Закаливаемость и прокаливаемость

Закаливаемость – это способность стали к повышению твердости в результате закалки. Это свойство зависит только от содержания в стали углерода. Стали, содержащие менее 0,30...0,35% С, не закаливаются, т.к. в этих сталях невозможно получить полностью мартенситную структуру. Стали закаливаются только при содержании более0,35 % С.

Прокаливаемость – это технологическое свойство стали. Под прокаливаемостью понимают глубину проникновения закаленной зоны. Прокаливаемость связана с тем, что изделия, особенно достаточно крупных размеров, охлаждаются при закалке неравномерно: быстро на поверхности и замедленно – в центре. Закалится только та часть изделия, которая охлаждается при закалке со скоростью больше критической. Остальная зона не закалится. За глубину прокаливаемости принимают расстояние от поверхности до точки глубины, где структура состоит на 50% из мартенсита и на 50% из троостита. Эту структуру называют полумартенситной. Практически, полумартенситную структуру оценивают по твердости, по графикам, приведенным в специальной литературе.

Прокаливаемость – важнейшее свойство, определяющее в значительной мере надежность и долговечность деталей в эксплуатации.

Прокаливаемость зависит главным образом от величины критической скорости закалки: чем она меньше, тем прокаливаемость выше, а это, в свою очередь, в основном, зависит от химического состава стали, массы изделия, охлаждающей среды.

Способы закалки

1 Закалка в одном охладителе. Состоит в том, что изделие после аустенитизации быстро переносят в какую-либо среду (воду, растворы солей в воде, минеральное масло, металлические плиты). Это наиболее широко применяемый способ.

2 Закалка в двух средах (прерывистая). Применяется с целью увеличения прокаливаемости и снижения остаточных напряжений. После аустенитизации изделие переносят обычно в быстро охлаждающую среду (например, в воду), а затем – в менее резко охлаждающую среду (обычно в масло), с таким расчетом, чтобы мартенситное превращение протекло в условиях меньших скоростей охлаждения.

3 Закалка изотермическая, или закалка на бейнит. В этом случае после аустенитизации изделие переносят в среду, температура которой несколько выше точки М_Н, и выдерживают до полного распада аустенита. При этом образуется нижний бейнит. Это обеспечивает легированным сталям высокую прочность при достаточной вязкости. В качестве охлаждающей среды при этом способе закалки применяют расплавленные соли в интервале температур 150…500 ⁰С (например, 55% КNО₃ + 45% NaNO₂) или расплавленные щелочи (20% NaОН + 80% КОН).

Охлаждение деталей в расплавах щелочи исключает окисление поверхности, которая приобретает светло-серый цвет. Такую закалку называют светлой.

4 Закалка ступенчатая. Отличается от изотермической тем, что выдержку выше М_Н проводят не до полного распада аустенита, а меньше, в пределах времени инкубационного периода. Благодаря этой выдержке выравнивается температура изделия, и образуются меньшие остаточные напряжения. После выдержки детали охлаждают на воздухе. Изотермическая выдержка при ступенчатой закалке производится в тех же средах, что и изотермическая закалка.

5 Закалка с самоотпуском предусматривает отпуск (нагрев закаленной части детали) за счет тепла внутренних слоев. Такую закалку применяют для таких инструментов, как зубило, кувалды, слесарные молотки, т.е. детали, которые должны в сердцевине иметь более низкую твердость и вязкость, чем в поверхностных слоях.