2.1.2. Выдержка.
Выдержка при заданной температуре необходима для двух целей:
-
Для выравнивания температуры по сечению заготовки.
-
Для завершения полиморфных превращений и гомогенизации твердого раствора.
Наряду с этими процессами при выдержке происходит релаксация внутренних напряжений.
2.1.3. Охлаждение.
Охлаждение характеризуется изменением температуры во времени – скоростью охлаждения. Скорость охлаждения стали из аустенитной области определяет характер распада аустенита, а значит и свойства заготовки. При отжиге и нормализации никаких особых условий охлаждения не требуется.
Особенно важно соблюдать режим охлаждения при закалке на мартенсит – в этом случае скорость охлаждения должна быть выше критической. Следует учитывать, что легированные стали обычно имеют низкие критические скорости закалки, порядка 100 град/с и менее, а многие углеродистые и низколегированные стали требуют более высоких скоростей, исчисляемых тысячами градусов в секунду.
Кроме того, в зависимости от марки стали, размеров и формы заготовки, типа производства и способа нагрева применяют различные способы закалки. Наиболее распространенными являются:
Закалка в одном охладителе (непрерывная закалка). В этом случае заготовка из печи переносится в охлаждающую среду, обладающую скоростью охлаждения выше критической. Скорость охлаждения определяется при этом свойствами выбранной среды, а глубина закаленной зоны – свойствами стали. Схематически режим закалки в одном охладителе представлен кривой 1 на рис.4.2.
|
|
Рис.4.2. Схема режимов закалки стали: 1 – непрерывная закалка в одном охладителе; 2 – прерывистая закалка в двух охладителях; 3 – ступенчатая закалка; 4 – изотермическая закалка |
Закалка в двух охладителях (прерывистая закалка). В этом случае на первом этапе до точки МН заготовку охлаждают со скоростью выше критической (например, в воде), затем переносят в среду с низкой охлаждающей способностью и охлаждают до комнатной температуры. Для углеродистых сталей применяют воду и масло, а для легированных – масло и воздух. При этом снижается возможность коробления и разрушения деталей. Схематически режим закалки в двух охладителях представлен кривой 2 на рис.4.2.
Ступенчатая закалка. При ступенчатой закалке применяют охлаждающие среды, нагретые до температур на (50…70) градусов выше или ниже точки начала мартенситного превращения (расплавы солей и щелочей или масла). Длительность выдержки в горячей среде не должна превышать длительности инкубационного периода распада аустенита при температуре охлаждающей среды. После завершения выдержки заготовку переносят в холодное масло или охлаждают на воздухе.
Если выдержку проводят ниже точки начала мартенситного превращения, то длительность выдержки не имеет существенного значения. Такой способ охлаждения существенно снижает коробление деталей. Схематически режим ступенчатой закалки показан кривой 3 на рис.4.2.
Изотермическая закалка. От всех перечисленных выше видов закалки изотермическая закалка принципиально отличается тем, что упрочнение стали осуществляется не за счет мартенситного превращения, а в результате распада аустенита на нижний бейнит. При этом после изотермической закалки в большинстве случаев не требуется отпуск. Схематически режим ступенчатой закалки показан кривой 4 на рис.4.2.