Выбор температуры наг рева стали при закалке

Температура нагрева стали при закалке выбирается по диаграмме Fe–Ц в зависимости

от содержания углерода и температуры критических точек: Ас

3

(лежат на лини GS), Ас

1

(образуют линию PSК), А cm (показывают начало выделения цементита, лежат на линии SЕ)

(рисунок 8.1).

Доэвтектоидную сталь (сплав I) для закалки необходимо греть по режиму полной за-калки, до аустенитного состояния:

Т _ДО ³  Ас ₃  (30  50 С ) (8.1)

При нагреве до такой температуры имеющийся в стали углерод полностью растворит-ся в кристаллической решетке Feγ. После выдержки, обеспечивающей превращение по всей толщине, деталь охлаждают со скоростью выше критической так, чтобы кристаллическая

58

решетка перестроилась Fe   Fe  , а углерод не успел выйти из неё. Полученный пересы-щенный раствор углерода в железе Fe α называется – мартенсит (М). В результате значи-тельного перенасыщения решетки углеродом (при медленном охлаждении в α – железе рас-творяется до 0,02%С) твердость её намного увеличится, следовательно, повысится, твёрдость стали. Например, твердость стали 45 до закалки HRC  12, а после закалки – HRC 56.

Кристаллическая решётка мартенсита искажается, становится тетрагональной, твер-дость и степень тетрагональности зависят от степени перенасыщения её углеродом.

Рисунок 8.1 – Нижняя часть диаграммы (участок стали) с указанием интервала температур нагрева для закалки

Одним из видов брака при закалке доэвтектоидной стали является пятнистая, недостаточ-но высокая твёрдость. Это связано с недогревом детали. Так, если доэвтектоидную сталь нагреть по режиму неполной закалки, т.е. выше т. Aс 1 , то в структуре этой стали будут А + Ф, которые при быстром охлаждении превращаются в М + Ф. Присутствие зерен мягкого феррита приведет к снижению твердости, структура будет неоднородной.

Для заэвтектоидных сталей (С>0,8%) лучше результаты поручают при нагреве по режиму неполной закалки, т.е.:

Т	3	 Ас		 (30 ... 50 С )	(8.2)
	за		1

Нагретая до такой температуры сталь, претерпевает в результате закалки структурные из-менения: А +Ц → М + Ц. Химическое соединение цементит имеет высокую твердость, увели-чивает твердость стали. Греть заэвтектоидные стали по режиму полной закалки до аустенитно-го состояния нецелесообразно, т.к.:

1 – в структуре будет только мартенсит (цементит теряем);

2. – расходуется больше энергии;

2. – нагрев выше т. А _cm вызывает роcт зерна аустенита и, как результат, повышение хруп-

кости стали, структурные и термические напряжения, вероятность появления макро и микро-трещин. Структурные изменения в доэвтектоидной и заэвтектоидной стали, показаны на рисун-ке 8.2.

59

Рисунок 8.2 – Схема структурных превращений при закалке:

а – доэвтектоидная сталь; б – заэвтектоидная сталь.