4. Расчет параметров режима закалки углеродистой стали для получения заданной твердости

В целях повышения прочности, твердости и износостойкости проводится закалка стали.

Параметрами, характеризующими режим закалки, являются:

температура нагрева,

время нагрева и выдержки,

скорость охлаж­дения.

Температура нагрева углеродистой стали под закалку определя­ется по диаграмме состояния "железо-углерод" (рис. 4.1) в зависи­мости от содержания углерода в стали, на 30-50° выше линии GSK .

Рис.4.1. Диаграмма состояния "железо-углерод"

Эти температуры являются оптимальными, так как обеспечивают наибольшую твердость, прочность и минимальное обезуглероживание

стали. Иные температуры нагрева для закалки стали нежелательны. Так, закалка доэвтектоидной стали с нагревом до температур, находящихся в интервале между PS и GS , приведет к сохране­нию в структуре закаленной стали феррита (структура после такой закалки будет мартенсит+феррит), поэтому закалка будет неполной и твердость стали не достигнет максимального значения, так как феррит имеет низкую твердость.

Нагрев стали под закалку до температур выше оптимальных приводит к понижению твердости за счет образования крупноигольчатого мартен­сита, к обезуглероживанию стали, короблению, появлению трещин.

Время нагрева и выдержки должно обеспечить достижение температуры закалки по всему объему изделия и завершение процессов структурных превращений при нагреве стали.

Нормы времени нагрева и выдержки деталей из углеродистой стали, в электропечах приведены в табл.1.

Таблица 1

Нормы времени нагрева и выдержки в печи деталей из углеродистой стали

Температура нагрева, °C	Формы нагреваемых деталей
	Круглого сечения	Квадратного сечения
400	1.0	1.3
500	1.0	1.2
600	0.9	1.1
700	0.7	0.9
800	1.5	2.0
900	1.3	1.8

Рис.4.2. Диаграмма изотермического превращения аустенита

По критической скорости закалки выбирается по табл.2 охлаждающая среда, обеспечивающая охлаждение со скоростью, близкой к критической.

Таблица 2

Скорости охлаждения различных охлаждающих сред, град/с

Охлаждающая среда	Интервал температур, °С
	700-500	500-300	300-100
Вода при 20°С	600	450	270
Вода при 5°С	100	140	270
Вода при 70°С	30	100	200
Вода дистиллированная	250	270	300
Трансформаторное масло	150	80	30
Раствор поваренной соли (10%) при 20°С	1100	480	300
Мыльная вода при 20°С	30	110	200
Спокойный воздух	18	-	-