Наиболее эффективный путь увеличения прокаливаемости – уменьшение верхней критической скорости закалки VВКЗ.

Величина VВКЗ углеродистых сталей зависит от устойчивости

переохлажденного аустенита при температурах диффузионного превращения.

У легированных сталей наименьшая устойчивость переохлажденного аустенита зависит от химического состава и может наблюдаться в температурных областях как диффузионного, так и промежуточного превращений.

Если VBK3 определяется устойчивостью переохлажденного

аустенита при температурах диффузионного превращения, то прокаливаемость называется перлитной, а если при температурах

промежуточного превращения – бейнитной. Соответственно различают стали с перлитной и бейнитной прокаливаемостью.

11

Все факторы, увеличивающие устойчивость переохлажденного аустенита, повышают и прокаливаемость сталей.

Особенно сильно на прокаливаемость влияет химический состав аустенита.

Углеродистые стали характеризуются малой устойчивостью переохлажденного аустенита и, следовательно, высокой VВКЗ и

поэтому имеют небольшую прокаливаемость, которая зависит от содержания в них углерода.

Наибольшей устойчивостью переохлажденного аустенита и прокаливаемостью обладают стали, близкие к эвтектоидному составу.

Прокаливаемость доэвтектоидных сталей с уменьшением содержания углерода снижается, что связано с ускорением диффузионного превращения.

Прокаливаемость заэвтектоидных сталей тем меньше, чем больше в них углерода. При закалке любых углеродистых сталей в воде сквозную прокаливаемость удается получить в сечениях не более 10... 15 мм.

12

Значительное увеличение устойчивости переохлажденного аустенита и прокаливаемости достигается путем легирования стали. Все легирующие элементы, за исключением Co, повышают устойчивость переохлажденного аустенита и соответственно прокаливаемость. Такое их влияние наблюдается, когда они находятся в аустените. Если элементы образуют карбиды, не растворяющиеся при нагреве под закалку, то устойчивость переохлажденного аустенита и прокаливаемость могут уменьшиться.

Особенно эффективно увеличивает прокаливаемость комплексное легирование Cr, Ni, Mn и Mo. Прокаливаемость доэвтектоидных сталей, у которых минимальная устойчивость переохлажденного аустенита определяется скоростью выделения избыточного феррита, существенно возрастает при малых добавках бора.

Бейнитная прокаливаемость легированных сталей заметно растет при увеличении содержания углерода.

13

Глубину закаленного слоя можно определить по излому или макрошлифу. Закаленная и непрокаленная зоны травятся по- разному.

Наиболее широко для оценки глубины прокаливаемости используется измерение твердости. За глубину прокаливаемости

условно принимать расстояние от поверхности до полумартенситной зоны, содержащей 50% мартенсита и 50%

троостита. Чем выше содержание углерода в стали, тем больше твердость полумартенситной зоны.

Влияние содержания углерода на твердость закаленной стали, имеющей в структуре 99,9 (1), 95 (2), 90 (3), 80 (4) и 50 % (5) мартенсита

14

Для характеристики прокаливаемости пользуются понятием критического диаметра DKР, под которым понимают максимальный

диаметр цилиндра, закаливающегося насквозь в данном охладителе

Схема влияния размеров цилиндрических образцов на прокаливаемость. Заштрихованная зона – закаленный слой, светлая зона – непрокаленный слой. Диаметр образцов, мм: 1 – 25; 2 – 37,5; 3 – 50; 4 – 62,5; 5 – 75; 6 – 100

DMKp<DВKp. При прочих равных условиях каждой охлаждающей

среде соответствует определенный критический диаметр для данной стали.

15

Чтобы исключить влияние охлаждающей среды на прокаливаемость, используют понятие идеального критического диаметра D∞. Под ним понимают максимальный диаметр

цилиндра, который закаливается насквозь в «идеальной» жидкости. Считается, что при погружении образца в такую жидкость его поверхность мгновенно принимает температуру жидкости и теплоотвод от поверхности происходит с бесконечно большой скоростью.

16

Метод торцевой закалки образцов

18

УСЛОВИЯ ПРОВЕДЕНИЯ ЗАКАЛКИ

Нагрев под закалку. В большинстве случаев нагрев под закалку осуществляется с максимально возможной скоростью. Изделия из высоколегированных сталей, имеющих низкую теплопроводность и повышенную склонность к трещинообразованию нагревают по ступенчатому режиму.

Если при закалке изделие полностью нагревают до заданной температуры, то закалка называется объемной.

В том случае, когда до температур, превышающих Ас3,

нагреваются только поверхностные слои изделия, закалку называют поверхностной или, в зависимости от способа нагрева,

индукционной, лазерной и т. д.

19