Закалка. Виды закалки. Процессы происходящие в металле в процессе закалки.
Закалка — вид термической обработки материалов (металлы, их сплавы, стекло), заключающийся в их нагреве выше критической температуры (температуры изменения типа кристаллической решетки, т. е. полиморфного превращения, либо температуры, при которой в матрице растворяются фазы, существующие при низкой температуре), с последующим быстрым охлаждением. Закалку металла для получения избытка вакансий не следует смешивать с обычной закалкой, для проведения которой необходимо, чтобы были возможные фазовые превращения в сплаве.
Виды:
Закалка в одной сфере.
Закалка в двух сферах.
Ступенчатая закалка.
Закалка с подстуживанием.
Поверхностная закалка стали.
Поверхностная закалка при нагреве ацетилено-кислородным пламенем.
Поверхностная закалка токами высокой частоты.
Процессы происходящие в металле в процессе закалки:
повышаются прочность или твердость детали, или снимаются внутренние напряжения, или выравнивается структура металла, чтобы улучшить его обрабатываемость.
Отпуск. Отжиг. Нормализация.
Отпуск – это нагрев детали до температуры ниже фазовых превращений, выдержка и охлаждение на воздухе. Чем выше температура нагрева, тем ниже твердость, но выше вязкость, упругость, пластичность, относительное удлинение.
Характер изменения относительного удлинения δ
и твердости НRC от температуры нагрева
Условно отпуск разделяют на три вида (рис. 4.2):
– низкий (для стали Тн =150–250 оС) снимает внутреннее напряжение при сохранении высокой твердости и износостойкости. Применяется при изготовлении режущего и мерительного инструмента;
– средний (для стали Тн = 350–500 ºС) обеспечивает при повышенной твердости высокие пределы выносливости, упругости и прочности. Применяют для пружинных и рессорных сталей;
– высокий (для стали Тн = 500–600 ºС) обеспечивает высокую пластичность и вязкость. Применяется для многих конструкционных сталей (например, шатун привода).
Сочетание закалки с высоким отпуском называют улучшением.
Отжиг и нормализация измельчают зерно, поэтому улучшается обрабатываемость лезвийным инструментом. Одновременно снимаются внутренние напряжения в детали. В отличие от отжига нормализацию проводят при более высокой температуре (рис. 4.3).
Рис. 4.3. Отличие отжига от нормализации
При отжиге заготовка медленно охлаждается вместе с печью.
При нормализации стальные заготовки нагревают до температуры 800–950 ºС и охлаждают на воздухе с большой скоростью. Для низкоуглеродистых сталей нормализация занимает меньше времени и обеспечивает тот же эффект, что и отжиг. Однако при содержании углерода более 0,3 % нормализация ведет к закаливаемости, т.е. к повышению твердости и хрупкости деталей.