ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Лабораторные работы из "Материаловедение " Под прокаливаемостью понимают способность стали получать в результате закалки структуру мартенсита или троостит-мартенсита, а следовательно, и высокую твердость на ту или иную глубину по сечению детали (образца). [c.289] У конструкционных сталей наличие наряду с основной мартенситной структурой некоторого количества троостита (до 10—20%) мало изменяет твердость и поэтому затрудняет определение толщины слоя с чисто мартенситной структурой. Удобно определять прока-ливаемость по толщине слоя, имеющего мартенситную и полумартен-ситную структуру, т. е. структуру с 50% мартенсита и 50% троостита (резкое снижение твердости наступает, если количество мартенсита оказывается ниже 50%). Кроме того, полумартенситный слой легко определяется при микроанализе. [c.290] Твердость мартенсита и троостита определяется главным образом содержанием углерода и в меньшей степени зависит от присутствия легирующих элементов. Поэтому твердость полумартенсит-ного слоя может быть заранее известна, если известно содержание углерода в изучаемой стали (табл. 16). [c.290] У инструментальных заэвтектоидных сталей в закаленном состоянии твердость полумартенситной зоны не определяется содержанием углерода. У высокоуглеродистых сталей наряду с мартенситом сохраняется также остаточный аустенит, количество которого может значительно изменяться в зависимости от состава стали и условий выполнения закалки. Присутствие более мягкой составляющей — аустенита — при наличии даже небольших количеств троостита заметно снижает твердость (часто ниже пределов, допускаемых у многих инструментов). Кроме того, содержание углерода в мартенсите (аустените) сталей, сохраняющих избыточные карбиды, меньше его общего содержания в стали. Наконец, полумартенсит-ная зона в присутствии остаточного аустенита и при большой дисперсности структуры, характерной для сталей с избыточными карбидами, плохо выявляется в микроскопе. Поэтому прокаливаемость инструментальных сталей характеризуют по толщине закаленного слоя с мартенситной структурой, имеющего у этих сталей высокую твердость более HR 60. [c.290] Повышение температуры закалки, вызывающее рост зерна аустенита, а у заэвтектоидных сталей и более полное растворение карбидов и насыщение аустенита углеродом и легирующими элементами, повышает прокаливаемость. Она возрастает также при увеличении скорости охлаждения при закалке. [c.291] Свойства деталей во многом зависят от прокаливаемости стали. Для деталей, работающих в условиях повышенных напряжений и значительных динамических нагрузок, необходимо выбирать стали с повышенной прокаливаемостью. Это обеспечит получение на большую глубину слоя с мартенситной структурой (в закаленном состоянии), а после высокого отпуска — с сорбитной структурой, без участков феррита. [c.291] При закалке с нагревом до обычно принятых температур, не вызывающих заметного роста зерна, углеродистые стали прокаливаются полностью в деталях (образцах) сечением до 12—15 мм (при условии охлаждения в воде), тогда как легированные стали в зависимости от химического состава могут прокаливаться в сечении до 50—100 и даже 200—300 мм (при охлаждении в масле). Стали с высоким содержанием легирующих элементов могут получать высокую твердость по сечению даже при еще более медленном охлаждении, например на воздухе. [c.291] После выдержки образцы охлаждают в специальной установке, помещаемой на таком расстоянии от печи (ванны), чтобы на время от переноса образца в установку и до начала охлаждения затрачивалось не более 5 с. На рис. 197 приведен вид одной из установок. Нагретый образец помещают в установку, как указано на рис. 197, и включают подачу воды, поступающей под давлением через сопло. [c.292] Давление регулируют таким образом, чтобы высота свободной струи была 65 мм (для охлаждения образцов диаметром 25 мм). Расстояние от сопла до нижнего торца охлаждаемого образца должно составлять 12,5 мм, причем струя должна омывать только торец образца. Образец выдерживают под водяной струей до полного охлаждения (не менее 10 мин). Температура воды должна быть в пределах 10—25° С. [c.292] В этих условиях скорость охлаждения нижнего торца соответствует скорости охлаждения поверхностного слоя образца в воде (1000 град/с), а охлаждение верхнего торца — скорости охлаждения на воздухе (3—4 град/с). Остальные участки поверхности образца между торцами, т. е. по его длине, охлаждаются с промежуточной скоростью. [c.292] Для измерения твердости по длине закаленного образца сошлифовывают (с двух противоположных сторон по диаметру) слой толщиной 0,5 мм. Шлифуют при интенсивном охлаждении. [c.293] Результаты испытаний выражают графически или числом прокаливаемости. [c.293] Графическое изображение выполняют в координатах твердость — расстояние от охлаждаемого торца оно дает кривую прокаливаемости. Для характеристики прокаливаемости стали одной марки ее определяют для нескольких плавок и в этом случае строят полосу прокаливаемости (рис. 198). По этим данным и с помощью специальной номограммы (см. рис. 201 и 202) можно определять прокаливаемость образцов (деталей) разного сечения. [c.293] Число прокаливаемости по ГОСТ определяется величиной 1 , где I — расстояние от охлаждаемого торца до точки, имеющей твердость слоя с полумартенситной структурой с — значение этой твердости HR . [c.293] Этот расчет не позволяет, однако, определять твердость в разных участках закаленного образца. В практических условиях более важно знать твердость в зонах, ближе расположенных к поверхности закаленной детали и получающих более значительные нагрузки, чем сердцевина детали, которая практически не испытывает напряжений от изгиба или кручения. [c.294] Определение прокаливаемости способом торцовой закалки не применимо для стали, закаливающейся на воздухе (главным образом высоколегированной), так как она получает мартенситную структуру и высокую твердость по всей длине образца, о относится к сталям, для которых расстояние от торца, охлаждаемого водой, до участков с полумартенситной зоной оказывается больше 50 мм. [c.294] Для определения предельной толщины или диаметра детали, прокаливающейся полностью, применяют образцы сечением 20 X 20 мм или диаметром 20 мм соответственно. Длина такого экспериментального образца должна быть равна толщине или диаметру соответствующей детали оба торца образца оставляют открытыми. [c.295] Листовой асбест, служащий изоляцией, помещают слоями в кожух из окалиностойкой листовой стали толщиной 1 мм. Такое приспособление в виде двух открытых половин (рис. 200) без образца помещают в печь, нагретую до температуры закалки данной стали, и прогревают 1,5—2 ч. Затем до этой же температуры нагревают образец и после выдержки помещают в нагретое приспособление, закрывают его второй половиной и охлаждают на воздухе. [c.295] После охлаждения измеряют твердость на одной из граней образца. Получаемое распределение твердости по его длине отвечает распределению твердости в моделируемой детали соответствующего большого сечения. [c.295] Этот метод пригоден и для определения прокаливаемости в деталях большей толщины при охлаждении в масле или в воде. В этом случае изменяют толщину изоляции (см. рис. 199), а на торцах образца делают фаски (1x45) и к ним прижимают наконечники для подачи масла или воды. [c.295] Вернуться к основной статье