3.2. Закалка.

3.2.1. Особенности закалки

Основные параметры при закалке – температура нагрева и скорость охлаждения. Температуру нагрева определяют по диаграмме состояния, а скорость нагрева – по диаграммам изотермического распада аустенита. В зависимости от скорости охлаждения можно получить соче­тание тех или иных структур. Возможность получения мартенсита в стали имеет большое практическое значение, т.к. позволяет в несколь­ко раз повысить твердость и прочность стали с помощью термообра­ботки. Назначение закалки - получить структуру мартенсита.

Температура закалки. Доэвтектоидные стали нагревают до температур выше Ас₃ на 30-50 ⁰С, чтобы в структуре не осталось феррита, который понижает твердость закаленной стали. Заэвтектоидные стали нагревают до температур выше Ас₁ и получают структуру мартенсита с включениями цементита.

Время нагрева. Оно обычно зависит от размеров детали и теплопроводности стали. Допускаемую скорость нагрева для стали можно определить по формулам:

для цилиндра ;

для пластины ,

где а – коэффициент теплопроводности, мм²/час; х и R – половина толщины пластины или радиус цилиндра, мм; Е –модуль упругости, кГ/мм²; δ_Д – температурные напряжения, которые определяются как

для цилиндра ; для пластины·Е.

Скорость охлаждения. Для получения нужной структуры стали охлаждают с различной скоростью, которая зависит от охлаждающей среды, формы изделия и теплопроводности стали. На кри­тическую скорость закалки влияют химический состав стали, темпе­ратура нагрева, размеры зерна, однородность аустенита. Скорость охлаждения должна исключать большие остаточные напряжения и, в то же время, обеспечивать необходимую глубину закаленного слоя. В таблице 3.1 приведены некоторые данные по скоростям охлаждения в различных средах при различных температурах.

Таблица 3.1

Скорости охлаждения в различных средах при различных температурах

Закалочная среда	Скорость охлаждения, 0С/с, при различных температурах, 0С
	650-550	300-200
Вода при температуре, 0С:
18	600	270
28	500	270
50	100	270
10%-ный раствор NaOH в воде 18 0С	1200	300
10%-ный раствор NaCl в воде 18 0С	1100	300
Минеральное масло	100-150	20-50
Спокойный воздух	3	1

Выбирая охлаждающую среду, учитывают закаливаемость и прокаливаемость стали.

Закаливаемость – способность стали принимать закалку, т.е. приобретать высокую твердость при закалке.

Прокаливаемость – глубина проникновения закаленной зоны. Это расстояние от поверхности до слоя, где в структуре будут примерно одинаковые объемы мартенсита и троостита. Величиной, по которой оценивается прокаливаемость, называется критическим диаметром D_кр. Критический диаметр – это диаметр цилиндра из данной стали, который в данном охладителе прокаливается насквозь.

Скорость охлаждения стали в воде выше, чем в масле. Следовательно,