Содержание
Общие сведения о технологии закалки стали
Основные цели, решаемые комплексом закалка + отпуск:
- повышение твердости;
- повышение прочностных характеристик;
- снижение пластичности до допустимой величины;
- возможность использования пустотелых изделий вместо полнотелых, что позволяет снизить массу металлоизделия и металлоемкость производственного процесса.
Основные этапы закалки:
- нагрев до температур, при которых осуществляется изменение структурного состояния металла;
- выдержка, установленная в технологической карте;
- охлаждение со скоростью, обеспечивающей формирование заданной кристаллической структуры.
После закалки проводят отпуск, который заключается в нагреве металла до температур, лежащих ниже линии фазовых превращений, с дальнейшим медленным понижением температуры. На результат термообработки влияют:
- температура нагрева;
- скорость роста температуры;
- период выдержки при закалочных температурах;
- охлаждающая среда и скорость снижения температуры.
Ключевым параметром является температура нагрева, от которой зависит перестройка и формирование новой структурной решетки. По глубине действия закалку разделяют на объемную и поверхностную. В машиностроении обычно используется объемная закалка, после которой твердость поверхности и сердцевины отличается незначительно. Поверхностная термообработка востребована для деталей, для которых важна высокая твердость поверхности и вязкая сердцевина.
Способы охлаждения
- Охлаждение в одном компоненте. Изделие погружается в жидкость и остается в ней до полного остывания.
- Прерывистая закалка в двух охладителях. Изделие сначала помещают в быстроохлаждающую жидкость, а после достижения заданной температуры переносят в среду с медленным охлаждением.
- Струйное охлаждение. Разогретая деталь интенсивно орошается потоком охладителя (см. фото ниже).
- Обдув. Поверхность изделия обдувается потоком воздуха или инертного газа.
При практическом применении закалки все эти виды охлаждений могут иметь различные вариации или комбинироваться друг с другом.
Среды охлаждения
№ | Структура | Среда охлаждения | Твердость (HBW) |
---|---|---|---|
1 | Мартенсит | Холодная вода | 500÷750 |
2 | Троостит | Масло | 350÷500 |
3 | Сорбит | Воздух | 250÷350 |
4 | Перлит | С остыванием печи | 150÷250 |
Влияние скорости охлаждения на конечный результат
При закалке стали охлаждение должно идти со скоростью, предотвращающей распад аустенита на феррит и карбид железа, которое начинает происходить при температуре ниже 650 °C. Дальнейшее снижение температуры следует проводить медленнее, т. к. такая скорость обеспечивает уменьшение внутренних напряжений стали. Быстрое и полное охлаждение в холодной воде позволяет получить мартенсит, который обладает максимальной твердостью, но довольно хрупок. При быстром понижении температуры на 200÷300 °C распад аустенита прекращается, а дальнейшее более медленное охлаждение формирует в стали фазовые состояния с меньшей твердостью, но обладающие повышенной прочностью и износостойкостью. Скорость охлаждения регулируется видом используемой закалочной среды и ее температурой (см. таблицу ниже).
№ | Среда охлаждения | Скорость охлаждения (град/сек) |
---|---|---|
1 | Воздух | 5 |
2 | Минеральное масло | 150 |
3 | Вода при комн. t° | 700 |
4 | Вода при 80 °C | 1400 |
5 | 10%-й р-р хлористого натрия | 2100 |
6 | 10%-й р-р едкого натра | 1600 |
Свариваемость
Без ограничений |
Ограниченная |
Трудно свариваемая |
|
Подогрев |
нет |
||
Термообработка |
нет |
есть |
отжиг |
Какие металлы подлежат калению
Сварка
Свариваемость |
для сварных конструкций не применяется |