Основы термической обработки - Крупицкий В.А.
Скачать (прямая ссылка):
Правильно Неправильно
СПОСОБЫ ЗАКАЛКИ СТАЛИ.
На практике применяется ряд способов закалки стали, которые отличаются друг от друга методом охлаждения закаливаемого изделия. Выбор того или иного способа закалки зависит от формы и размеров изделия, химического состава стали, а также от тех требований, которые предъявляются к изделию.
Закалка в одной охлаждающей среде (непрерывная закалка) является наиболее простым способом обработки. Он состоит в том, что изделие, нагретое до определенной температуры, охлаждается в воде или в масле до выравнивания температуры изделия с температурой
65
ванны. Этот способ широко применяется для несложных по форме изделий и инструментов, требующих возможно более глубокой закалки. При закалке указанным способом изделий сложной формы может иметь место коробление изделий или образование закалочных
трещин.
Закалка в двух охлаждающих средах (прерывистая закалка) - это такой способ обработки, когда изделие охлаждается сначала в воде (до температуры 400 - 300°), а затем в масле для более замедленного охлаждения. Таким путем достигают уменьшения внутренних напряжений в стали в момент перехода аустенита в мартенсит. Самое трудное при этом способе закалки -это точно выдержать время пребывания изделия в воде. Если изделие перенести в масло с опозданием, то никакого преимущества эта закалка не даст. И, наоборот, если изделие перенести в масло слишком рано, то не будет получена необходимая твердость стали, так как в структуре может оказаться троостит. На практике момент переноса изделия из воды в масло определяют по внешним признакам (например, по прекращению дрожания щипцов, которыми держат изделие, или по прекращению слабо звенящего шума, который вызван сильным кипением воды вокруг изделия).
При ступенчатой закалке изделие охлаждается также в двух средах. Здесь преследуются те же цели, что и при прерывистой закалке. Этот способ закалки осуществляется следующим образом. Изделие, нагретое до температуры закалки, переносится для быстрого охлаждения в соляную ванну, состоящую из смеси азотных и азотнокислых солей или 75% едкого калия и 25% едкого натрия с добавкой 5 - 8% от веса всех солей воды. Благодаря наличию воды такая смесь обладает хорошей закаливающей способностью. Соляная ванна должна иметь достаточный объем и постоянную температуру, автоматически регулируемую в узких пределах. Температура ванны должна быть немного выше температуры, при которой начинается превращение аустенита в мартенсит. Для углеродистой стали эта температура равна 300 - 250°. В указанной ванне изделие выдерживается в течение времени, достаточного для выравнивания температуры изделия по всему сечению. Выдержка должна быть настолько короткой, чтобы не началось превращение аустенита в троостит. Кривая охлаждения при ступенчатой закалке приведена на рис. 71. После окончания выдержки изделие охлаждают на воздухе. В это время в стали происходит превращение аустенита в мартенсит. При такой закалке значительно уменьшаются внутренние напряжения в стали, так как превращение аустенита в мартенсит начинается одновременно по всему сечению изделия и протекает при медленном охлаждении его на воздухе. Ступенчатая закалка широко применяется при массовом производстве инструментов и других изделий малых сечений.
Изотермическая закалка основана на превращениях переохлажденного аустенита при постоянной температуре. Кривая охлаждения изделия при изотермической закалке приведена на рис. 71. При изотермической закалке изделие охлаждается также в горячей соляной ванне, как и при ступенчатой закалке. Однако изделие выдерживается в ванне более длительное время — до тех пор, пока не закончится распад аустенита (см. рис. 71). Окончательное охлаждение изделия производится на воздухе. В это время структура стали
Рис. 71. Кривые охлаждения, нанесенные на диаграмму изотермического превращения аустенита: а - ступенчатая закалка; б - изотермическая закалка.
66
уже не изменяется. В результате изотермической закалки изделие получает структуру игольчатого троостита, который обладает несколько меньшей твердостью, чем мартенсит, но повышенной вязкостью. Этот способ закалки обеспечивает получение в изделиях однородной структуры с минимальными внутренними напряжениями. Изотермической закалке подвергают мелкие изделия из углеродистой стали. Для более массивных изделий из углеродистой стали этот способ закалки (как и ступенчатый) неприменим, так как при охлаждении таких изделий в горячей среде не удастся сохранить аустенит не распавшимся до температуры 300 - 250°. Крупные изделия из легированной стали могут подвергаться этому виду закалки.
При закалке с подстуживанием нагретое изделие перед погружением в охлаждающую среду некоторое время выдерживают на воздухе или в другой печи с более низкой температурой. Эта операция называется подстуживанием. При такой закалке уменьшаются внутренние напряжения стали, так как уменьшается разность температур закаливаемого изделия и охлаждающей среды. Этот способ закалки основан на том положении, что критические температуры при охлаждении ниже критических температур при нагревании. Время выдержки при подстуживании должно быть небольшим, чтобы не началось превращение аустенита в перлит. Закалке с подстуживанием подвергаются длинные и тонкие изделия во избежание их коробления.
