5.4.Прокаливаемость стали.

Прокаливаемость - это способность стали закаливаться на определенную глубину. Существует несколько характеристик прокаливаемости: глубина закаленного слоя; полоса прокаливаемости; критический диаметр и некоторые другие. Глубина закаленного слоя характеризует фактическое распространение закаленного слоя на конкретной детали или заготовки, измеренное прямым экспериментом, например, измерением твердости по сечению разрезанного закаленного образца или детали (рис. 1.11).

Рисунорк 1.11. Схема определения глубины закаленного слоя (а) и общий вид полосы прокаливаемости (б)

Рисунок 1.12. Схема определения критического диаметра: 3 - критический диаметр.

Полоса прокаливаемости (рис. 1.11, б) является статистической характеристикой, строится в тех же координатах и включает две кривые, проведенные по минимальным и максимальным значениям, полученным по множеству результатов измерения при закалке образцов одной и той же марки стали разных плавок. Критический диаметр - это такой максимальный диаметр (рис. 1.12), который закаливается насквозь в данном виде охладителя.

Основным методом регулирования прокаливаемости является легирование стали. Для наибольшего повышения прокаливаемости и получения сталей сквозной прокаливаемости используют комплексное легирование несколькими компонентами (стали 5ХНМ, 45ХН2МФА и др.). Для получения сталей регламентированной (ограниченной) прокаливаемости (сталь 58, бывш. 55ПП и др.) стремятся максимально исключить легирующие компоненты из стали, в том числе кремний и марганец.

5.5.Способы закалки стали.

Непрерывная закалка является наиболее распространенным способом закалки. При ее осуществлении используется лишь одна охлаждающая среда во всем интервале температур закалочного охлаждения (рис. 1.13, а).

Примерами закалки в одном охладителе является закалка углеродистых сталей в воде или легированных сталей - в масле. Достоинством такой закалки, обеспечивающим ее наиболее широкое использование в практике промышленного производства, является простота выполнения. Однако при закалке в одном охладителе, например в воде, скорость охлаждения в мартенситном интервале температур может оказаться слишком высокой, что вызывает образование высокого уровня закалочных напряжений, и сопровождается короблением изделий или появлением трещин. Структура сталей после непрерывной закалки мартенсит и остаточный аустенит.

5.6.Закалка с обработкой холодом.

В том случае, если количество остаточного аустенита в результате закалки оказывается слишком большим (это наблюдается в случае закалки высоколегированных сталей или даже углеродистых, но при использовании слишком высоких температур нагрева под закалку), то после закалки производят обработку при температурах ниже 0 °С (рис. 1.13, б). Такое сочетание операций называют закалкой с обработкой холодом.

Теоретической основой закалки с обработкой холодом является то, что остаточный аустенит, сохраняющийся в стали после закалочного охлаждения до комнатной температуры, является термодинамически неустойчивым, и способным к мартенситному превращению при дальнейшем понижении температуры ниже 0°С. Поэтому, применение обработки холодом с целью уменьшения количества остаточного аустенита возможно для сталей, у которых точка конца мартенситного превращения (Мк) ниже комнатной температуры (см. рисунок 1.8).

Технология обработки холодом предусматривает охлаждение изделия непосредственно после закалки до температур от минус 60 до минус 70 С в специальных охладительных камерах. Более низкие температуры не приводят к дальнейшему уменьшению количества остаточного аустенита. В некоторых случаях более просто технологически проводить обработку холодом непосредственно в жидком хладагенте, в качестве которого может быть использован жидкий азот, либо смеси его с углеводородами типа спирта, ацетона и др. Температура кипения жидкого азота составляет минус 196°С , а в смеси с углеводородами могут быть полученыпромежуточные температурыот минус 196 до плюс 20°С.