Закалка

Отжиг

Виды термической обработки

Лекция 8. Технология термической обработки

К основным видам термообработки стали относятся отжиг, закалка, отпуск и нормализация.

Отжиг – вид термической обработки, в ходе которой металл подвергается медленному нагреву, выдержке и медленному охлаждению (чтобы избежать возникновение новых термических напряжений). Сплав получает равновесную структуру, снимаются внутренние напряжения. Отжиг вызывает разупрочнение и повышение пластичности. По назначению выделяют несколько видов отжига.

Диффузионный отжиг (см. 5.1) проводится при температуре (на ниже температуры линии солидус).

Рекристаллизационный отжиг (см. 3.3) осуществляется при температуре .

Отжиг для снятия внутренних напряжений используют после ковки, сварки, литья. Температура нагрева - .

Сфероидизирующий отжиг применяют в основном для инструментальных сталей.

В ходе проведения этого вида термообработки цементит перлита приобретает округлую форму, что улучшает обрабатываемость резанием и является подготовкой к закалке. Температура нагрева - .

Изотермический отжиг – вид отжига, при котором изделия после нагрева помещают в соляную ванну с температурой, обеспечивающей получение нужной структуры в соответствии с диаграммой изотермического распада аустенита (см. 7.3).

Закалка заключается в нагреве стали до температур, обеспечивающих получение аустенитной структуры, которая при быстром охлаждении превращается в мартенсит. Доэвтектоидные стали нагревают под закалку до температур на выше точки (полная закалка), а эвтектоидные и заэвтектоидные – выше точки (неполная закалка).

На практике используют несколько закалочных сред.

Вода обеспечивает высокую скорость охлаждения () и применяется для углеродистой и низколегированной сталей, имеющих высокую критическую скорость.

Водные растворы () обладают наиболее высокой охлаждающей способностью, т.к. их использование исключает образование «паровой рубашки», которая снижает закалочную способность чистой воды. Резкое охлаждение в воде и ее растворах способно привести к образованию закалочных дефектов: трещин, коробления и т.д.

Масло как закалочная среда обеспечивает небольшую скорость охлаждения () в мартенситном интервале температур, что уменьшает вероятность образования закалочных дефектов. Недостатками являются повышенная воспламеняемость и заметная стоимость. Масло применяется для закалки легированных сталей и мелких заготовок из легированной стали.

Воздух (скорость охлаждения ) является закалочной средой для высоколегированных сталей, имеющих низкую критическую скорость.

Существует несколько способов закалки. Наиболее простой – закалка в одном охладителе (1). Более сложные способы закалки используются (как правило, для легированных сталей) для предотвращения закалочных дефектов.

При закалке в двух средах (2) после нагрева изделие погружается в воду, в результате чего достигается быстрое прохождение температурного района минимальной устойчивости аустенита, а затем переносится в более мягкую охлаждающую среду, обычно масло.

При ступенчатой закалке (3) нагретое изделие переносят в жидкую среду, имеющую температуру на выше точки для закаливаемой стали, выдерживают некоторое время, необходимое для выравнивания температуры по сечению, а затем окончательно охлаждают на воздухе.

Изотермическая закалка (4) применяется, если желательно получить структуру нижнего бейнита. В этом случае изделие переносят в ванну с расплавленными солями, имеющими температуру на выше точки начала мартенситного превращения, выдерживают при этой температуре до завершения превращения аустенита в бейнит и охлаждают на воздухе.

Для устранения остаточного аустенита (см. 7.3) высокоуглеродистые и многие легированные стали сразу же после закалки подвергают охлаждению в область отрицательных температур.

Способность той или иной марки стали принимать закалку характеризуют два свойства:

· закаливаемость – способность стали повышать твердость в результате закалки. Она положительно коррелирует с содержанием углерода. Эффект закаливания заметен при содержании и выше;

· прокаливаемость – способность стали получать слой с мартенситной или полумартенситной структурой (мартенсита и тростита) на определенную глубину. Чем меньше критическая скорость закалки, тем выше прокаливаемость стали. Легированные () стали имеют меньшую критическую скорость и, соответственно, прокаливаются на большую глубину, чем углеродистые. Снижают прокаливаемость , наличие нерастворимых частиц (карбидов, оксидов), а также уменьшение зерна стали.

Для машиностроительных деталей, работающих на растяжение, а также пружин и рессор требуется, чтобы после закалки структура по всему сечению состояла из мартенсита. Это обеспечивает однородную структуру и высокие свойства после отпуска. Для деталей машин, работающих на изгиб и кручение, прокаливаемость должна составлять половину сечения детали.

Дата добавления: 2014-01-05