Закалка

Отжиг

Цель отжига:

1) разупрочнить сталь заготовок для лучшей обрабатываемости резанием и пластическим деформированием в процессе производства из них деталей и инструментов в механическом цехе;

2) исправить крупнозернистую структуру стали в результате ее перекристаллизации.

Наименьшими значениями твердости (НВ) и предела прочности (σ _в) обладают стали, структура которых состоит из феррита и (или) перлита.

Феррит и перлит стали образуются из аустенита в процессе замедленного охлаждения (вместе с печью) стальных заготовок.

Таким образом, температура нагрева заготовок при отжиге должна быть выбрана так, чтобы структура сталей этих заготовок перед охлаждением состояла из мелких зерен аустенита. Следовательно:

1) температура отжига заготовок из доэвтектоидных сталей: t_отж.=Ас3+(30…50)°C. Нагрев немного выше температуры Ас3 обеспечивает однофазную структуру сталей, состоящую из мелких зерен аустенита, и исключает рост этих зерен (см. рис.6.1);

2) отжига заготовок из заэвтектоидных сталей: t_отж.=Ас1+(50…70)°C. Нагрев немного выше температуры Ас1 обеспечивает двухфазную структуру стали, состоящую из мелких зерен аустенита и зерен цементита (вторичного) в небольшом количестве (см. рис.6.1).

Для получения структуры сталей, обеспечивающей наименьшие значения НВ и σ _в, т.е. феррита и (или) перлита, заготовки следует охлаждать замедленно (с печью) в соответствии с «С-образными» диаграммами для до – и заэвтектоидных сталей (см. рис.6.2 и 6.3).

Можно видеть, что структура отожженных сталей как по «С-образным» диаграммам (см. рис.6.2 и 6.3), так и по диаграмме «Fe-C» состоит:

1) доэвтектоидных сталей – из мелких зерен феррита и перлита, твердость сталей НВ<180 кгс/мм², σ _в <600 МПа;

2) заэвтектоидных сталей – из мелких зерен перлита и зерен цементита (вторичного), твердость 180…200HB, σ _в ~600…700 МПа.

Цель закалки – получить основную фазу закаленной стали – мартенсит (мелкопластинчатый).

Мартенсит – пересыщенный и поэтому неравновесный твердый раствор углерода в Fe _a. Твердость мартенсита тем больше, чем выше в нем концентрация углерода.

Мартенсит образуется, как известно, из аустенита в процессе достаточно быстрого охлаждения (например, в воде) деталей машин и инструментов. При этом пластина мартенсита возникает и растет в пределах аустенитного зерна. Поэтому мелким зернам аустенита соответствует мелкопластинчатый мартенсит с наиболее высоким уровнем прочностных свойств.

Таким образом, температура нагрева для закалки изделий должна быть выбрана так, чтобы структура их сталей перед охлаждением состояла из мелких зерен аустенита. В структуре заэвтектоидных сталей, из которых производят инструменты, целесообразно сохранить зерна цементита, твердость которых больше, чем твердость мартенсита.

Следовательно, температуры закалки изделий из доэвтектоидных и заэвтектоидных сталей должны быть такими же, как и при отжиге (см. рис.6.1):

1) температура закалки деталей машин и станков из доэвтектоидной стали: t_зак.=Ас3+(30…50)°C;

2) температура закалки инструментов из заэвтектоидной стали: t_зак.=Ас1+(50…70)°C.

Структура доэвтектоидной стали после быстрого охлаждения до цеховой температуры (20°С), т.е. в результате закалки – мартенсит (мелкопластинчатый) в соответствии с «С-образной» диаграммой для доэвтектоидных сталей (см. рис.6.2). Твердость изделия зависит от марки стали, т.е. от содержания углерода.

Структура заэвтектоидных сталей в результате закалки – мелкопластинчатый мартенсит, цементит вторичный и аустенит (остаточный) в соответствии с «С-образной» диаграммой для заэвтектоидных сталей (см. рис.6.3). Твердость инструментов после закалки высокая и составляет 62…64HRC.

Дата добавления: 2014-11-25