2. Закалочные среды

Для закалки обычно используют кипящие жидкости - воду, растворы солей и щелочей. При закалке в этих средах различают три периода:

1. пленочное кипение, когда на поверхности стали образуется "паро­вая рубашка" - в этот период скорость охлаждения относительно невелика;

2. пузырьковое кипение, наступающее при полном разрушении паро­вой пленки, в этот период происходит быстрый отвод теплоты;

3. конвективный теплообмен при температуре ниже температуры ки­пения охлаждающей жидкости; теплоотвод в этот период происходит с наи­меньшей скоростью.

Основным недостатком воды, как охлаждающей среды является высокая скорость охлаждения, часто приводящая к образованию закалочных дефектов.

Наиболее высокой и равномерной охлаждающей способностью отли­чаются 8-12 % водные растворы NaCl и NaOH. При закалке в таких раство­рах паровая рубашка разрушается практически мгновенно и охлаждение происходит на стадии пузырькового кипения.

Преимуществом масла как закалочной среды, является небольшая ско­рость охлаждения в мартенситном интервале температур. Это уменьшает веро­ятность возникновения закалочных дефектов. Недостатком является повышен­ная воспламеняемость, недостаточная стабильность, повышенная стоимость.

В качестве закалочных сред применяют иногда растворы моющих средств содержащих поверхностно-активные вещества, жидкого силиката и синтетических веществ. Закалка в водных растворах полимеров и моющих средств приводит к уменьшению скорости охлаждения при температурах меньших температуры начала мартенситного превращения и исключению трещин, и коробления.

Технологии закалки уделяют особое внимание, так как эта операция является наиболее ответственной. Выбор температуры закалки производит­ся в зависимости от температуры критических точек (А_с1А_с3А_ст).

Доэвтектоидные стали нагреваются выше температуры точки А_с3 на 30- 40°С. Не допускается нагрев этих сталей ниже А_с1 (A_c1<t<A_c3), так как при последующем охлаждении наряду с мартенситом закалки в структуре будет присутствовать феррит, из-за низкой твердости которого, твердость стали после закалки будет существенно понижена.

Для заэвтектоидных сталей оптимальной является температура нагре­ва выше А_с1 на 30-40 °С. В этом случае при скоростях охлаждения V>V_кр об­разуется структура мартенсита закалки и вторичного цементита, так как твер­дость цементита выше, чем твердость мартенсита (750НВ>700НВ), то дости­гается максимальная твердость стали после закалки.

Однако это возможно лишь в том случае, если выделения вторичного цементита имеют зернистую форму. Выделение же цементита в виде сетки по границам зерен приводит к хрупкости стали. Поэтому заэвтектоидные стали для получения качественной исходной структуры перед закалкой обязатель­но подвергают отжигу.

Температуру нагрева под закалку легированных сталей берут из спра­вочников. Критическая скорость закалки V_кр для конкретных сталей опреде­ляют по термокинетической диаграмме состояния. При больших скоростях охлаждения при закалке возникают внутренние напряжения, которые могут привести к короблению и растрескиванию деталей.