5

Способы закалки сталей

Существуют несколько способов закалки сталей:

1. закалка в одной охлаждающей среде;

2. прерывистая закалка (перенос из одной охлаждающей среды в другую);

3. ступенчатая закалка;

4. изотермическая закалка.

Наиболее широкое применение получила закалка в одном охладителе. Такую закалку называют непрерывной. Для изделий сложной формы и при необходимости уменьшения деформации применяют ступенчатую и изотермическую закалку.

При выполнении ступенчатой закалки сталь после нагрева до температуры закалки охлаждают в среде, имеющей температуру несколько выше точки М_н (обычно 180–250С), и выдерживают в ней сравнительно короткое время. Затем изделие охлаждают до комнатной температуры на воздухе. Ступенчатую закалку применяют для сравнительно небольших изделий.

Изотермическую закалку выполняют в основном так же, как и ступенчатую, но в данном случае предусматривается более длительная выдержка выше точки М_н. При такой выдержке происходит распад аустенита с образованием нижнего бейнита. В качестве охлаждающей среды при ступенчатой и изотермической закалках используют расплавленные соли.

Для уменьшения количества остаточного аустенита, снижающего твердость закаленной стали, применяют обработку холодом. Ее применяют для сталей, у которых температура окончания мартенситного превращения лежит ниже нуля. Обработку холодом выполняют сразу после закалки во избежание стабилизации аустенита. Изделия охлаждают медленно и сразу после обработки холодом выполняют отпуск.

Прерывистая, ступенчатая и изотермическая закалки направлены на уменьшение термических напряжений по сравнению с непрерывной. Во всех случаях, кроме изотермической закалки образующаяся структура – мартенсит. При проведении изотермической закалки образуется бейнит, который немного уступает мартенситу по прочности, но превосходит по пластичности и ударной вязкости.

Закаливаемость и прокаливаемость стали.

Под закаливаемостью понимают способность стали к повышению твердости в результате закалки. Закаливаемость стали, определяется содержанием в ней углерода: чем больше в мартенсите углерода, тем выше его твердость.

Под прокаливаемостью понимают способность стали получать закаленный слой с мартенситной или троосто-мартенситной структурой и высокой твердостью на ту или иную глубину. Прокаливаемость определяется критической скоростью охлаждения, зависящей от состава стали (аустенита). Если действительная скорость охлаждения в сердцевине изделия будет превышать критическую скорость закалки (V_к), то сталь получит мартенситную структуру по всему сечению и будет иметь сквозную прокаливаемость (рис.1). Если действительная скорость охлаждения в сердцевине изделия будет меньше V_к, то прокаливаемость будет неполной.

Рис.1. 3ависимocть прокаливаемости от критической скорости закалки Vк: а и а – глубина закаленного слоя; Vк – критическая скорость охлаждения углеродистой стали; Vк – низколегированной и Vк – высоколегированной несколькими элементами стали; ф+К – пластинчатая ферритокарбидная структура (троocтит, сорбит или перлит).

За глубину закаленного слоя условно принимают расстояние от поверхности до полумартенситной зоны (50% мартенсита+50% троостита).

Прокаливаемость стали тем выше, чем меньше критическая скорость закалки. Поэтому все факторы, уменьшающие критическую скорость закалки (повышающие устойчивость переохлажденного аустенита), увеличивают прокаливаемость.