5. Вычертите диаграмму изотермического превращения аустенита

для стали У8, нанесите на нее кривые режимов обычной закалки, ступенчатой и изотермической. Каковы преимущества и недостатки каждого из этих видов закалки?

 

Оптимальный способ закалки выбирают в зависимо­сти от состава стали, формы и размеров детали. Чем больше углерода в стали, тем больше объемные измене­ния, тем при более низкой температуре происходит пре­вращение аустенита в мартенсит, тем больше вероят­ность образования трещин, тем тщательнее нужно выби­рать способ охлаждения.

Чем сложнее деталь, тем больше различие в сечени­ях детали, больше величина внутренних напряжений, возникающих при охлажде­нии. Существуют следую­щие способы закалки:

Закалка в одном охладителе получила наиболее широкое примене­ние. Нагретую до определен­ной температуры деталь по­гружают в закалочную сре­ду, где она остается до пол­ного охлаждения. Этот спо­соб применяют для деталей простой формы из углероди­стых и легированных сталей. Детали из углеродистых сталей диаметром более 5 мм охлаждают в воде, а менее – в масле. Легированные стали охлаждают в масле. Такой способ наиболее распространен вследствие его простоты и дешевизны. Для обычной закалки характерно большое различие в скоростях охлаждения поверхности и сердцевины детали, которое является основной причиной образования термических напряжений и закалочных трещин.

При ступенчатой закалке нагретая деталь охлаждается в закалочной среде, имеющей температуру несколько выше точки М_н (обычно 230-250 °С), и вы­держивается в ней до выравнивания температуры по всему сечению. Выдержка не должна быть очень дли­тельной, чтобы не вызвать превращения аустенита в бейнит. Затем следует окончательное охлаждение на воз­духе, во время которого происходит превращение аусте­нита в мартенсит. При ступенчатой закалке уменьшаются объемные изменения, коробление и опасность возник­новения трещин. Правку изделий, склонных к коробле­нию, осуществляют в период охлаждения на воздухе. Основной недостаток ступенчатой закалки – малая ско­рость охлаждения в горячей среде. Поэтому применение ступенчатой закалки к углеродистым сталям ограничено изделиями небольшого се­чения (до 8-10 мм толщиной). Изделие большого сечения охлаждается в горячей среде медленно, и аустенит успева­ет претерпеть эвтектоидный распад. Изделия из легирован­ных сталей, у которых меньше критическая скорость охлаж­дения, проще подвергать ступенчатой закалке. Так, напри­мер, ступенчатой закалкой широко пользуются при обработке инструментов и деталей машин из хромистой ста­ли.

Изотермическая закалка выполняется так же, как и ступенчатая, но выдержка в закалочной среде более продолжительна. При такой выдержке происходит изотермический распад аустенита с образованием бейнита. Продолжительность выдержки в закалочной среде зависит от устойчивости переохлажденного аустенита при температурах выше М_н и определяется по диаграм­ме изотермического превращения аустенита для каждой марки стали. В основном изотермической закалке под­вергают легированные стали. В качестве охлаждающих сред при ступенчатой и изотермической закалке приме­няют расплавленные соли или расплавленные щелочи. Добавка 5-10% воды в расплав щелочей и со­лей увеличивает скорость охлаждения. Резкое уменьшение закалочных напряжений и коробле­ния – важное преимущество изотермической закалки. Кро­ме того, у изотермической закалки есть и другое преимуще­ство. При бейнитном превращении в некоторых легирован­ных сталях сохраняется большое количество остаточного аустенита, который не превращается в мартенсит при ох­лаждении после изотермической выдержки. Изотермическая закалка таких сталей обеспечивает высокую ударную вяз­кость, резко уменьшает чувствительность к надрезу по срав­нению с закаленной на мартенсит и отпущенной сталью. Следовательно, изотермическая закалка позволяет повысить конструктивную прочность стали.