Диаграмма изотермических превращений переохлажденного аустенита эвтектоидной стали

Режим охлаждения должен также обеспечить необходимую глубину закаленного слоя.

Оптимальный режим охлаждения: максимальная скорость охлаждения в интервале температур А₁ – M_Н, для предотвращения распада переохлажденного аустенита в области перлитного превращения, и минимальная скорость охлаждения в интервале температур мартенситного превращения M_Н – M_К, с целью снижения остаточных напряжений и возможности образования трещин. Очень медленное охлаждение может привести к частичному отпуску мартенсита и увеличению количества аустенита остаточного, а следовательно к снижению твердости.

В качестве охлаждающих сред при закалке используют воду при различных температурах, технические масла, растворы солей и щелочей, расплавленные металлы.

24.Закалка её разновидности. Закаливаемость. Прокаливаемость.

Закаливаемость – способность стали приобретать высокую твердость при закалке.Закаливаемость определяется содержанием углерода. Стали с содержанием углерода менее 0,20 % не закаливаются.

Прокаливаемость – способность получать закаленный слой с мартенситной и троосто-мартенситной структурой, обладающей высокой твердостью, на определенную глубину.За глубину закаленной зоны принимают расстояние от поверхности до середины слоя, где в структуре одинаковые объемы мартенсита и троостита.Чем меньше критическая скорость закалки, тем выше прокаливаемость. Укрупнение зерен повышает прокаливаемость.Если скорость охлаждения в сердцевине изделия превышает критическую то сталь имеет сквозную прокаливаемость.Нерастворимые частицы и неоднородность аустенита уменьшают прокаливаемость.Характеристикой прокаливаемости является критический диаметр.Критический диаметр – максимальное сечение, прокаливающееся в данном охладителе на глубину, равную радиусу изделия.

1. Закалка в одном охладителе (V₁).

· Нагретую до нужной температуры деталь переносят в охладитель и полностью охлаждают.

Основной недостаток – значительные закалочные напряжения.

2. Закалка в двух сферах или прерывистая (V₂).

Нагретое изделие предварительно охлаждают в более резком охладителе (вода) до температуры ~ 300⁰C и затем переносят в более мягкий охладитель (масло).Применяется в основном для закалки инструментов.Недостаток: сложность определения момента переноса изделия из одной среды в другую.

3. Ступенчатая закалка (V₃).

Нагретое до требуемой температуры изделие помещают в охлаждающую среду, температура которой на 30 – 50^oС выше точки М_Н и выдерживают в течении времени, необходимого для выравнивания температуры по всему сечению. Время изотермической выдержки не превышает периода устойчивости аустенита при заданной температуре.В качестве охлаждающей среды используют расплавленные соли или металлы. После изотермической выдержки деталь охлаждают с невысокой скоростью.

4. Изотермическая закалка (V₄).

Отличается от ступенчатой закалки продолжительностью выдержки при температуре выше М_Н, в области промежуточного превращения. Изотермическая выдержка обеспечивает полное превращение переохлажденного аустенита в бейнит.При промежуточном превращении легированных сталей кроме бейнита в структуре сохраняется аустенит остаточный. Образовавшаяся структура характеризуется сочетанием высокой прочности, пластичности и вязкости. Вместе с этим снижается деформация из-за закалочных напряжений, уменьшаются и фазовые напряжения.В качестве охлаждающей среды используют расплавленные соли и щелочи.Применяются для легированных сталей.

5. Закалка с самоотпуском.

Нагретые изделия помещают в охлаждающую среду и выдерживают до неполного охлаждения. После извлечения изделия, его поверхностные слои повторно нагреваются за счет внутренней теплоты до требуемой температуры, то есть осуществляется самоотпуск. Применяется для изделий, которые должны сочетать высокую твердость на поверхности и высокую вязкость в сердцевине (инструменты ударного действия: мототки, зубила).

25.Термообработка деталей после закалки: обработка холодом, отпуск.

Отпуск является окончательной термической обработкой.Целью отпуска является повышение вязкости и пластичности, снижение твердости и уменьшение внутренних напряжений закаленных сталей.Различают три вида отпуска:1. Низкий отпуск с температурой нагрева Т_н = 150…300^oС.В результате его проведения частично снимаются закалочные напряжения. Получают структуру – мартенсит отпуска. Проводят для инструментальных сталей; после закалки токами высокой частоты; после цементации.2. Средний отпуск с температурой нагрева Т_н = 300…450^oС.Получают структуру – троостит отпуска, сочетающую высокую твердость 40…45HRC c хорошей упругостью и вязкостью.3. Высокий отпуск с температурой нагрева Т_н = 450…650^oС..Получают структуру, сочетающую достаточно высокую твердость и повышенную ударную вязкость (оптимальное сочетание свойств) – сорбит отпуска.Используется для деталей машин, испытывающих ударные нагрузки. Обработка холодом Высокоуглеродистыеи многие легированные стали имеют температуру конца мартенситного превращения (М_к) ниже 0^oС. Поэтому в структуре стали после закалки наблюдается значительное количество остаточного аустенита, который снижает твердость изделия, а также ухудшает магнитные характеристики. Для устранения аустенита остаточного проводят дополнительное охлаждение детали в области отрицательных температур, до температуры ниже т. М_к (- 80^oС). Обычно для этого используют сухой лед.Обработку холодом необходимо проводить сразу после закалки, чтобы не допустить стабилизации аустенита..сле обработки холодом сталь подвергают низкому отпуску, так как обработка холодом не снижает внутренних напряжений.Обработке холодом подвергают детали шарикоподшипников, точных механизмов, измерительные инструменты.