Закалка

Закалкой называется термическая обработка, при которой стали нагревают на 30—50° С выше линии GSE, выдерживают при этой температуре и быстро охлаждают в воде, масле или другой среде. Закалкой придают стали повышенную твердость и прочность.

В зависимости от скорости отъема тепла у нагретой до аустенитного состояния стали аустенит переходит в закалочные структуры с различными свойствами (мартенсит, троостит и сорбит).

Мартенсит — это самая твердая структура закалки, возникающая при быстром охлаждении стали. Если отъем тепла производят несколько медленнее, то получают структуру троостит, при которой твердость стали будет немного ниже. При еще более медленном охлаждении стали получают сорбитную структуру, твердость которой будет еще ниже. Быстрое охлаждение при закалке приводит к возникновению больших внутренних (закалочных) напряжений и хрупкости, которые могут вызвать коробление, разрывы и трещины. Чтобы не допустить больших напряжений, закаленные поковки (детали) подвергают отпуску.

Отпуском называется тепловая обработка закаленных поковок (деталей), при которой металл нагревают до температур ниже линии PSK (ниже зоны превращения в аустенитное состояние) и охлаждают на воздухе. Для снятия возникших при закалке внутренних напряжений применяют так называемый низкий отпуск с нагревом до 120—250° С. Для понижения твердости закаленной стали и увеличения ее пластичности применяют высокий отпуск путем нагрева закаленной поковки до 350—650° С. Так улучшают поковки из улучшаемых сталей, предварительно закаленных.

Температуры и соответствующие цвета побежалости приведены ниже

350—330° светло-серый 250° С красно-коричневый
320° С светло-голубой 240° С коричневый
300° С васильково-синий 230° С золотистый
280° С фиолетовый 220° С светло-желтый
260° С пурпурный соломенный

При ковке слесарного, кузнечного и другого инструмента зачастую применяют закалку и отпуск с одного нагрева. Такую операцию называют закалкой с самоотпуском.

В этом случае при закалке проводят неполное охлаждение поковки (детали), а вынимают ее из охладителя и следят за появлением на обработанной — гладкой (зачищенной абразивным кругом или режущим инструментом) поверхности цветов побежалости. При появлении заданного цвета побежалости деталь или поковку окончательно охлаждают в воде или масле.

«Свободная ковка», Я.С. Вишневецкий

Скорость, с которой можно нагревать металл

Скорость, с которой можно нагревать металл, является одним из важных элементов технологии свободной ковки, так как от нее зависит производительность, качество нагрева и качество поковок. Продолжительность нагрева, т. е. проникновение тепла (в тело) в толщу всей заготовки, зависит от теплопроводности металла, его теплоемкости, разности температур печного пространства и заготовки (так называемого перепада температуры), размеров и…

Продолжительность нагрева и форма заготовки

Форма заготовок тоже влияет на продолжительность нагрева. При равных объемах круглая заготовка нагревается быстрее прямоугольной или квадратной, так как у первой заготовки поверхность, воспринимающая тепло, больше. От того, как размещены заготовки на поду печи, время их нагрева также меняется. Если заготовки прямоугольного сечения уложены плотно одна к другой, то их поверхность, воспринимающая тепло, уменьшается, так…

Время нагрева заготовок большого сечения

Время нагрева заготовок большого сечения и слитков наиболее удобно и с достаточной точностью может быть определено по формуле Н. Н. Доброхотова T=αKd√-dr где Т — полное время нагрева, в ч; а — коэффициент, учитывающий расположение заготовок на поду печи; d — диаметр или толщина заготовки (слитка) в м; К — опытный коэффициент, равный 10 для…

Влияние характера пламени на качество нагрева металла

В зависимости от условий сжигания топлива в печи может быть образована окислительная, нейтральная или восстановительная атмосфера. Взаимодействие печной атмосферы с металлом нагреваемой заготовки происходит при высокой температуре и представляет собой сложный физикохимический процесс. Окисление металла. При окислительном пламени, полученном в результате сжигания топлива с избытком воздуха, свободный, не использованный для горения кислород, соединяясь с железом,…

Обезуглероживание металла

При нагреве металла под ковку, а также при термической обработке вместе с процессом окисления при высокой температуре происходит выгорание углерода (обезуглероживание) из поверхностного слоя заготовки. Сущность этого явления заключается в том, что от воздействия газов, входящих в состав окислительной печной атмосферы, под слоем окалины на поверхности металла выгорает часть углерода. Глубина обезуглероженного слоя обычно достигает…