Охлаждение стали при закалке - Кривые

Фиг. 65. Схематические кривые охлаждения стали при закалке / — неполной — полной

Определение критической продолжительности охлаждения стали при закалке. Установлено, что результаты закалки практически определяются продолжительностью охлаждения стали в интервале 800—500° С [9, 142]. Тогда, очевидно, что проекции точек пересечения кривых охлаждения с линией температуры 500° С термокинетической диаграммы на ось времени покажут соответствующие продолжительности охлаждения от 800 до 500° С. Образующиеся при той или иной скорости охлаждения структуры и их количественные соотношения будут определяться диаграммой превращения и скоростью охлаждения, т. е. взаимным [c.154]

На фиг. 1 представлены схематические кривые охлаждения стали при различных видах закалки. [c.673]

Фиг. 3. Схематические кривые охлаждения стали при обычной (полной) закалке / в воде —в масле 1И — при ступенчатой закалке IV — при изотермической закалке.

Из диаграмм изотермического превращения переохлажденного аустенита легированных сталей можно легко сделать несколько интересных и практически важных выводов. Из этих диаграмм видно, во-первых, что прямая закалки в масле даже для низколегированных сталей проходит левее левой кривой и что, следовательно, при закалке этих сталей в масле получается структура мартенсита. И мы знаем, что действительно большинство легированных сталей можно закаливать в масле, тогда как углеродистые стали мы вынуждены закаливать в воде. Это очень ценная особенность легированных сталей — при закалке в масле охлаждение происходит не столь быстро, как при закалке в воде меньшим получается коробление, меньшими внутренние напряжения, меньше опасность возникновения трещин. [c.117]

Закалка в одном охладителе (рис. 245, кривая 1)—наиболее простой способ. Нагретую до определенных температур деталь погружают в закалочную жидкость, где она остается до полного охлаждения. Этот способ применяют при закалке несложных деталей из углеродистых и легированных сталей. При этом для углеродистых сталей диаметром более 2—5 мм закалочной средой служит вода, а для меньших размеров и для многих легированных сталей закалочной средой является масло. Этот способ применяют и при механизирован- [c.302]

Прерывистая закалка, или закалка в двух средах (рис. 245, кривая 2). Деталь охлаждают сначала в быстро охлаждающей среде, а затем в медленно охлаждающей. Обычно первое охлаждение проводят в воде, а затем деталь переносят в масло, или охлаждают на воздухе. В мартенситном интервале сталь охлаждается медленно, что способствует уменьшению внутренних напряжений. Этот способ применяют при закалке инструмента из высокоуглеродистых сталей. Применяя этот способ, трудно установить и определить время пребывания деталей в первой жидкости, тем более что это время очень мало и исчисляется секундами. Этот способ требует от термиста достаточной квалификации. [c.303]

Рис. 167, Ударная вязкость закаленной мартеновской стали обычной выплавки (/, 2) и обработанной синтетическим шлаком (3, 4) в ковше после закалки заготовок диаметром 10—12 мм с 860° С (/, 3) и с 1100° С (2, 4) в масле и отпуска при 200—650 С в течение 1 ч с последующим охлаждением в масле (ударная вязкость — кривые HR , твердость — ) (данные Л. Н. Давыдовой)

При очень большой скорости охлаждения диффузионный распад аустенита, становится вообще невозможным, и тогда аустенит переохлаждается до точки Мд и при дальнейшем охлаждении превращается в мартенсит (см. рис. 124, а, кривая У5). Превращение аустенита в мартенсит не идет до конца, поэтому в закаленной стали наряду с мартенситом всегда присутствует в некотором количестве остаточный аустенит (см. рис. 124, а, в и 125, в). Минимальную скорость охлаждения (см. рис. 124, а, кривая Од), при которой весь аустенит переохлаждается до точки М и превращается в мартенсит, называют критической скоростью закалки. [c.181]

Наиболее часто прокаливаемость стали определяют методом торцовой закалки, строя кривые прокаливаемости Поскольку отдельные плавки каждой стали имеют несколько различающиеся значения прокаливаемости (кроме колебаний химического состава в пределах марочного, сказывается размер зерна и другие металлургические факторы), сталь каждой марки характеризуется в целом не одной кривой прокаливаемости, а полосой прокаливаемости По полосе прокаливаемости определенной стали можно установить значения критической скорости охлаждения при закалке и критические диаметры (диаметр максимального сечения, прокаливающегося насквозь в данной охлаждающей среде) [c.165]

Скорость охлаждения. Для тех видов термической обработки стали, которые проводятся с перекристаллизацией, скорость охлаждения играет весьма важную роль она определяет конечную структуру и свойства изделий. При закалке, нормализации и полном отжиге нагрев, например, доэвтектоидных сталей производится с одинаковой скоростью и до одинаковой температуры (см. рис. 50, б) для одних и тех же деталей принимают одинаковую выдержку, так как при всех этих видах термической обработки необходимо получить одну и ту же однофазную структуру Аустенита. Однако скорость охлаждения существенно отличается (см,. рис..50, б, кривые 3, 4, 5), что и придает стали различную структуру, а изделиям — различные свойства. [c.166]

Закалка в двух средах (рис. 60, кривая 5) — процесс, при котором нагретое до закалочной температуры изделие охлаждают сначала в быстро охлаждающей среде (обычно в воде), а затем в медленно охлаждающей среде (масло, или реже на воздухе). В первом охладителе деталь выдерживают несколько секунд, а во втором — до полного охлаждения. При закалке в двух средах мартенситное превращение (рис. 60, кривая 5) происходит при замедленной скорости охлаждения, что способствует уменьшению внутренних напряжений. Этот способ применяют для закалки инструмента из высокоуглеродистой стали. Структура стали обычно состоит из мартенсита и остаточного аустенита. [c.171]

Исходя из С-образных кривых, можно сделать вывод, что для превращения аустенита не обязательно производить непрерывное охлаждение стали с большой скоростью. Нужно охладить сталь с большой скоростью только для того, чтобы миновать температуру наименьшей устойчивости аустенита против распада (равную для взятой нами в качестве примера эвтектоидной углеродистой стали 600°), выдержать сталь при температуре на 20—100° выше точки М , а затем производить ее охлаждение с любой скоростью. Превращение аустенита происходит во время выдержки стали при постоянной температуре. Такая закалка носит название изотермической. При изотермическом распаде аустенита при температуре ниже 600° образуется упоминавшаяся выше структура игол-чатого троостита. Игольчатый троостит является также механической смесью феррита и цементита, отличающейся тем, что он при рассмотрении в оптический микроскоп имеет игольчатое строение (фиг. 87). При рассмотрении в электронном микроскопе, по данным А. И. Гардина, он, так же как и другие структуры семейства перлитов, имеет пластинчатое строение. Игольчатый троостит обладает более высокой твердостью, чем троостит твердость его равна = = 45 55. [c.178]

Поскольку легирующие элементы в большинстве случаев понижают мартенситную точку М и, следовательно, сокращают температурную зону между этой точкой и комнатной температурой, охлаждение стали со скоростью выше критической скорости закалки (закалка на мартенсит) отмечается появлением в легированной стали значительно большего количества остаточного аустенита, чем в простой углеродистой стали, с равным содержанием углерода. На фиг. 187 показано (по В. Д. Садовскому) влияние некоторых легирующих элементов на количество остаточного аустенита в закаленной стали с 1 % С. Сопоставление этих кривых с фиг. 185 приводит к заключению, что чем энергичнее легирующий элемент понижает точку М, тем в большей степени ои способствует сохранению в закаленной стали остаточного аустенита. Присутствие после закалки на мартенсит значительного количества остаточного аустенита — характерная особенность многих марок легированной стали, особенно при наличии в их составе повышенного содержания углерода. [c.286]

Все легирующие элементы, кроме кобальта, увеличивают устойчивость переохлажденного аустенита, сдвигая С-об-разные кривые вправо. Благодаря этому уменьшается критическая скорость закалки, появляется возможность проводить охлаждение при закалке в менее резко охлаждаемых средах чем для углеродистых сталей. Обычно легированные стали охлаждают при закалке в масле, а некоторые даже на воздухе. [c.10]

Как и при исследовании равновесных диаграмм состояния, важнейшим методом определения критических точек в сплавах остается термический метод. Однако для исследования превраш,ений в сталях при больших скоростях (например, при закалке) потребовались значительные усовершенствования этого метода с целью устранения инерции термопары и гальванометра. Для устранения инерции термопары проволочки приваривались непосредственно к образцу, который играл роль горячего спая термопары. Индикатором т. э. д. с. служит безынерционный прибор (струнный гальванометр,, шлейфовый или электронный осциллограф). Это дает возможность снимать кривые температура — время в условиях больших скоростей нагрева и охлаждения. Более точно критические точки определяются по кривой скорость процесса di [c.237]

Еще более широкий диапазон скоростей охлаждения получается при торцовой закалке по методу Б. Е. Сомина [3]. Образец, снабженный резьбой (рис. 4, а), перед испытанием ввинчивают в массивный блок (рис. 4, б) и всю систему нагревают в печи до температуры закалки (время нагрева определяется условиями прогрева блока). Затем на приспособлении для торцовой закалки проводят охлаждение до полного остывания блока условия охлаждения должны быть такими же, как и в случае стандартного испытания. После отделения образца от блока на образце сошлифовывают лыски по образующей и замеряют твердость через 1,5—3 мм на всей его расчетной длине (100 мм). По полученным данным строят кривую в координатах твердость — расстояние от охлаждаемого торца . В связи с тем, что при торцовой закалке по методу Сомина скорость охлаждения горячего конца образца может быть равной 0,2°С/сек, этот метод применяют для исследования стали, обладающей повышенной прокаливаемостью. [c.464]

Так как в стали типа Х12 количество остаточного аустенита изменяется в широких пределах (почти от О до 100%), то, естественно, что и изменение объема,которое наблюдается при закалке, также сильно изменяется. При закалке на мартенсит сталь приобретает объем больший, чем исходный, а при закалке на аустенит — меньший (см. кривую А1 на фиг. 292). При некоторой температуре соотношение получающегося аустенита и мартенсита таково, что объем закаленной стали точно равен исходному. Как следует из графика фиг. 292, это будет иметь место при закалке от 1120°, когда фиксируется около 40% остаточного аустенита при твердости около HR 58 (в этом случае М=0). Однако возможные колебания в температуре закалки, условиях охлаждения и других моментах термического режима, как правило, приводят к тому, что размеры штампа не окажутся точно равными исходным. [c.310]

Размер игл (пластинок) мартенсита определяется величиной исходного (перед закалкой) зерна аустенита. Чем больше зерно аустенита, тем крупнее размер игл образовавшегося мартенсита. При нормальной закалке образуется мелконгольчатый мартенсит. Скорость охлаждения стали при закалке соответствует кривой охлаждения Уз (см. фиг. 115). [c.144]

Фиг. 1. Схематические кривые охлаждения стали при обычной (полноИ) закалке I — в воде — в масле 111 — при ступен-ч той закалке /V — при изотермической закалке.

При нагреве с большой скоростью и, как следствие, при большой скорости охлаждения (например, при точечной сварке) кривая охлаждения (кривая О на фиг. 37) не пересекается с кривой начала перлитного превращения в стали. В результате этого при охлаждении стали ниже температуры, соответствующей точке Л1, произойдет мартенситное превращение, и сталь полностью закалится. При охлаждении стали до промежуточной кривой В в точке начинается образование троостита, которое не успевает завершиться. Часть нераспавшегося аустенита при охлаждении ниже температуры Ж переходит в мартенсит. При этой скорости охлаждения сталь будет иметь структуру неполной закалки, состоящую из троостита закалки и мартенсита. [c.62]

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]

Отпуск стали. Метастабильное состояние, которое имеет сталь после закалки, обусловлено образованием тетрагонального мартенсита. Состояние, близкое к равновесному, возвращается нагревом закаленной стали с помощью отпуска. Отпуском называется технологическая операция, при которой закаленная сталь нагревается до температуры не выше точки Ас с последующим охлаждением. При отпуске сталь становится менее твердой, но более пластичной. Превращения при отпуске можно проанализировать, рассмотрев дилятометрическую кривую (рис. 88), учитывающую изменение объема (длины) [c.121]

Фиг. 10. Кривые охлаждения образцов 50x150x 200 мм ИЗ хромоникельмолибдеиовой стали / — температура поверхности при закалке в спокойной воде (20 Q 2 - темпертура сердцевины при закалке в спокойной воде (20° С) 3 - температура поверхности при охлаждении на спокойном воздухе 4 — температура сердцевины при охлаждении на спокойном воздухе.

Для анализа превращений, происходящих в стали при охлаждении, применяют диаграмму изотермического распада аустенита (рис. 70). На этой диаграмме по вертикальной оси откладывают температуры, а по горизонтальной — время. Пунктирная прямая, проведенная при температуре 723° С, служит границей устойчивого аустенита. При температуре выше 723° С аустенит в эвтектоидной стали может существовать бесконечно долго. Диаграмму строят по результатам исследования изменения структуры стали при изотермических выдержках. На диаграмме проводят горизонтальные линии, соответствующие температурам изотермических выдержек. На них откладывают время до начала и время до конца распада. Затем точки, соответствующие началу и концу распада, соединяют кривыми. Время до начала и до конца распада определяют по твердости после изотермической выдержки и закалки на основании исследования микроструктуры и при помощи магнитотермического метода. [c.129]

Значительный интерес представляет и сопоставление кривых температурной зависимости скоростей охлаждения при закалке в воде н масле. На рис. 15 показано изменение скорости охлаждения при закалке стали в воде и масле. Скорость охлаждения в воде имеет максимальное значение (—750° С/с) при температуре 250—300° С. Охлаждение в масле дает максимум скорости при 450° С ( -200° С/с). В опасном интервале температур мартенснтного превращения при 200° С скорость охлаждения в воде более чем в 25 раз превышает скорость охлаждения в масле, что в соответствии с данными рис. 14 может пр вести к снижению прочности закаленной стали. При выборе закалочных сред следует учитывать эти явления. Принимая во внимание, что прокаливаемость обусловливается большой скоростью охлаждения в районе перлитного превращения (650—550° С), в ряде работ предлагается использовать для характеристики качества закалочных сред скорость при этих температурах и при температурах мартенснтного превращения 300—200° С (табл. 3 к 4). [c.179]

Влияние расхода воды па скорость охлаждения на глубине 20 мм (кривая /) и 125 мм (кривая 2) от охлаждаемой цо-верхиости, иллюстрирует рис. 16. Штриховые горизонтали на рис. 16, а показывают уровень скорости охлаждения для того же тела в масле. На рис. 16, б показано влияние давления воздуха на увеличение скорости охлаждения для тех же расстояний от поверхности. При закалке штампа массой 5 т (сталь 5ХНВА) наилучшие результаты были получены при расстоянии форсунок-распылителей от охлаждаемой поверхности, равном 500 мм, расходе воды 100 л/ч и давлении воздуха [c.184]

Наконец, при наибольших скоростях охлаждения, когда луч Икр касается кривой I (начала распада аустенита) и пересекает горизонталь Мв, в. стали получается только мартенсит (см. рис. 14, в), т. е. пересыщенный твердый раствор углерода в а-железе. При образовании мартенсита происходит перестройка гранецентрирован-ной решетки аустенита в объемноцентрированную решетку а-железа. Избыточное количество углерода, находящееся в а-железе, искажает эту решетку и превращает ее в тетрагональную, в которой отношение параметров не равно единице, как у куба. Тетрагональность тем выше, чем больше углерода в стали. Скорость охлаждения, при которой в закаливаемой стали из аустенита образуется только мартенсит, называют критической скоростью закалки кр. Чтобы закалить сталь, ее охлаждают со скоростью, ие меньшей, чем критическая (например, Уе). [c.22]

Изотермическая закалка (кривая 4) производится так же, как ступенчатая, но с более длительной выдержкой при температуре горячей ванны (250—300°) —для обеспечения полного распада аустенита. Выдержка, необходимая для полного распада аустенита, определяется точками а и 6 и по S-образной кривой (фиг. 60). В результате такой закалки сталь приобретает структуру игольчатого троостита, с твердостью HR 45 ч-55 и с сохранением необходимой пластичности. Охлаждение после изотермической закалки может производиться с любой скоростью. В качестве охлаждающей среды используют расплавленные соли 55% КНОз + 45% NaN02 (температура плавления 137°) и 55% КНОз+45% NaNOs (температура плавления 218°), допускающие перегрев до необходимой температуры. [c.141]

Частичное превращение в бейнитной области изменяет со став аустенита он обогащается углеродом, поэтому снижается температура, соответствующая точке Ма. и увеличивается количество остаточного аустенита. При еще больщей скорости охлаждения (рис. 113,а, кривая 4) частично происходит перлитное превращение большая часть аустенита переохлаждается до температуры, соответствующей точке Мд, и превращается в мартенсит. После охлаждения сталь будет иметь структуру, состоящую из троостита, мартенсита и остаточного аустенита. При скорости охлаждения выше критической скорости закалки (кривая о ) образуется только мартенсит. [c.208]

Отпуск быстрорежущей стали нужно производить при 560 При однократном отпуске применяется трехчасовая выдержка при указанной температуре, что необходимо для выделения из аустенита мельчайших карбидов этим понижается легированность аустенита, что повышает температуру конца мартенситного превращения М,,. и обеспечивает возлюжность превращения остаточного аустенита в мартенсит при последующем охлаждении. Вторичное мартенситное превращение начинается при охлаждении примерно при 200° (см. утолщенный участок внизу кривых на фиг. 234). В результате получается структура из первичного мартенсита, образовавшегося при закалке вторичного мартенсита, образовавшегося при отпуске, и карбидов (фиг. 235, б), причем твердость составляет Я с = 65. [c.346]

Как ВИДНО из фигуры, при закалке углеродистой стали на мартенсит она должна охлаждаться со скоростью и больше, поскольку скорость U1 отвечает ее критической скорости закалки ( 96). В случае охлаждения этой стали со скоростью, меньшей Vi, например равной U2, аустенит успеет превратиться в верхней зоне диффузионного распада, в результате чего будет получена структура немартенсит-ного характера (сорбит- или троостит-закалки). В то же время, как видно из фигуры и расположения кривых, иг отвечает критической скорости закалки легированной стали. Так как это скорость меньше Vi, то, очевидно, закалка легированной стали на мартенсит может производиться со значительно меньшей интенсивностью [c.286]

Твердость слоя нитроцементации находилась в пределах HR 58—62. Твердость образца на расстоянии 3—4 мм от поверхности — Я/ С 40—45 и постепенно понижалась, достигая на глубине 12—15 мм от поверхности наименьшего значения, равного твердости сердцевины. Твердость стали в нормализованном состоянии находилась в пределах ЯВ 170—179, а твердость сердцевины образцов, прошедших нитроцементацию, последующую закалку и отпуск прн температуре 200° С, колебалась в пределах ЯВ 229—207. Твердость сердцевины образца 1 (кривая усталости фиг. 99) и слоя нитроцементации оказалась низкой и одинаковой по всему сечению. При качественной пробе напильником поверхностный слой образца свободно поддавался обработке. Этим и объясняется его преждевременная поломка. Небольшая твердость образца обусловлена его недостаточно быстрым охлаждением при закалке. Механические свойства сердцевины образцов, прошедших испытания на усталосп., определялись на гагаринских образцах, вырезанных из сердие-вины образца 3 (фиг. 99). [c.158]

При изучении влияния скорости охлаждения на твердость иссле дуемых сталей образцы при закалке охлаждают в воде, масле и на воздухе (нормализация стали). После испытания на твердость по найденным экспериментальным данным строят кривую зависимости твердости от скорости охлаждения, приняв ориентировочно скорость охлаждения в воде 600°/сек, в масле 150°/сек и на воздухе 30°/сек. [c.126]

Основной недостаток ступенчатой закалки — малая скорость охлаждения в горячей среде (сравните кривые J и 2 на рис. 159). Поэтому применение ступенчатой закалки к углеродистым сталям ограничено изделиями небольшаго сечения (що в—10 мм толщиной). Изделие большого сечения охлаждается в горячей среде медленно, и аустенит успевает претерпеть эвтектоидный распад. Изделия из легированных сталей, у которых меньше критическая скорость охлаждения, проще подвергать ступенчатой закалке. Так, например, ступенчатой закалкой широко пользуются при обработке инструментов и деталей машин из хромистой стали (ШХ15, ХВГиЭХС). [c.274]

О прокаливаемости стали при термической обработке можно судить также по диаграмме изотермического превращения аустенита. Чем более устойчив аустенит, чем правее расположена С-образная кривая, тем меньше критическая скорость закалки и больше прокаливаемость стали.ЛТТоэтому прокаливаемость углеродистых сталей, у которых критическая скорость охлаждения при закалке выше, хуже, чем легированных это является основным недостатком углеродистых сталей " [c.133]

В точке а начнется распад аустенита и будет продолжаться до точки б, где закончится. Образовавшаяся структура будетструктурой перлита, и процесс его образования будет такой же диффузионный, как и при непрерывном медленном охлаждении. Следовательно, изотермическая выдержка стали при температуре немного ниже критической точки Аг будет соответствовать изотермическому отжигу. Для получения структур закалки аустенит необходимо переохладить до более низких температур. Сорбит образуется при переохлаждении аустенита до 650° (кривая 2), а для получения троостита необходима еще более низкая температура — 550° (кривая 3). Как видно из кривых 1,2 п 3, наибольший инкубационный период для аустенита — при образовании перлита и наименьший — при образовании троостита. При изотермической выдержке ниже изгиба С-кри-вой (кривая 4) происходит образование игольчатой структуры, которая поэтому и называется игольчатым трооститом. [c.218]

Рис. 172. Влияние содержания остаточного аустенита и температуры отпуска на изменение размеров при охлаждении стали ШХ15 до температур, указанных на кривых (закалка 860° С, образцы длиной 120 лш)

Важным этапом в развитии исследований закалки стали было изучение характера кривых охлаждения [1] и установление (в конце первого двадцатилетия) того факта, что-мартенситное превращение протекает при температурах значительно ниже эвтектоидной точки. Результаты рентгенографических исследований кристаллической структуры мартенсита [2, 31 утвердили в двадцатых годах представление о мартенсите, как о перс-сыщенном твердом растворе углерода в а-железе. Было показано, что процесс превращения аустенита в мартенсит происходит без распада твердого раствора и заключается лишь в изменении решетки твердого раствора [4]. В эти же годы была установлена большая роль напряжений в протекании превращения аустенита в мартенсит и обнаружена аналогия в характере образования кристаллов мартенсита и деформационных двойников [5—7]. Обнаружение и определение закономерной ориентировки решетки мартенсита по отношению к решетке исходного аустенита [8, 9] создали основу для развития кристаллографии закалки стали и предсгавлений о механизме перестройки атомов в процессе перехода аустенита в мартенсит. Микрокинематографическое исследование, проведенное в начале тридцатых годов [10, 11), подтвердило представление об аналогии между процессом образования кристаллов мартенсита и процессом образования двойников. Время образования крисгаллов мартенсита оказалось меньше сотых долей секунды, дальнейший рост кристаллов не наблюдался. [c.670]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...