Нагрев и охлаждение при закалке сталей

Сквозной нагрев под закалку

Превращения в стали при нагревании описаны в Образовании аустенита при нагревании. Температуры нагрева под закалку углеродистых сталей можно выбрать по диаграмме состояния.

Доэвтектоидные стали закаливают с температур, превышающих точку А3 на 30 — 50 °С. Наследственно мелкозернистая сталь допускает более высокий нагрев. При перегреве наследственно крупнозернистой стали закалка дает структуру крупноигольчатого мартенсита.

При закалке с температур в интервале А1 — А3 (неполная закалка) наряду с мартенситом остается избыточный феррит, который сильно снижает твердость закаленной стали и ухудшает механические свойства после отпуска.


Интервал температур нагрева под закалку углеродистых сталей

Интервал температур нагрева под закалку углеродистых сталей


Заэвтектоидные стали закаливают с температур, превышающих точку А1 на 35 — 60 °С. При закалке с температур в интервале А1 — Аст в заэвтектоидных сталях наряду с мартенситом имеется вторичный цементит, который повышает износостойкость инструмента.

Нагрев до температур выше Аст вреден, так как твердость при этом не возрастает, но зато укрупняется аустенитное зерно, усиливается обезуглероживание поверхности и растут закалочные напряжения. При нагреве выше Аст твердость закаленной стали получается даже несколько ниже из-за растворения твердых цементитных частиц и повышения количества остаточного аустенита.

Температура нагрева под закалку большинства конструкционных и инструментальных легированных сталей находится в пределах 800 — 8809 °С (для каждой марки стали экспериментально подбирают свой более узкий интервал закалочных температур).

Стали с большим содержанием карбидообразующих элементов (W, V, Cr) закаливают с более высоких температур, иногда близких к солидусу, чтобы перевести в аустенит большое количество труднорастворимых карбидов. Например, быстрорежущие стали типа Р9 и Р18 закаливают с температур 1250 — 1300 °С, а штамповые типа ЗХ2В8Ф — с 1050 — 1100 °С.

Продолжительность выдержки при температуре нагрева должна быть такой, чтобы прошла гомогенизация аустенита. Скорость нагрева желательно иметь максимальной для повышения производительности. При закалке с высоких температур некоторых высоколегированных сталей, например быстрорежущих, для уменьшения термических напряжений используют ступенчатый нагрев.

«Теория термической обработки металлов»,
И.И.Новиков

Охлаждение при закалке

Режим охлаждения при закалке должен прежде всего обеспечить необходимую глубину прокаливаемости. С другой стороны, режим охлаждения должен быть таким, чтобы не возникали сильные закалочные напряжения, приводящие к короблению изделия и образованию закалочных трещин. Закалочные напряжения складываются из термических и структурных напряжений. При закалке всегда возникает перепад температур по сечению изделия. Разная величина термического сжатия наружных…

Способы закалки

Так как нет такой закаливающей среды, которая давала бы быстрое охлаждение в интервале температур 650 — 400 °С и медленное охлаждение выше и главным образом ниже этого интервала, то применяют различные способы закалки, обеспечивающие необходимый режим охлаждения. Закалка через воду в масло Закалка через воду в масло (закалка в двух средах): 1 — нормальный режим;…

Закалка с обработкой холодом

Во многих сталях мартенситный интервал (Мн — Мк) простирается до отрицательных температур (смотрите рисунок Зависимость температур). В этом случае в закаленной стали содержится остаточный аустенит, который можно дополнительно превратить в мартенсит, охлаждая изделие до температур ниже комнатной. По существу такая обработка холодом (предложена в 1937 г. А. П. Гуляевым) продолжает закалочное охлаждение, прерванное при комнатной…

Поверхностный нагрев под закалку

Многие изделия должны иметь высокую поверхностную твердость, высокую прочность поверхностного слоя и вязкую сердцевину. Такое сочетание свойств на поверхности и внутри изделия достигается поверхностной закалкой. Для поверхностной закалки стального изделия необходимо нагреть выше точки Аc3 только поверхностный слой заданной толщины. Этот нагрев должен совершаться быстро и интенсивно, чтобы сердцевина вследствие теплопроводности также не прогрелась до…

Прокаливаемость сталей

Прокаливаемость и критическая скорость охлаждения При закалке на мартенсит сталь должна охлаждаться с закалочной температуры так, чтобы аустенит, не успев претерпеть распад на ферритокарбидную смесь, переохладился ниже точки Мн. Для этого скорость охлаждения изделия должна быть выше критической. Критическая скорость охлаждения (критическая скорость закалки) — это минимальная скорость, при которой аустенит еще не распадается на…