25. Закалка. Критическая скорость закалки. Прокаливаемость. Виды закалки и их применение. Дефекты закалки, методы их устранения и предотвращения.

Под закалкой понимается термическая обработка, заключающаяся в нагреве доэвтектоиных углеродистых сталей на 30…50 °С выше линии Ас3, а эвтектоидных и заэвтектоидных сталей выше линии Ас1, выдержке при этой температуре и последующем охлаждении со скоростью выше критической . см рис 25. Критической скоростью закалки называется минимальная скорость охлаждения, при которой весь аустенит переохлаждается до линии мартенситных превращений, не претерпевая распада.

Под прокаливаемостью понимается глубина слоя с мартенсит-

ной или троосто-мартенситной структурой и высокой твердостью.

Прокаливаемость определяется критической скоростью охлаждения.

Если в сердцевине детали скорость охлаждения равна или выше Vкр,

то прокаливаемость сквозная. При меньшей скорости охлаждения

происходит прокаливаемость на определенную глубину.

Виды закалки: рис 25.1.

1. Закалка в одном охладителе называется непрерывной.

2. Закалка в двух средах или прерывистая применяется для снижения

внутренних напряжений в области мартенситных превращений, предотвращения коробления деталей и образования закалочных трещин.

3. Закалка с самоотпуском

4. Ступенчатая закалка При этом виде закалки охлаждение

производят до температуры несколько выше линии начала мартенситных превращений, выдерживают в горячем масле или солевой ванне в течение времени, не превышающем времени устойчивого состояния аустенита при данной температуре, и затем охлаждают на воздухе. При охлаждении на воздухе можно осуществлять правку детали, если ее повело.

5. Изотермическая закалка выполняется подобно ступенчатой, но

с более длительной выдержкой (обычно в расплавах солей) до частичного или полного распада аустенита, с целью получения бейнитной или бейнитно-мартенситной структуры. При этом виде закалки несколько снижается твердость, но увеличивается пластичность сталей.

6. Поверхностная закалка используется для придания высокой

твердости поверхности детали при сохранении вязкой сердцевины,что позволяет сочетать высокую износостойкость с высокой динамической прочностью.

7. Обработка холодом. Для сталей, у которых температура конца мартенситных превращений Мк расположена ниже 0 °С, для превращения остаточного аустенита в мартенсит применяется обработка холодом. Сразу же после обработки холодом необходимо выполнить отпуск, чтобы снять возникшие остаточные напряжения.

Дефекты образующиеся при закалке и методы их устранения

1 Недогрев представляет собой дефект, образующийся при закалке в результате нагрева деталей ниже линии Ас3 для доэвтектоидных

сталей и ниже Ас1 – для эвтектоидных и заэвтектоидных сталей. Ниже

линии Ас1 стали не переходят в аустенитное состояние, соответственно невозможно при охлаждении получить мартенситную структуру.

В доэвтектоидных сталях в диапазоне между линиями Ас1 и Ас3 существует двухфазная область, состоящая из аустенита и феррита. После закалки из этой области в структуре стали наряду с мартенситом будет присутствовать феррит, снижающий твердость стали. Для исправления данного дефекта необходимо произвести повторную закалку.

2 Перегрев возникает при нагреве стали намного выше критических температур закалки или при слишком большой выдержке при

соответствующей температуре, в результате чего образуется крупноигольчатый мартенсит. Для устранения дефекта необходимо произвести отжиг или нормализацию детали и повторную закалку.

3 Под пережогом понимается нагрев сталей до температур, близ-

ких к температуре плавления, при которых образуются по границам

зерен оксидные пленки, что вызывает хрупкость металла. Пережог

является неисправимым браком.

4 Под пятнистой закалкой понимается неравномерность твердости по поверхности детали, возникающая вследствие неравномерности охлаждения на отдельных участках ее поверхности. Причиной этого может быть наличие на поверхности окалины, загрязнений. Для устранения дефекта необходимо зачистить поверхность детали и произвести повторную закалку.

5 Коробление возникает при неравномерном охлаждении отдельных мест детали вследствие особенностей ее конструкции (разнотолщинность отдельных участков, сложность конфигурации и др.). Для предотвращения коробления деталей сложной конфигурации в результате воздействия внутренних термических напряжений необходимо их закаливать в специальных штампах или в закалочных машинах. Изделия в форме дисков опускать в охлаждающую среду ребром вниз в строго вертикальном положении.

6 Закалочные трещины образуются при слишком резком охлаждении, перегреве, при наличии концентраторов напряжений в виде резких переходов в конструкции детали. Предотвратить появление трещин можно оптимизировав конструкцию детали, исключив концентраторы напряжений, обеспечив равномерность нагрева и охлаждения, применив ступенчатую или изотермическую закалку, закалку в двух средах.

7 Окисление и обезуглероживание возникает вследствие взаимодействия металла поверхностных слоев детали с газами, содержащимися в атмосфере печей (О2, Н2, СО2). При этом на поверхности детали образуется окалина и происходит выгорание углерода с поверхностных слоев с образованием ферритной структуры, что приводит к снижению твердости и прочности. Для уменьшения окислительных процессов применяют рециркуляционные печи, печи с контролируемой атмосферой, а также нагрев в расплавах солей (NaCl, KCl, BaCl2 в различных сочетаниях). Оксидные пленки с поверхности деталей могут быть сняты травлением в водных растворах серной кислоты, дробеструйной обработкой и галтовкой.

-----------------------------------------------------------------------------