Справочник от Автор24
Найди эксперта для помощи в учебе
Найти эксперта
+2

Закаливаемость и прокаливаемость стали

Типы и способы закалки

Определение 1

Закалка – это способ термической обработки металла, который заключается в его нагреве выше критической точки с последующим охлаждением.

Материал, который подвергается закалке приобретает большую твердость, но при этом становится более хрупким, менее пластичным и менее вязким. Чтобы снизить хрупкость и увеличить пластичность после закалки с полиморфным превращением используется отпуск. В случае закалки без полиморфного превращения применяется старение. В таких изделиях, как японские катаны, закалке подвергается только режущая кромка меча. Закаленными слоями считаются только те, в которых содержится минимум 50 % мартенсита.

Типы закалки классифицируются по двум признакам:

  1. По полиморфному превращению. Согласно данному признаку закалка может быть с полиморфным превращением (сталь) и без полиморфного превращения (цветные металлы).
  2. По температуре нагрева. Согласно данному признаку закалка может быть полная и неполная. При полном нагреве материал нагревается на 30 - 50 градусов выше, чем линия GS эвтектоидной и доэвтектоидной стали, заэвтектоидная линия PSK в данном случае сталь приобретает структуру чистого аустенита и структуру аустенит + цементит. При неполной закалке нагрев осуществляется выше линии PSK, что способствует образованию избыточных фаз по окончании закалки. Такой вид закалки используется, как правило, для инструментальных сталей.

Существуют следующие способы закалки:

  1. Индукционная закалка - закалка токами высокой частоты.
  2. Закалка в одном охладителе, которая подразумевает погружение нагретой до определенной температуры деталь в закалочную жидкость, где она остается до полного охлаждения.
  3. Лазерная закалка. Данный вид закалки основан на локальном нагреве участка поверхности под действием излучения и ее последующим охлаждением со сверхкритической скоростью.
  4. Прерывистая закалка в двух средах, которая используется при закалке высокоуглеродистых сталей. Деталь сначала охлаждается в быстро охлаждающей среде, а затем в медленно охлаждающей.
  5. Изотермическая закалка, при которой сталь выдерживается в закалочной среде столько времени, сколько необходимо для изотермического превращения аустенита.
  6. Струйчатая закалка. Данный вид закалки заключается в обрызгивании детали струей воды.
  7. Ступенчатая закалка, при которой деталь охлаждается в среде, температура которой выше мартенситной точки.
«Закаливаемость и прокаливаемость стали» 👇
Помощь эксперта по теме работы
Найти эксперта
Решение задач от ИИ за 2 минуты
Решить задачу
Помощь с рефератом от нейросети
Написать ИИ

В результате неправильной закалки может возникать ряд дефектов. Самыми распространенными дефектами, которые возникают в результате закалки, являются: пережог (образование окислов), перегрев (образование крупнозернистой структуры, что увеличивает хрупкость стали), недостаточная твердость, обезуглероживание и окисление, коробление и появление трещин.

Прокаливаемость и закаливаемость стали

Определение 2

Закаливаемость стали – это способность стали увеличивать твердость при закалке.

Закаливаемость стали измеряется в единицах твердости и характеризует твердость правильно закаленной стали. Чем больше в стали содержится углерода, тем выше искажения решетки мартенсита и выше твердость. Легирующие составляющие стали практически никак не влияют ее закаливаемость.

Прокаливаемость стали представляет собой ее способность получать закаленный слой определенной глубины. Скорость охлаждения снижается от поверхности детали к ее центру, поэтому в случае большой толщины детали может оказаться, что в ее сердцевине скорость охлаждения меньше критической, как показано на рисунке ниже. В данном случае на мартенсит закалится только поверхностный слой, а сердцевина останется незакаленной и будет обладать мягкой ферритно-перлитной структурой.

<a href=Температура закалки. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ" />

Рисунок 1. Температура закалки. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Прокаливаемость является расстоянием от поверхности до того места, где в структуре присутствуют 50 % мартенсита и 50 % троостита. Твердость зоны троостита (полумартенситная зона) зависит от содержания в стали углерода (рисунок ниже).

Прокаливаемость. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Рисунок 2. Прокаливаемость. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Определение 3

Критический диаметр – это максимальный диаметр прутка в виде цилиндра, который прокаливается насквозь в определенной охлаждающей среде.

Прокаливаемость стали выражается в миллиметрах и зависит от состава стали - величина критической скорости закалки. Если увеличивается содержание углерода и легирующих элементов в стали, то критическая скорость закалки уменьшается, глубина прокаливаемости становится больше. Чем выше прокаливаемость стали, тем выше ее качество. При охлаждении в воде углеродистая сталь имеет максимальный критический диаметр около 10-15 миллиметров. Прокаливаемость зависит от содержания в стали легирующих элементов, которые затрудняют диффузионный распад аустенита, что способствует уменьшению критической скорости охлаждения в процессе закалки.

Прокаливаемость и закаливаемость сталей определяются опытным путем. Чтобы определить прокаливаемость используют метод торцевой закалки. Стандартный цилиндрический образец из стали сначала подвергается нагреву в печи, а затем переносится в специальную установку, в которой образец охлаждается струей воды под напором с торца. После полного охлаждения производится замер твердости от торца и строится кривая прокаливаемости. Величина прокаливаемости определяется по расстоянию торца до полумартенситной зоны (как показано на рисунке ниже), твердость которой заранее известна по экспериментальным данным и определяется, как правило, содержанием углерода.

Прокаливаемость. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Рисунок 3. Прокаливаемость. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Критический диаметр образцов простой формы, например, шара, параллелепипеда, цилиндра, может быть определен при помощи специальной номограммы, которая представлена на рисунке ниже.

Номограмма. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Рисунок 4. Номограмма. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

В данном случае исходная физическая характеристика - расстояние до полумартенситной зоны, которая получается в результате торцевой закалки. Оно откладывается по шкале вверху нанограммы. После этого от данной точки опускается перпендикуляр до линии идеального охлаждения, потом из нее проводится горизонтальная линия до пересечения с линией охлаждения на воздухе, в масле или в воде. Из полученных в результате этого точек опускаются перпендикуляры до шкал тел определенной формы, которые располагаются внизу номограммы.

Закаливаемости и прокаливаемости стали уделяется большое внимание при производстве различных марок стали. Высокий уровень данных характеристик значительной увеличивает надежность, устойчивость, износостойкость стальных элементов различных конструкций и деталей высокотехнологичного оборудования, что существенно увеличивается их максимальный срок эксплуатации.

Дата последнего обновления статьи: 15.03.2024
Получи помощь с рефератом от ИИ-шки
ИИ ответит за 2 минуты
Все самое важное и интересное в Telegram

Все сервисы Справочника в твоем телефоне! Просто напиши Боту, что ты ищешь и он быстро найдет нужную статью, лекцию или пособие для тебя!

Перейти в Telegram Bot