2. Закаливаемости сталей 40хн, 45хн, 50хн

Под закаливаемостью стали понимают - твердость стали, приобретаемую при закалке. При закалке сталь нагревается выше критической температуры и затем охлаждается со скоростью равной или выше критической, необходимой для получения неравновесной структуры — мартенсита закалки. Эта операция термической обработки является весьма распространенной и наиболее ответственной. В связи с этим необходимо уделить особое внимание правильному выбору основных параметров технологии закалки.

Выбор температуры закалки производится в зависимости от температуры критических точек. При этом доэвтектоидные стали нагреваются выше точки Ас₃ на 30...40 °С. Нагрев этих сталей выше точки Ас₁, но ниже Ас₃ недопустим, ибо при последующем охлаждении с критической скоростью образуется смесь структур мартенсита закалки и феррита. Из-за низкой твердости феррита (80 НВ) твердость стали после закалки будет существенно понижена. Для заэвтектоидных сталей является оптимальной температура нагрева выше точки Ас₁ на 30...40 °С. После охлаждения с критической скоростью образуется структура мартенсита закалки и вторичного цементита. При таком сочетании структурных составляющих обеспечивается максимальная твердость стали после закалки, так как твердость цементита (750 НВ) даже выше, чем твердость мартенсита высокоуглеродистой стали (700 НВ). Необходимо учитывать, что при нагреве выше Aс₁ заэвтектоидных сталей (при неполной закалке) оптимальные результаты будут получены только в том случае, если выделения вторичного цементита имеют зернистую (сфероидальную) форму. Выделения цементита в виде сетки по границам зерен недопустимы, так как заэвтектоидная сталь после закалки в этом случае будет хрупкой. Поэтому заэвтектоидные стали для получения качественной исходной структуры перед закалкой обязательно подвергаются сфероидизирующему отжигу. Твердость мартенсита закалки зависит от содержания углерода.

Рис. 2 Изменение твердости, закаленной стали

в зависимости от содержания углерода:

а – закалка от температуры нагрева выше Ас₃;

б – твердость мартенсита; в – закалка от

температуры нагрева выше Ас₁

На рис. 3 приведены области оптимальных температур для закалки углеродистых сталей с разным количеством углерода.

Рис.3. Оптимальный интервал закалочных

температур углеродистой стали

Как видно из рис. 2 твердость заэвтектоидной стали после неполной закалки с увеличением количества углерода несколько повышается. Это объясняется тем, что увеличивается количество очень твердого цементита в структуре, после закалки. Так как содержание углерода в мартенсите заэвтектоидных сталей практически одно и то же. Для разных по составу сталей твердость мартенсита заэвтектоидных сталей одинакова (рис.2, б). Температура для закалки легированных сталей выбирается по данным из справочников.

Скорость охлаждения при закалке. Наиболее ответственной операцией при закалке является охлаждение, которое должно осуществляться со скоростью выше критической для получения структуры мартенсита.

Критическая скорость закалки V_k, для данной стали определяется по термокинетической диаграмме состояния.

При больших скоростях охлаждения при закалке возникают внутренние напряжения, которые могут привести к короблению или растрескиванию деталей. Поэтому нужно иметь ясное представление о механизме образования внутренних напряжений, чтобы успешно их регулировать и предотвращать образование брака.