Прокаливаемость — Влияние скорости охлаждения

Рис. 9.9. Влияние скорости охлаждения на прокаливаемость стали (а) и зависимость скорости охлаждения от диаметра изделия (б)

Прокаливаемость — Влияние скорости охлаждения 330 [c.453]

Рис. 8.18. Влияние скорости охлаждения на прокаливаемость стали

На прокаливаемость оказывает влияние состав стали (содержание углерода и легирующих элементов) и характер закалочной среды. Легированные стали имеют значительно более высокую прокаливаемость по сравнению с углеродистыми, что связано с увеличением при легировании стали устойчивости переохлажденного аустенита. Прокаливаемость углеродистых сталей зависит от содержания углерода. С понижением углерода прокаливаемость падает. Уменьшение скорости охлаждения приводит к снижению прокаливаемо-сти. При закалке в масле сквозная прокаливаемость деталей из среднеуглеродистой стали составляет всего лишь 3 мм, при закалке в воде — до 10-15 мм. С увеличением размеров заготовки прокаливаемость резко уменьшается. Так, в заготовке диаметром до 40 мм из стали 45 при закалке в воде мартенситная структура достигается на глубине всего лишь 4 мм. [c.448]

Чем больше скорость охлаждения при закалке, тем больше прокаливаемость. Однако всегда скорость охлаждения поверхностных слоев закаливаемой детали (образца) выше скорости охлаждения сердцевины. Поэтому влияние термической обработки оказывается более значительным для поверхностных слоев, чем для нижележащих участков, в которых аустенит в процессе охлаждения при закалке распадается на феррито-карбид-ную смесь. Для сердцевины деталей большого сечения улучшающее влияние термической обработки может проявиться в результате неполной прокаливаемости в небольшой степени или даже не проявиться срединные слои металла могут сохранить почти без изменения структуру и свойства, которые они имели до закалки. Если в аустените присутствуют легирующие элементы, то о<ни повышают его устойчивость против распада при более медленном охлаждении, особенно в перлитной области. Это позволяет получить структуру мартенсита или троостит + мартенсит на значительно большей глубине или даже по всему сечению детали (в зависимости от ее размеров и содержания легирующих элементов в твердом растворе). Устойчивость аустенита возрастает также с увеличением размеров его зерна. Повышение температуры нагрева для закалки вызывает рост зерна аустенита и дополнительно повышает прокаливаемость. Однако рост зерна понижает ударную вязкость, что ограничивает возможность повышения прокаливаемости за счет значительного повышения температуры закалки. [c.201]

Влияние прокаливаемости на механические свойства можно показать на примере. Заготовки из углеродистой стали с 0,45 % С, диаметро.м 10 мм прокаливаются в воде насквозь. После отпуска при 550 С получается структура — сорбит отпуска. Для такой структуры характерны высокие механические свойства Од --= 800 МПа Оо.з = 650 МПа 5 = 6 % ф - 50 % и K U = = 1 МДж/м . При диаметре заготовки 100 мм и закалке в воде скорость охлаждения в сердцевине значительно меньше критической и там образуется структура из пластинчатого перлита и феррита. Эта структура обладает более низкими механическими свойствами Од = 700 МПа = 450 МПа б = 13 % ф = — 40 % и КСи = 0,5 МДж/м . Для получения одинаковых и высоких механических свойств по всему сечению во многих случаях необходимо обеспечить в процессе закалки сквозную про-каливаемость. [c.208]

Для изготовления сосудов высокого давления, тяжело нагруженных машиностроительных изделий и других ответственных конструкций используют среднелегированные высокопрочные стали, которые после соответствующей термообработки обладают временным сопротивлением 1000. .. 2000 МПа при достаточно высоком уровне пластичности. Для сталей этой группы характерно содержание углерода до 0,5 % при комплексном легировании в сумме 5. .. 9 %. В связи с весьма высокой чувствительностью к термическому циклу сварки стали с таким высоким содержанием углерода для изготовления сварных конструкций применяют только в особых случаях. Необходимый уровень прочности при сохранении высокой пластичности достигается комплексным легированием стали различными элементами, главные из которых хром, никель, молибден и др. Эти элементы упрочняют феррит и повышают прокаливаемость стали. Увеличение степени легирования при повышенном содержании углерода повышает устойчивость аустенита, и практически при всех скоростях охлаждения околошовной зоны и режимах сварки, обеспечивающих удовлетворительное формирование шва, распад аустенита происходит в мартенситной области. Подогрев изделия при сварке не снижает скорости охлаждения металла зоны термического влияния до значений, меньших w p, и способствует росту зерна, что вызывает уменьшение деформационной способности и приводит к возникновению холодных трещин. [c.298]

Действительная скорость охлаждения неодинакова по сечению детали и убывает от периферии к центру при этом может оказаться, что в центре действительная скорость закалки будет меньше критической. В этом случае сердцевина детали не получит мартенситной структуры и твердость ее окажется пониженной. Таким образом, на глубину закалки будут оказывать влияние величина действительной скорости закалки и химический состав стали, поскольку критическая скорость закалки меняется в зависимости от марки стали (см. раздел Легированные стали и сплавы ). Существенное влияние оказывает на прокаливаемость также величина зерна в стали, а следовательно, и влияющие на нее факторы, т. е. температура и длительность нагрева. [c.106]

На механические, физические и химические свойства стали большое влияние оказывают присадки легирующих элементов хрома, вольфрама, молибдена, ванадия, титана и др. Большинство специальных примесей и углерод повышают прокаливаемость стали, так как увеличивают устойчивость аустенита и замедляют процесс распада его при охлаждении. Основное влияние большинства специальных примесей и углерода заключается в том, что они снижают критическую скорость охлаждения и при определенном содержании могут вызвать закалку даже при охлаждении на воздухе. При сварке большинства легированных сталей вероятность образования мартенсита в наплавленном металле и в зоне термического влияния весьма высока, потому что скорость охлаждения после сварки довольно значительна и превышает скорость охлаждения на воздухе. Это является одним из основных затруднений при сварке легированных сталей. [c.172]

Для оценки степени потенциальной возможности образования трещин с учетом влияния обязательного структурного фактора используют эквивалент углерода (Сэкв). Он является обобщенным параметром состава стали, характеризующим прокаливаемость, т.е. способность образовывать мартенситную структуру при заданной скорости охлаждения. Применительно к сварке принято оценивать прокаливаемость критическими скоростями охлаждения (О/ в условиях воздействия сварочного термического цикла, при которых в ЗТВ образуется 1 (5) и 90 (95) % мартенсита соответственно при Юм1 и со 2- Интенсивность охлаждения при сварке оценивают средней скоростью в диапазоне 600...500 °С (Юб/5, °С/с) или временем охлаждения в диапазоне 800...500 °С (4/5, с). Имеется определенная взаимозависимость между критическими скоростями охлаждения [c.39]

Работая над вторым изданием книги, автор стремился рассмотреть возможно более широкий круг вопросов, относящихся к проблеме прокаливаемости. С этой целью в книгу введены новые главы и разделы. Это гл. I Физические основы прокаливаемости стали. Классификация сталей по прокаливаемости , пп. 2, 3, 7 и 9 гл. II, в которых рассмотрены влияние легирования комплексом элементов, колебаний химического состава, скорости кристаллизации стали при затвердевании и химической микронеоднородности твердого раствора на прокаливаемость стали соответственно, гл. III Пути управления прокаливаемостью и п. 5 гл. IV, в котором рассмотрен метод определения прокаливаемости путем моделирования реальных условий охлаждения крупных поковок. [c.4]

Характеристика прокаливаемости стали является важным показа-теле.м при выборе стали. Качественным показателем прокаливаемости стали является критический диа.метр — диаметр образца, когда он закаливается полностью. Обычно для стали 40 критический диаметр при охлал<ден1 И в воде равен 10. мм, а при охлаждении в масле 8 мм. На величину прокаливаемости оказывает влияние скорость охлаждения и химический состав стали. Легированные стали характеризуются более повышенной прокаливае.мостью, чем углеродистые. [c.28]

Переходим к рассмотрению влияния прокаливаемости на свойства стали. При сквозной закалке свойства по сечению закаленной стали однородны. При несквозной закалке свойства закаленной стали изменяются от поверхности к центру так же, как изменялись бы свойства у серии тонких образцов, которые получили бы при закалке разную скорость охлаждения. Представляет особый интерес, чем будут отличаться по свойствам стали с различной прокаливаемостью, если последующим отпуском выравнить твердость по сечению. Следует вспомнить, в чем состоит различие свойств продуктов закалки и продуктов закалки и отпуска, т. е. в чем различие пластинчатых и зернистых структур. [c.298]

На прокаливаемость оказывают влияние не только скорость охлаждения, но и однородность структуры, температура нагрева, исходная структура и химический состав стали. Заметно повышают прокаливаемость марганец, хром и молибден, меньше влияют ликель и кремний. При одновременном введении в сталь нескольких легирующих элементов их влияние может усиливаться. Более высокая прокаливаемость легированных сталей по сравнению с углеродистыми объясняется большей устойчивостью переохлажденного аустенита и, соответственно, меньшей критической скоростью охлаждения. С увеличением скорости охлаждения прокаливаемость сталей увеличивается. При наличии неоднородности структуры прокаливаемость снижается, так как нерастворившиеся карбиды и неметаллические включения являются центрами кристаллизации, облегчающими образование перлита. [c.58]

Как ВИДНО ИЗ рис. 71, скорость охлаждения слитков стали от температуры жидкого металла до комнатной оказывает весьма заметное влияние на прокаливаемость сталей ШХ15 и ШХ15СГ. Такие же результаты получены и на сталях У8 и У10. [c.96]

Прокаливавмость. Прокаливаемость инструментальных сталей показывает, в каких размерах, какого диаметра достигается заданная твердость или прочность. Прокаливаемость характеризуется диаметром такого прутка, у которого и в середине образуется мартенсит, т. е. скорость охлаждения здесь по меньшей мере такая же, как и критическая скорость охлаждения данной стали. Теплоотводящая способность охлаждающих сред оказывает существенное влияние на прокаливаемость сталей. [c.72]

Исследования, проведенные на шлицевых отверстиях шестерен из сталей марок 18ХГТ и 20Х (НИИТавтопром), показали, что на деформацию почти не влияют степень осадки металла при ковке, направление волокна, режим термической обработки поковок, прокаливаемость стали и режимы ее механической обработки. Напротив, сильное влияние оказывают глубина цементованного слоя, концентрация в слое углерода, скорость охлаждения после цементации, режим термической обработки изделий, скорость охлаждения при закалке, применение местной защиты от цементации и состояние поверхности деталей, подвергаемых нагреву под закалку. [c.1007]

Легирующие элементы оказывают большое влияние на прокаливаемость стали, т. е. на изменение твердости по мере удаления от поверхности. На фиг. 271 показано влияние легирующих элементов на прокаливаемость стали. Хром, марганец, кремний и никель увеличивают прокаливаемость стали, причем хром оказывает наиболее сильное влияние. У1величение прокаливаемости стали при наличии легирующих элементов связано с тем, что легирующие элементы способствуют понижению критической скорости охлаждения при закалке стали. Углеродистая сталь требует высокой критической [c.450]

Скорость кристаллизации. Как показано выше, этот фактор оказывает влияние на прокаливаемость. Однако это влияние проявляется через химическую микронеоднородность ликвацион-ного происхождения. Поэтому роль скорости кристаллизации стали будет рассматриваться при обсуждении роли химической микронеоднородности твердого раствора. Одновременно будет рассмотрена также роль прокатки стали и в особенности роль условий охлаждения после окончания прокатки стали. [c.148]

Пониженная температура аустенитизации или недостаточная выдержка при этой температуре стали, легированной карбидообразующими элементами, приводит к образованию низкоуглеродистого и низколегированного и поэтому малоустойчивого при охлаждении аустенита. Кроме того, ускоренному распаду аустенита при охлаждении способствуют нерастворенные карбиды, оказывающие зародышевое влияние, повышается критическая скорость закалки и уменьшается прокаливаемость стали. Вследствие указанных изменений повышаются температуры мартен-ситных точек Мн и Мк и снижается твердость мартенсита (уменьшается закаливаемость стало). В пиструментальных (быстрорежущих) сталях после такой аустенитизации ухудшается теплостойкость (красностойкость) инструмента, а в конструкционных сталях образующийся после закалки и высокого отпуска низколегированный или неоднородно легированный феррит в сочетании с малолегиро ванными и поэтому более укрупненными частицами карбидов, снижает механические свойства. [c.228]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...