Закалка с полиморфным и без полиморфного превращения.

Закалка – процесс термической обработки, заключающийся в нагреве до температуры выше критической и последующем быстром охлаждении, при котором образуется неравновесная структура. Закалка с полиморфным превращением–термическая обработка металлов и сплавов, при которой происходит мартенситное превращение высокотемпературной фазы. Эта закалка применима к металлам и сплавам, в которых при охлаждении перестраивается кристаллическая решетка. Если взять эвтектоидную сталь (0,8 % углерода) с перлитной мягкой структурой и нагреть ее выше точки Ас1, то перлит превратиться в аустенит. При этом в аустените будет растворено все то количество углерода, которое имеется в стали, т.е. 0,8 %. Быстрое охлаждение в воде препятствует диффузии углерода из аустенита и остается в нем после охлаждения. Кристаллическая решетка аустенита изменится при охлаждении, но весь имеющийся в стали углерод останется в новой решетке, и это придаст стали высокую твердость и износостойкость. Температура закалки для большинства для сталей определяется положением критических точек А1 и А3. Для углеродистых сталей температуру закалки можно определить по диаграмме «железо-цементит». При закалке с температур, лежащих в пределах между Ас1 и Ас3 (неполная закалка), в структуре доэвтектоидных сталей наряду с мартенситом сохраняется часть феррита, который снижает твердость в закаленном состоянии и ухудшает механические свойства после отпуска. Поэтому данные стали обычно нагревают до температур на 30-50 0С выше Ас3 (полная закалка). Для заэвтектоидных же сталей закалка с температур выше Ас1, но ниже Аст дает в структуре наличие избыточного цементита, что повышает твердость и износоустойчивость стали. Нагрев выше температуры Ас3, наоборот, ведет к снижению твердости из-за растворения избыточного цементита и увеличения остаточного аустенита, росту зерна аустенита, увеличению возможности возникновения больших закалочных напряжений и обезуглероживанию поверхностного слоя. Таким образом, оптимальной закалкой для доэвтектоидных сталей является закалка от температуры на 30-50 0С выше Ас3, а для заэвтектоидных - на 30-50 0С выше Ас1.

Закалка без полиморфного превращения применяется для сплавов, не испытывающих полиморфных превращений, но имеющих ограниченную растворимость одного компонента в другом. Если сплав, содержащий вторичные фазы, нагреть до температуры выше линии солидус, то увеличение растворимости приведет к растворению вторичных фаз. Если теперь такой твердый раствор быстро охладить, то выделение вторичных фаз образоваться не успеет, т.к. для этого требуется время на прохождение процесса диффузии, образование другой кристаллической решетки, границ раздела между фазами. В результате, при нормальной температуре пересыщенный метастабильный твердый раствор содержит избыток второго компонента. Такое изменение структуры изменяет свойства сплава, прочность может, как увеличиться, так и уменьшиться, а пластичность, как правило, увеличивается. Состояние металла после такой закалки является термодинамически неустойчивым. Самопроизвольно или под влиянием предварительного нагрева метастабильный твердый раствор начинает распадаться с выделением вторичной фазы, т.е. α_м®α+β_ІІ. Этот процесс называется старением. Таким образом, старение – это термообработка, которая проводится после закалки без полиморфного превращения, направленная на получение в сплаве более равновесной структуры и заданного уровня свойств.