Вопрос 2. Дефекты, возникающие при термической обработке стали

Неправильно проведённая закалка может вызвать различные дефекты. Наиболее распространённые из них: недостаточная твёрдость, мягкие пятна, повышенная хруп-кость, обезуглероживание и окисление поверхности, коробление, деформации и тре-щины.

Деформация, коробление и трещины являются следствием внутренних напря-жений. Склонность к образованию трещин возрастает с увеличением в стали содержа-ния углерода, повышением температуры закалки и увеличением скорости охлаждения в температурном интервале мартенситного превращения. Другой причиной образова-ния трещин является наличие в изделии концентраторов напряжений (резкое измене-ние сечения изделия или местные вырезки, углубления, выступы и т.д.).

Трещины — неисправимый дефект. Для предупреждения их образования рекомендуют:

- при конструировании изделий избегать резких выступов, заострённых углов, резких переходов от толстых сечений к тонким и т.д.;

- проводить закалки с возможно более низких температур, медленное охлажде-ние в мартенситном интервале температур;

- проводить изотермические закалки и выполнение отпуска немедленно после за-калки.

Сложные по форме детали целесообразно изготавливать из легированных (зака-ливаемых в масле) сталей, а не из углеродистых (закаливаемых в воде).

Деформация представляет собой изменение размеров и формы изделий, проис-ходящее при термической обработке под действием неоднородных объёмных измене-ний, вызванных неравномерным охлаждением и фазовыми превращениями. Несиммет-ричную деформацию изделий называют короблением (поводкой). Короблению чаще подвержены длинные и тонкие изделия. Для уменьшения коробления их охлаждают при закалке в зажатом состоянии (в штампах и других приспособлениях).

Недостаточная твёрдость закалённой детали может быть из-за недогрева или недостаточно интенсивного охлаждения. Повышение температуры печи или увеличе-ние выдержки в первом случае устраняет пониженную твёрдость закалённых деталей. Во втором случае следует применять более интенсивное охлаждение.

Образование мягких пятен также следствие недостаточного прогрева или не-достаточно интенсивного охлаждения. Иногда мягкие пятна появляются из-за неодно-родности исходной структуры, например, скоплений феррита. В этих местах при наг-реве до температуры закалки может сохраниться феррит или получиться аустенит с не-достаточной концентрацией углерода. Предварительная термическая обработка (нормализация), создающая более однородную структуру, устраняет этот дефект.

Повышенная хрупкость — дефект, обычно появляющийся в результате закалки от слишком высоких температур, при которых произошёл значительный рост зерен ау-стенита (при перегреве стали). Дефект обнаруживают механическими испытаниями, по излому или по микроструктуре. Устраняют дефект повторной закалкой от нормаль-ных температур для данной стали.

Окисление и обезуглероживание поверхности часто происходит при нагреве в пламенных или электрических печах без контролируемой атмосферы. Поэтому дают припуск на шлифование, что удорожает и усложняет технологию изготовления терми-чески обрабатываемых деталей. Контролируемая искусственная атмосфера в терми-ческих печах является радикальным способом устранения или уменьшения этого де-фекта. Нагрев в солях также способствует уменьшению окисления и обезуглерожи-вания.