Закалочные среды

Должны

• Обладать способностью поглощать тепло с заданной скоростью (не менее критической скорости охлаждения). Получение необходимых структур по всему объему изделий

• Не вызывать чрезмерных закалочных деформаций и трещин. При охлаждении стали от температуры закалки до точки Мн до­пустима высокая скорость охлаждения, так как сталь имеет пластичную аустенитную структуру. Обычно трещины при закалке стали возникают тогда, когда 50% объема аустенита превращается в мартенсит, который образует твердый хрупкий каркас и препятствует развитию пластической деформации.

• Обладать высокой эксплуатационной стойкостью. Иметь высокое сопротивление термическому разложению и окислению

• Не реагировать с поверхностями обрабатываемых деталей, закалочных устройств

• Обладать малой токсичностью и пожаровзрывобезопасностью

• Легко удаляться с поверхности деталей

• Иметь малый вынос с садкой

• Иметь малую стоимость

КЛАССИФИКАЦИЯ ЗАКАЛОЧНЫХ (ОХЛАЖДАЮЩИХ) СРЕД

1.Жидкие - вода, вод­ные растворы солей, щелочей и кислот, водные эмульсии масел, водные растворы полимеров, минеральные масла, расплавленные металлы, расплавленные соли и щелочи,

2.Твердые - водоохлаждаемые и не охлаждаемые металлические плиты, пресс-формы, самоохлаждение вглубь изделия

3. Газообразные - спокойный и циркулирующий воздух, инертные газы, вакуум, контролируемые атмосферы

4. Комбинированные среды – газо-твердые (взвешенные) и газо-жидкие (туман) среды пр.

Другая классификация

• Без изменения агрегатного состояния в процессе охлаждения. К этой группе относятся такие среды, как расплавленные металлы, соли, щелочи и их смеси, воздух и твердые металлы. Кривые охлажде­ния в этих средах с понижением температуры имеют монотонный харак­тер.

• С изменением агрегатного состояния . Кривые охлаждения в этих средах показывают различные скорости в разные периоды охлаждения. Кривые охлаждения изделий в закалочных средах, изменяющих свое агрегатное состояние при охлаждении изделий условно подразделяются на три периода. Первый период — стадия пленочного кипения. На поверхности сопри­косновения нагретого металла и жидкости образуется тонкая пленка перегретого пара, которая является плохим проводником тепла. В этот период охлаждение будет замедленное. Второй период — ста­дия пузырчатого кипения. Скорость охлаждения возрастает в 3-5 раз. Третий период — стадия конвективного тепло­обмена . Скорость охлаждения меньше в 5-10 раз по сравнению с пузырчатым кипением.

1.Водные закалочные среды

Широко применяются с древнейших времен

Подразделяются на

1. вода,

2. вод­ные растворы солей, щелочей и кислот,

3. водные эмульсии масел,

4. водные растворы полимеров

1.1 Вода

достоинства

• Высокая охлаждающая способность

• Дешевизна

• Невозгораемость

• Безопасность для здоровья и окружающей среды

• Стабильность свойств

• Легкость растворения органических и неорганических соединений

Недостатки

• Не отвечающее кинетике фазовых превращений распределение скорости охлаждения. При закалке углеродистых сталей необходимо учиты­вать скорость охлаждения в двух интервалах температур — в интервале наименьшей устойчивости аустенита (650—550° С) и в интервале мартенситного превращения (300—200° С). В первом интервале необходимо иметь большую скорость охлажде­ния, чтобы подавить перлитное превращение. Во втором интервале необходимо охлаждение замедлить, чтобы уменьшить напряжения в стали и опасность появления закалочных тре­щин.

• Большая зависимость охлаждающей способности от температуры среды (рис3.2)

Сравнительная охлаждающая способность различных охладителей

Охладитель	Температура, °С	Относительная охлаж­дающая способность	Время охлаждения от 700 до 100° С, сек
Холодная вода.	20	1	6
Вода	50	0,77	7,75
Вода	100	0,37	16
Растительное масло	20	0,13	45
Минеральное масло	25	0,15	40

• Сильная зависимость охлаждающей способности от циркуляции среды, особенно в диапазоне температур 900-400 ^оС

• Паровая оболочка на 1 стадии очень нестабильна, поэтому велики термические напряжения и “пятнистость” стали

• Сильное влияние примесей на охлаждающую способность. Твердые примеси (сажа, окалина) увеличивают скорость охлаждения. Растворенные соли, кислоты, щелочи также уменьшают стойкость паровой рубашки и увеличивают скорость охлаждения. Жиры, мыла, масла, СМС повышают устойчивость паровой рубашки и уменьшают скорость охлаждения.