5.3.2. Нормализация стали.

Процесс термической обработки, заключающийся в нагревании стали на 30—50° С выше линии GSE, выдержке при этой температуре и охлаждении на воздухе, называется нормализацией стали.

Нормализация стали проводится для уменьшения размеров зерен, выросших при перегреве детали во время горячей механической обработки, цементации или сварки. При этом повышаются механические свойства, главным образом ударная вязкость.

Нормализация малоуглеродистой, среднеуглеродистой и малолегированной конструкционной стали проводится только для улучшения механической обрабатываемости. Во многих случаях нормализация стали проводится как операция, подготовляющая структуру металла к последующей закалке.

Нормализация отличается от высокого отжига способом охлаждения — на воздухе. Механические свойства мало- и среднеуглеродистых сталей после нормализации получаются практически такими же, как и после высокого отжига. Легированные конструкционные стали в результате нормализации подкаливаются. Нормализация, как и высокий отжиг, применяется для исправления структуры перегрева и улучшения обрабатываемости прутков и цилиндрических деталей диаметром более 15 мм и штамповок толщиной свыше 20 мм из ЗОХГСА, 38ХА, ЗОХГСНА. Заготовки меньших толщин вследствие высокой скорости охлаждения приобретают структуры, близкие к закаленным.

5.3.3. Закалка стали.

Операция термической обработки, заключающаяся в нагреве стали до температуры, находящейся в критическом интервале или выше него, выдержке при этой температуре и быстром охлаждении, называется закалкой стали. В результате получаются неравновесные структуры, так как быстрое охлаждение препятствует диффузионному протеканию фазовых превращений. Для углеродистой стали температура закалки находится на 30—50° С выше линии GSK.

При закалке стали аустенит превращается в мартенсит.

Закалка стали применяется для получения после соответствующего отпуска требуемых механических и физических свойств, для подготовки к последующей термической обработке (например, цементации), для получения однородной структуры и для повышения антикоррозионных свойств нержавеющей стали.

Структура стали после закалки зависит от содержания углерода и скорости охлаждения после нагрева.

При охлаждении стали в минеральном масле со скоростью 80—150° С в 1 сек получается структура, называемая тростит. Это механическая смесь феррита и очень размельченного цементита.

При охлаждении стали на воздухе со скоростью 40— 80° С в 1 сек получается также механическая смесь феррита И цементита. Однако в этом случае цементит нахо­дится в более крупных частицах. Такая смесь имеет наименование сорбит.

Закалка стали является сложной и ответственной операцией. Нагрев и охлаждение деталей производятся по строгим температурным режимам, устанавливаемым для данной марки стали исходя из назначения детали.

При неточном соблюдении этих режимов появляются дефекты, многие из которых не поддаются исправлению.

В результате нагрева деталей выше требуемой температуры происходит:

перегрев — увеличение зерен металла, снижающий его механические свойства;

пережог — появле­ние окалины на поверхности детали;

обезуглероживание — выгорание углерода на поверхностях детали.

Изотермическая закалка осуществляется охлаждением заготовок, нагретых выше точки S, в горячей ванне из щелочи, расплавленной селитры или горячего масла — до полного распада аустенита — и лишь после этого — охлаждением в воде. При правильно подобранной температуре горячей ванны и тщательном проведении процесса в результате изотермической закалки удается без последующего отпуска получить заданные механические характеристики. Применение изотермической закалки вместо обычной с отпуском позволяет повысить предел прочности, ударную вязкость и резко снизить чувствительность к надрезам. Вместе с тем сводится к минимуму коробление деталей.

Изотермическую закалку широко применяют вместо обычной для обработки ответственных деталей из высокопрочных сталей. Ее нельзя применять для заготовок большой толщины, а также имеющих

При нарушении установленной скорости охлаждения детали после закалки могут появиться так называемые закалочные трещины.