Характеристика закалки и отпуска

В большинстве случаев при закалке стремятся получить структуру наивысшей твердости, т.е. мартенсит. При полной закалке сталь переводят в однофазное состояние (в аустенит), т.е. нагревают выше критических температур Ас₃ и Аст. При неполной – до межкритических температур – между Ас₁ и Ас₃.

Доэвтектоидные стали подвергают полной закалке, оптимальная температура нагрева на 30÷50⁰С больше Ас₃.

При нагреве образуется мелкокристаллический аустенит; после охлаждения, соответственно, - мелкокристаллический мартенсит. Недогрев до Ас₃ приводит к неоднородности структуры (сохраняется кристаллический феррит).

Заэвтектоидные стали подвергают неполной закалке. Оптимальная температура нагрева углеродистых и низколегированных сталей – Ас₁ 30÷50⁰С. После закалки структура заэвтектоидной стали состоит из мартенсита и цементита. Твердость, из-за присутствия цементита выше, чем при полной закалке.

Для высоколегированных сталей ледебуритного класса (за т. Е) используют температуры, близкие к эвтектической (1147⁰С). Получают красностойкий мартенсит [красностойкость – способность сохранять твердость в нагретом состоянии]. Такую закалку называют закалкой на вторичную твердость.

Закалку при температуре 900-1000⁰С называют закалкой на первичную твердость. Получают износостойкие стали.

Охлаждение при закалке.

Для получения мартенситной структуры необходимо переохладить аустенит до температуры мартенситного превращения, следовательно, скорость охлаждения должна превышать критическую скорость – υ_кр.

υ_кр для углеродистых сталей от 1400 до 400⁰С/с. Такое резкое охлаждение достигается погружением изделий в холодную воду или воду с добавками NaOH. Легированные стали приобретают мартенситную структуру при охлаждении в холодных или подогретых маслах, а высоколегированные можно охлаждать на воздухе.

Иногда закалка сопровождается короблением. Коробление и растрескивание вызываются остаточными напряжениями, возникающими при закалке.

Величина напряжений значительно уменьшается при закалке в 2-х средах и ступенчатой закалке.

Закалка в 2-х средах осуществляется следующим образом:

После нагрева изделие погружается на определенное время в воду, в результате чего достигается быстрое прохождение температурного района минимальной устойчивости аустенита, а затем переносится в более мягкую среду, обычно в масло.

При ступенчатой закалке изделие, нагретое до температуры закалки, переносят в жидкую среду, имеющую температуру на 50-100⁰С больше мартенситной точкиМн, выдерживают недолго, чтобы выровнять температуру по сечению, а затем окончательно охлаждают на спокойном воздухе. Такой способ охлаждения дает возможность получать мартенсит в легированных сталях с достаточно высокой устойчивостью переохлажденного аустенита в районе температур перлитного превращения.