Основы термической обработки - Крупицкий В.А.
Скачать (прямая ссылка):
Таблица 8. Скорость охлаждения стали в различных закалочных средах.
Закалочная среда Скорость охлаждения (в %ек.) в интервале температур
600 - 500° 300 - 200°
10% р-р едкого натрия в воде 1200 300
10% р-р поваренной соли в воде 1100 300
Пресная вода температурой 18° 600 270
Пресная вода температурой 50° 100 270
Пресная вода температурой 70° 30 200
Мыльная вода 30 200
Растительное масло 20 35
Трансформаторное масло 120 25
Машинное масло 100 20
Закалочная способность масла в интервале температур 600 - 500° в 4 - 5 раз меньше, чем холодной воды, зато при температурах 300 - 200° масло охлаждает изделие в 10 раз медленнее, чем вода, поэтому при закалке изделия в масле опасность его коробления и появления трещин значительно уменьшается. Как видно из табл. 8, углеродистые стали, у которых критическая скорость закалки составляет 400 - 600° в секунду, можно закаливать лишь в воде комнатной температуры и в водных растворах солей. Большинство легированных сталей можно закаливать в масле. Заслуживает внимания охлаждающая среда, применяемая на некоторых ленинградских заводах. Она представляет собой 10 - 12%-ный раствор марганцовокислого калия в воде. Указанная среда охлаждает изделие в интервалах температур 600 - 500° со скоростью 550° в секунду, а при температурах 300 - 200° - со скоростью 40° в секунду.
ЗАКАЛИВАЕМОСТЬ И ИРОКАЛИВАЕМОСТЬ СТАЛИ.
Важнейшими характеристиками стали, подвергаемой закалке, является ее закаливаемость и прокаливаемость. Эти характеристики не следует смешивать.
Закаливаемость — это характеристика, показывающая способность стали к повышению твердости при закалке. Некоторые стали обладают плохой закаливаемостью, т. е. имеют недостаточную твердость после закалки. О таких сталях на производстве говорят, что они «не принимают» закалку.
Чтобы определить закаливаемость той или иной стали, надо измерить твердость поверхности стального изделия после закалки. Чем выше эта твердость, тем лучше закаливаемость стали. Закаливаемость стали зависит в основном от содержания в ней углерода. Это объясняется тем, что твердость мартенсита зависит от степени искажения его кристаллической решетки. Чем меньше в мартенсите углерода, тем меньше будет искажена его кристаллическая решетка и, следовательно, тем ниже будет твердость стали. Это видно из следующих данных:
60
Содержание углерода в стали (%) Твердость стали (НЙС) 0,15 30
0,30 50
0,40 55
0,50 60
0,70 64
При дальнейшем повышении содержания углерода в мартенсите его твердость существенно не меняется. Стали, содержащие менее 0,25% углерода, имеют низкую закаливаемость и поэтому закалке обычно не подвергаются. Все углеродистые стали, содержащие более 0,3% углерода, обладают хорошей закаливаемостью. При закалке массивных изделий важно знать не только закаливаемость стали, но и ее прокаливаемость, т. е. глубину проникновения закалки. Очевидно, что при закалке изделия различные его слои охлаждаются неодинаково. Поверхностный слой, который непосредственно соприкасается с закалочной жидкостью, будет охлаждаться с большей скоростью, чем нижележащие слои. Наименьшая скорость охлаждения будет в центре изделия. Чем больше сечение изделия и чем оно толще, тем значительнее будет разница в скорости охлаждения поверхности и нижележащих слоев. На рис. 64 пунктирная кривая схематично показывает распределение скорости охлаждения при закалке в различных слоях изделия.
Из предыдущего известно, что структура мартенсита получается в том случае, если охлаждение стали производится со скоростью большей, чем критическая скорость закалки. В тех же слоях, где фактическая скорость охлаждения меньше критической, структура будет состоять из троостита, сорбита или перлита, в зависимости от толщины изделия. Если критическая скорость закалки (i)Kpm i) равна величине, показанной на рис. 64 горизонтальной пунктирной линией, то изделие насквозь не прокалится. Глубина закалки в этом случае будет равна заштрихованному слою, так как остальные слои издеделия фактически охлаждаются со
скоростью меньшей, чем критическая скорость закалки. Чтобы изделие получило сквозную закалку, надо изготовить его из стали, у которой критическая скорость закалки равна или меньше величины, указанной на рис. 64 сплошной линией (\)KPhti)-Следовательно, чем выше критическая скорость закалки стали, тем ниже ее прокаливаемость. Как известно, величина критической скорости закалки зависит от химического состава стали. Углеродистые стали имеют высокую критическую скорость закалки, поэтому у них низкая прокаливаемость. Из углеродистой стали не изготовляют массивных изделий, в которых необходимы высокие механические свойства по всему сечению. Такие изделия выполняют обычно из легированной стали, имеющей более высокую прокаливаемость.
Кроме химического состава, на прокаливаемость стали оказывает влияние также и величина зерна структуры: чем крупнее зерно стали, тем выше ее прокаливаемость. Прокаливаемость стали определяется путем исследования микроструктуры или измерения твердости специальных образцов, подвергнутых закалке. Глубиной закалки условно считают расстояние от поверхности изделия до того слоя, где структура состоит из 50% мартенсита и 50% троостита. Этот слой называют полумартенситной зоной. Твердость полумартенситной зоны зависит от содержания в стали углерода (табл. 9). Таким образом, для данной стали закаленным считается тот слой, твердость которого выше значения, приведенного в табл. 9.
