ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Закалка и отпуск стали из "Основы металловедения " Закалка заключается в нагреве стали на 30—50 °С выше Ас для доэвтектоидных сталей или Ас для заэвтектоидных сталей, выдержке для завершения фазовых превращений и последующем охлаждении со скоростью выше критической (рис. 91). Для углеродистых сталей это охлаждение проводят чаш,е в воде, а для легированных — в масле или в других средах. Закалка не является окончательной операцией термической обработки. Чтобы уменьшить хрупкость и напряжения, вызванные закалкой, и получить требуемые механические свойства, сталь после закалки обязательно подвергают отпуску. [c.169] Инструментальную сталь в основном подвергают закалке и отпуску для повышения твердости, износостойкости и прочности, а конструкционную сталь — для повышения прочности, твердости, получения достаточной высокой пластичности и вязкости для ряда деталей также и высокой износостойкости. [c.170] Выбор температуры закалки. Доэвтектоидные стали нагревают до температуры на 20—30 °С выше точки Ас (рис. 91). В этом случае сталь с исходной структурой перлит (П) + феррит (Ф) при нагреве приобретает структуру аустенита, которая при последующем охлаждении со скоростью выше критической превращается в мартенсит. [c.170] Заэвтектоидные стали нагревают под закалку до температуры, несколько превышающей Ас- , при этом образуется аустенит и сохраняется некоторое количество вторичного цементита. После охлаждения структура стали состоит из мартенсита и нерастворен-ных частиц карбидов, обладающих высокой твердостью. [c.170] Продолжительность нагрева при аустенитизации стали. Продолжительность нагрева должна обеспечить прогрев изделия по сечению и завершение фазовых превращений, но не должна быть слишком большой, чтобы не вызвать роста зерна и обезуглероживания поверхностных слоев стали. [c.171] Общая продолжительность нагрева Тобщ = Тс. п + + т . в. где Тс. п — продолжительность сквозного прогрева до заданной (конечной) температуры обусловлена формой и размером изделия, их расположе-5ием, типом печи, составом и свойствами стали и т. д. л в — продолжительность изотермической выдержки при данной температуре, которая не зависит от фюрмы и размера изделия и определяется только составом и исходным состоянием стали. [c.171] Значение в должно быть минимальным (35—75 с на 1 мм сечения), но обеспечить завершение фазовых превращений в стали и необходимую концентрацию углерода и легирующих элементов в аустените. [c.171] Фасонный инструмент и детали машин сложных форм при нагреве под закалку для уменьшения деформации рекомендуется предварительно подогревать в печи при 400—600 °С. [c.171] Выбор среды для нагрева при термической обработке. При нагреве в пламенных или электрических печах взаимодействие печной атмосферы с поверхностью нагреваемого изделия приводит к окислению и обезуглероживанию стали. [c.171] Для предохранения изделий от окисления и обезуглероживания в рабочее пространство печи вводят защитную газовую среду (контролируемые атмосферы). Чаще применяют эндотермическую атмосферу — условное обозначение КГ-80 (21 % СО 40 % Иг 2 % СН 37 % N2) с частичным сжиганием метана (природного газа) при а 0,25 в присутствии катализатора. Рекомендуется при нагреве под закалку конструкционных и инструментальных легированных сталей. [c.171] Режущие инструменты, а также детали машин небольших размеров чаще нагревают в расплавленных солях. При правильном выборе состава и тщательном раскислении ванн в них обеспечивается хорошая защита от окисления и обезуглероживания. Для таких ванн обычно используют хлористые соли, чаще 70 % ВаС12 и 30 % КаС1 и др. [c.172] Охлаокдающие среды для закалки. Охлаждение при закалке должно обеспечивать получение структуры мартенсита в пределах заданного сечения изделия (определенную прокаливаемость) и не должно вызывать закалочных дефектов трещин, деформаций, коробления и высоких растягивающих остаточных напряжений в поверхностных слоях. [c.172] Скорость охлаждения выше критической скорости закалки должна быть в интервале температур Аг —Мц для подавления распада переохлажденного аустенита в области перлитного и промежуточного превращений и замедленного охлаждения в интервале температур мартенситного превращения Мц — М . Высокая скорость охлаждения в мартенситном интервале температур нежелательна, так как ведет к резкому увеличению уровня остаточных напряжений и даже к образованию трещин. [c.172] Вода как охлаждающая среда имеет существенные недостатки высокая скорость охлаждения в области температур мартенситного превращения нередко приводит к образованию закалочных дефектов с повышением температуры резко ухудшается закалочная способность. [c.173] Наиболее высокой и равномерной охлаждающей способностью 01 личаются холодные 8—12 %-нке водные растворы N301 и ЫаОН, которые хорошо зарекомендовали себя на практике. [c.173] Легированные стали, обладающие высокой устойчивостью переохлажденного аустенита, закаливают в масле применяют минеральное масло (чаще нефтяное). [c.173] Преимуществом масла как закалочной среды яв-пется небольшая скорость охлаждения в интервале емператур мартенситного превращения, что снижает возможность возникновения закалочных дефектов. К недостаткам масла как охлаждающей среды следует отнести повышенную воспламеняемость (температура вспышки 165—300 °С), недостаточную стабильность и низкую охлаждающую способность в области температур перлитного превращения, а также повышенную стоимость его. [c.173] Температуру масла следует поддерживать в пределах 60—90 °С (при этом вязкость масла оказывается минимальной). [c.173] Для снижения коробления деталей сложной формы при закалке в масле применяют охлаждение в штампах или в специальных приспособлениях. [c.173] Закаливаемость и прокаливаемость стали. Под закаливаемостью понимают способность стали повышать твердость в результате закалки. Закаливаемость стали определяется содержанием в стали углерода. Чем боль.вде в мартенсите углерода, тем выше его твердость. Легирующие элементы оказывают относительно небольшое влияние на закаливаемость. [c.173] Вернуться к основной статье