2.9.4.1. Загартовуваність і прогартованість сталей

Загартовуваністю називають здатність сталі підвищувати твердість в результаті гартування. Вона залежить від концентрації вуглецю в сталі. Якщо вміст вуглецю не перевищує 0,2 %, то такі сталі практично не гартуються. Легувальні елементи мало впливають на загартовуваність.

Прогартованість — це глибина проникнення загартованої зони від поверхні в тіло виробу. Часто за глибину загартованої зони умовно приймають відстань від поверхні до зони з напівмартенситною структурою (50 % мартенситу + 50 % трооститу).

Глибину загартованої зони можна визначити на зламі, на макрошліфі або за розподілом твердості в перетині виробу.

У зламі крихка загартована зона має гладку блискучу дрібнозернисту по­верхню, натомість незагартована пластична зона — нерівну волокнисту ³ матовим відтінком. Межу між ними добре видно на поверхні зламу.

На протравленому макрошліфі так само добре видно границю м¹* загартованою і незагартованою зонами.

Істотна зміна твердості в перетині виробу відповідає границі між загарто­ваною і незагартованою зонами. Твердість напівмартенситної зони залежить

144

_нЦЄНТрації вуглецю в сталі й визначається за таблицями або за ета-^В'^Д йми графіками, побудованими в координатах твердість HRC напівмар-'^П0Нситної зони — концентрація вуглецю в %.

^Т очевидно, що швидкість охолодження найбільша на поверхні виробу, а в

середині — найменша. Виріб не прогартується наскрізь, коли значення

' тичної швидкості охолодження в середині виробу менше від критичної

идкості гартування ν_κρ. Зі зменшенням критичної швидкості гартування

ного матеріалу глибина загартованої зони зростає. Якщо швидкість гарту-

ння всередині виробу рівна або більша ніж ν_κ , то виріб прогартовується аскрізь і всюди має мартенситну структуру. Якщо перетин охолоджуваного гообу настільки великий, що неможливо досягти критичної швидкості навіть на його поверхні, то такий виріб не гартується зовсім. Як уже згадувалось, критична швидкість гартування пов'язана з положенням кривої початку пере­творення аустеніту й може бути оцінена за діаграмою ізотермічного розпаду. Для точнішого знаходження величини цієї швидкості необхідно скористатись анізотермічною діаграмою перетворень аустеніту (див., наприклад [1,4]).

До основних факторів, що впливають на тривкість переохолодженого аусте­ніту, а, отже, і на положення С-кривої, належать: легувальні елементи, час­тинки нерозчинені в аустеніті та розмір його зерна.

Легувальні елементи, крім кобальту, збільшують прогартованість, оскільки вони підвищують тривкість переохолодженого аустеніту, зменшуючи критичну швидкість гартування. Однак тривкість аустеніту підвищується лише тоді, коли легувальні елементи повністю розчиняться в ньому.

Нерозчинені в аустеніті частинки — карбіди або оксиди зменшують тривкість аустеніту, бо вони стають додатковими центрами кристалізації.

Величина зерна аустеніту істотно впливає на його тривкість через те, що центри кристалізації нових фаз утворюються на границях зерен аустеніту. Зі збільшенням зерна сумарна поверхня границь зменшується і водночас зменшу­ється також кількість центрів кристалізації.

Важливою характеристикою прогартованості сталі є критичний діаметр заготовки.

Критичним діаметром заготовки D_k називають такий максимальний діаметр циліндра із даної сталі, в центрі якого під час гартування у вибраному охолоднику утворюється напівмартенситна структура. В цьому випадку D_k позначають ^як ^5о- Часто напівмартенситна структура не забезпечує потрібних механічних властивостей виробу. Тоді ставлять вимогу, щоб в центрі виробу замість 50 % мартенситу його було, наприклад, 95 % або 99,9 %. В названих випадках критичний діаметр позначають як D^ або D^ ₉ відповідно. Очевидно, що перехід ^ВІД напівмартенситної структури до переважно мартенситної зменшить величину D . Зменшується також D_k унаслідок заміни охолодника, наприклад, ^в°ди на мінеральну оливу. Критичний діаметр враховують під час вибору сталі Для виготовлення конкретного виробу. Прогартованість сталі.визначають ^експериментально за стандартною методикою.