Способы закалки металлов. Технологические разновидности и дефекты, возникающие при закалке

       Обычно температура изотермического распада аустенита лежит в интервале 250—350° С. В результате изотермической закалки с распадом аустенита в этом районе температур сталь обладает меньшей твердостью чем при других способах закалки, но обычно повышенной вязкостью.

       Продолжительность выдержки в закалочной среде определяется временем превращения аустенита при данной температуре (ее находят по

диаграмме изотермического распада аустенита для данной стали). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

       2. Дефекты, возникающие при закалке

       Неправильно проведенная закалка может вызвать различные дефекты.

Наиболее  распространенные из них: недостаточная твердость, мягкие пятна, повышенная хрупкость, обезуглероживание и окисление поверхности, и наконец, коробление, деформации и трещины. 

     Рис. 2. Правильная (а) и неправильная (б) конструкции детали. 

        Деформация, коробление и трещины являются следствием внутренних напряжений, причину возникновения которых мы рассмотрели выше.

       Медленное охлаждение при закалке в районе мартенситного превращения — самый эффективный способ уменьшения напряжений и устранения дефектов этого вида. Мелкие детали, так же как и простые, но форме, без острых углов и резких переходов, менее склонны к короблению.                 Поэтому при конструировании придание детали технологичной формы является важным способом уменьшения этого вида дефекта.

       На рис. 2 приведены примеры правильного и неправильного конструирования деталей. Более сложные по форме детали, целесообразнее изготавливать из легированных, закаливаемых в масле сталей, чем из углеродистых, закаливаемых в воде.

       Недостаточная твердость закаленной детали, объясняется недогревом (низкая температура в печи, недостаточная выдержка при правильной температуре в печи) или недостаточно интенсивным охлаждением. В первом случае мартенсит не обладает достаточной твердостью (не содержит достаточно углерода); во втором не переохлаждается до мартенситного превращения, и структура полностью или частично состоит из продуктов перлитного распада аустенита (тростит, сорбит).

       Повышение температуры печи или удлинение выдержки в первом случае устраняет пониженную твердость закаленных деталей. Во втором случае следует применять более интенсивное охлаждение, т. е. во время закалки энергично перемещать деталь в закалочной жидкости или применять вместо простой воды соленую или подкисленную.

       Образование мягких пятен также является следствием недостаточного прогрева или недостаточно интенсивного охлаждения. Методы устранения — те же, какие указаны выше.

       Иногда мягкие пятна появляются из-за неоднородности исходной структуры, например скоплений феррита. В этих местах при нагреве до температуры закалки может сохраниться феррит или получиться аустенит с недостаточной концентрацией углерода. Естественно, что в этих местах даже при правильно проведенной закалке твердость недостаточная.          Предварительная терметическая обработка (нормализация), создающая более однородную структуру, устраняет этот дефект.

       Повышенная хрупкость — дефект, обычно появляющийся в результате закалки от излишне высоких температур (более высоких, чем это требуется), при которых произошел значительный рост зерен аустенита. Дефект обнаруживается механическими испытаниями по излому, или по микроструктуре. Устраняют дефект повторной закалкой от нормальных для данной стали температур.

       Окисление и обезуглероживание поверхности часто происходит при нагреве в пламенных или электрических печах без контролируемой атмосферы. Поэтому дают припуск на шлифование, что удорожает и усложняет технологию изготовления термически обрабатываемых деталей. Контролируемая искусственная атмосфера в термических печах является радикальным способом устранения или уменьшения этого дефекта. Нагрев в солях также способствует уменьшению окисления и обезуглероживания.

       Поверхностная закалка позволяет  избежать многих из указанных  выше дефектов. Закалка обеспечивает  высокую твердость поверхностного слоя изделия и сохраняет вязкость его внутренних слоев, что способствует повышению общей прочности за счет увеличения предела усталости.

       В настоящее время применяют  различные способы поверхностной  закалки: закалки с нагревом  токами высокой частоты, нагревом газовой горелкой, контактным электронагревом, лазерным нагревом, индукционным нагревом др.

       При нагреве токами высокой  частоты поверхность изделия  остается почти не окисленной, что является большим преимуществом  этого вида закалки.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

       Приложение 

Критические точки обозначаются буквой А.

 Рис. 3 Стальной» участок диаграммы  железо — углерод

       Нижняя критическая точка, обозначаемая А₁  лежит на линии PSK и соответствует превращению аустенит ↔ перлит. Верхняя критическая точка Аз лежит на линии GSE и соответствует началу выпадения или концу растворения феррита в доэвтектоидных сталях или цементита (вторичного) в заэвтектоидных сталях.

       Чтобы отличить критическую точку при нагреве от критической точки

при охлаждении, рядом с буквой А ставят букву с в первом случае r —

во втором.

       Следовательно, критическая точка превращения аустенита в перлит обозначается Аг, а перлита в аустенит — Ас; начало выделения феррита из аустенита обозначается Аг₃ ; конец растворения феррита в аустените — Ас₃. Начало выделения вторичного цементита из аустенита обозначается  также Аг₃ , а конец; растворения вторичного цементита в аустените — Ас₃.

Список  используемых источников 
 

1. Гуляев  А.П. «Металловедение». Москва. «Металлургия», 1977.
2. Жадан В.Т., Полухин П.И. и др. «Материаловедение и технология материалов». Москва. «Металлургия», 1994.