ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Закалка и отпуск стали из "Технология металлов и других конструкционных материалов Изд8 " Целью закалки и отпуска стали является повышение твердости и прочности. Закалка и отпуск стали необходимы для очень многих деталей и изделий. Закалка основана на перекристаллизации при нагреве и предотвращении перехода аустенита в перлит путем быстрого охлаждения. Закаленная сталь имеет неравновесную структуру мартенсита, троостита или сорбита. [c.95] Чаще всего сталь резко охлаждают на мартенсит. Для смягчения действия закалки сталь отпускают, нагревая до температуры ниже точки При отпуске структура стали из мартенсита закалки переходит мартенсит отпуска, троостит отпуска, сорбит отпуска. [c.95] Закалка стали. Температура нагрева стали при закалке та же, что и при полном отжиге для доэвтектоидной стали на 30-50 °С выше точки Асз, для заэвтектоидной стали на 30-50 °С выше точки Асх. [c.95] При нагреве доэвтектоидной стали до температуры между точками Асх и Асз (неполная закалка) в структуре быстро охлажденной стали наряду с закаленными участками будет присутствовать нерастворенный при нагреве (в аустените) феррит, резко снижающий твердость и прочность. Поэтому для доэвтектоидной стали обязательна полная закалка с нагревом выше точки Ас . [c.95] В заэвтектоидной стали избыточной фазой является цементит, который по твердости не уступает мартенситу и даже превосходит его, поэтому сталь достаточно нагреть на 30-50 °С выше точки Ас . [c.95] Скорость охлаждения заготовок при закалке должна быть такой, чтобы получить заданную структуру. Критическая скорость закалки изменяется в широких пределах в зависимости от наличия ле-гируюш их компонентов в стали. Для простых сплавов железо— углерод эта скорость очень высока. Присутствие в стали кремния и марганца облегчает закалку на мартенсит, так как для такой стали С-образные кривые на диаграмме изотермического превращения аустенита будут сдвинуты вправо и критическая скорость закалки понижается. [c.96] Закалка на ту или иную структуру зависит от скорости охлаждения, которая в свою очередь определяется видом и температурой охлаждающей среды. Охлаждение струей воздуха или холодными металлическими плитами дает слабую закалку на сорбит. Наиболее распространено охлаждение заготовок погружением их в воду, в щелочные растворы воды, в масло, расплавленные соли и т. д. При этом сталь закаливается на мартенсит или на бейнит. [c.96] Охлаждающая способность воды резко изменяется в зависимости от ее температуры если эту способность при 18 °С принять за единицу, то при 74 °С она будет иметь коэффициент 0,05. К наиболее резким охладителям относится 10%-ный раствор NaOH в воде, при 18 °С его коэффициент — 2,0 к умеренным — минеральные масла с коэффициентом 0,2-0,25. [c.96] При закалке применяют различные способы охлаждения в зависимости от марки стали, формы и размеров заготовки. [c.96] Простую закалку в одном охладителе (чаще всего в воде или водных растворах) выполняют, погружая в него заготовки до полного охлаждения. На рис. 68 режим охлаждения при такой закалке характеризует кривая 1. Для получения наибольшей глубины закаленного слоя применяют охлаждение при интенсивном обрызгивании. [c.96] Прерывистой закалкой называют такую, при которой заготовку охлаждают последовательно в двух средах первая среда— охлаждающая жидкость (обычно вода), вторая — воздух или масло (см. кривую 2 на рис. 68). Резкость такой закалки меньше, чем предыдущей. [c.96] При ступенчатой закалке заготовку быстро погружают в соляной расплав и охлаждают до температуры несколько выше М . Выдержка обеспечивает выравнивание температуры от поверхности к сердцевине заготовки, что уменьшает напряжения, возникающие при мартенситном превращении затем заготовку охлаждают на воздухе (кривая 3 на рис. 68). [c.96] При изотермической закалке вначале требуется быстрое охлаждение со скоростью не менее критической, чтобы избежать распадения аустенита. Следовательно, по этому методу можно закаливать лишь небольшие (диаметром примерно до 8 мм) заготовки из углеродистой стали, так как массивные заготовки не удается быстро охладить. Это не относится однако к легированным сталям, большинство марок которых имеют значительно меньшие критические скорости закалки. Большим преимуществом изотермической закалки является возможность рихтовки (выправления искривлений) заготовок во время инкубационного периода превращения аустенита (который длится несколько минут), когда сталь еще пластична. После изотермической закалки заготовки имеют структуру бейнита, они почти свободны от внутренних напряжений и не имеют трещин. [c.97] При поверхностной закалке выше критической температуры нагревается только тонкий поверхностный слой заготовки, а после закалки заготовки имеют твердый поверхностный слой и вязкую сердцевину. [c.97] Закалка при помощи газовой горелки схематично показана на рис. 69. Кислородно-ацетиленовое пламя газовой горелки с температурой около 3200 °С направляется на поверхность закаливаемой заготовки и быстро нагревает ее поверхностный слой до температуры выше критической. Вслед за горелкой перемещается трубка, из которой на поверхность заготовки направляется струя воды, закаливая нагретый слой. Этот способ применяют для изделий с большой поверхностью (например, для прокатных валков, зубьев больших шестерен и т. д.). [c.97] Закалка токами высокой частоты по методу В. П. Вологдина нашла очень широкое применение в промышленности, так как отличается высокой производительностью, легко поддается автоматизации. Закаливаемая заготовка 5 (рис. 70, а) помещается в индуктор 4, по которому пропускается ток высокой частоты. Ток поступает через трансформатор 3 от генератора 1, приводимого во вращение электродвигателем 2. [c.97] Машинные генераторы с частотой тока до 10 ООО Гц применяют для закалки на глубину свыше 2 мм при меньшей глубине закалки пользуются высокочастотными ламповыми генераторами, создающими ток весьма высокой частоты, который можно изменять в зависимости от особенностей закаливаемой заготовки. [c.98] К дефектам закалки относятся трещины, поводка или коробление и обезуглероживание. [c.98] Главной причиной появления трещин и поводки является неравномерное изменение объема заготовки при нагреве и особенно при резком охлаждении. Другая причина — увеличение объема при мартенситном превращении аустенита. Трещины возникают от превышения уровня напряжений над прочностью металла в определенных частях заготовки. [c.98] Лучшим способом уменьшения напряжений является медленное охлаждение около температуры мартенситного превращения (точки Мн)- При конструировании деталей необходимо учитывать, что наличие острых углов и резких изменений сечения увеличивает внутренние напряжения при закалке. [c.98] Вернуться к основной статье