Закалочные среды

Для успешного проведения термической обработки большое значение имеет правильный выбор закалочной среды.

Наиболее распространенными закалочными средами являются вода, 5-10% водный раствор NaOH или NaCl, минеральное масло, а также расплавы солей с низкой температурой плавления.

При закалке стали требуется быстро охладить аустенит при температурах наименьшей его устойчивости, т.е. при 650-550⁰С до Мн. В зоне температур мартенситного превращения, т.е. ниже 300⁰С, наоборот выгоднее применять замедленное охлаждение, чтобы образующиеся структурные напряжения успели выровняться. Твердость образовавшегося мартенсита при выдержке ниже Мн практически не снижается.

Данные о скоростях охлаждения и наиболее распространенных закалочных средах приводим в таблице.

Скорость охлаждения в различных закалочных средах (по С. С. Штейнбергу).

№№	Закалочная среда	Скорость охлаждения в º/с в интервале температур
650-550^0 С	300-200^0С
	Вода при 18^0С
	Вода при 50^0С
	Вода при 74^0С
	10% р-р в воде при 18^0С
	10% р-р в воде при 18^0С
	Эмульсия масла в воде
	Мыльная вода
	Минеральное масло

Из данных таблицы видно, что идеальной закалочной среды, которая удовлетворяла бы всем условиям, нет. Раствор NaOH или NaCl в воде и вода выгодны при охлаждении в зоне температур 650-550, но они могут вызвать внутренние напряжения, коробление и трещины при охлаждении в зоне температур ниже Мн, т.е. 300-200, вследствие того, что быстро охлаждают в этом интервале температур.

Масло, наоборот, невыгодно в зоне температур 650-550⁰С и очень выгодно, вследствие умеренного охлаждения, в зоне мартенситного превращения, т.е. ниже 300-200⁰С.

При закалке в масле образуется паровая рубашка, препятствующая теплопередаче. Так как вследствие вязкости закалочной среды паровая рубашка медленно устраняется, то и охлаждение протекает медленно.

В воде паровая рубашка разрывается легче. Отработанная вода закаливает сильнее, чем свежая, в которой растворенные газы вызывают образование паро-газовой рубашки вокруг деталей.

Еще быстрее охлаждение идет в растворе NaOH. Частички едкого Na, попадая на раскаленный металл, взрывается и разрывает паровую рубашку. Это преимущество растворов едкого Na обеспечивает их широкое применение для закалки простых среднеуглеродистых сталей. Наибольшая скорость охлаждения достигается при закалке стали в потоке сжатого холодного [защитного] газа.

В качестве охлаждающей среды при ступенчатой и изотермической закалке чаще применяют расплавленные соли в интервале температур 150-500⁰С, например, 55% KNO₃ и 45% NaNO₂ (или NaNO₃), а также расплавленные щелочи (20% NaOH и 80% КОН). Чем ниже температура соли (щелочи), тем выше скорость охлаждения в ней. Поскольку расплавленные соли охлаждаются только вследствие теплоотдачи, то охлаждающая способность их возрастает при перемешивании. Добавление воды (3-5%) в расплавы едких щелочей, при погружении в них нагретого для закалки изделия, вызывает кипение и увеличение скорости охлаждения в области температур перлитного превращения. Скорость охлаждения возрастает при 400-450⁰С в 4 – 5 раз, а при 300⁰С – в 2 раза.

Охлаждение в расплавах едких щелочей, если предварительно детали охладились в жидких солях, не вызывающих окисления, позволяет получить чистую поверхность светло-серого цвета. Закалку по этому способу называют светлой.

Дата добавления: 2014-01-07