в секунду, т. е. охлаждение должно произойти в течение всего 2— 3 сек. Дальнейшее охлаждение ниже 300° С может протекать при любой скорости, так как полученная при закалке структура достаточно устойчива и скорость дальнейшего охлаждения на нее не оказывает влияния.

В качестве охлаждающих сред чаще всего употребляется вода и трансформаторное масло. Скорость охлаждения в воде больше, чем в масле; при температуре воды 18° С скорость охлаждения достигает 600° С в секунду, а в масле до 150° С. Иногда для повышения закаливающей способности в воду добавляют поваренную соль (до 10%) или серную кислоту (10—12%), например, при закалке плашек или метчиков. Более высокий нагрев, чем это необходимо, равно как и чрезмерная скорость охлаждения в холодной воде, приводит к нежелательным результатам—короблению, деформации или даже появлению трещин и разрывов поковок.

При закалке инструментов из углеродистой стали применяют закалочные печи с температурой нагрева до 700—800 С, а для нагрева легированных и быстрорежущих сталей до 1000—1325° С.

Режимы закалки стали

1. Закалка в одном охладителе (v1).

Нагретую до нужной температуры деталь переносят в охладитель и полностью охлаждают. В качестве охлаждающей среды используют:

воду – для крупных изделий из углеродистых сталей;

масло – для небольших деталей простой формы из углеродистых сталей и изделий из легированных сталей.

Основной недостаток – значительные закалочные напряжения.

Термическая обработка металла. Термическая обработка металлов и сплавов. Виды термической обработки металлов. Виды термообработки.

2. Закалка в двух сферах или прерывистая (v2).

Нагретое изделие предварительно охлаждают в более резком охладителе (вода) до температуры ~ 3000C и затем переносят в более мягкий охладитель (масло).

Прерывистая закалка обеспечивает максимальное приближение к оптимальному режиму охлаждения. Применяется в основном для закалки инструментов (см. Подкладной инструмент).

Недостаток: сложность определения момента переноса изделия из одной среды в другую.

3. Ступенчатая закалка (v3).

Нагретое до требуемой температуры изделие помещают в охлаждающую среду, температура которой на 30 – 50oС выше точки МН и выдерживают в течении времени, необходимого для выравнивания температуры по всему сечению. Время изотермической выдержки не превышает периода устойчивости аустенита при заданной температуре.

В качестве охлаждающей среды используют расплавленные соли или металлы. После изотермической выдержки деталь охлаждают с невысокой скоростью.

Способ используется для мелких и средних изделий.

Отжиг стали. Отжиг второго рода. Полный отжиг. Неполный отжиг. Полный и неполный отжиг. Изотермический отжиг.

Отжиг стали. Отжиг первого рода. Диффузионный отжиг. Отжиг рекристаллизационный. Отжиг для снятия напряжений.