Влияние на скоростта на охлаждане по време на закаляване върху структурата и свойствата на въглеродната стомана
Скорост на охлаждане, С/s
Температура на трансформация, С
Твърдост HB (средни данни)
Мартензитните трансформации на стоманата протичат в температурния диапазон Mn - Mk, които зависят от химичния състав на аустенита, неговата еднородност в състава и размера на зърната.
Мартензитът има игловидна микроструктура. В него се образуват трицентови ковалентни връзки Fe - C - Fe, които са почти с порядък по-здрави от механичните и са много твърди връзки, които позволяват малки еластични деформации.
Скоростите на охлаждане на стоманата в различни закалени стомани са показани в таблица 3.
Таблица3 Скорост на охлаждане на стомана в различни среди за закаляване
Скорост на охлаждане (0 C/s) в температурния диапазон
Вода при температура 0 С:
Емулсия на масло във вода
Вода, наситена с въглероден диоксид
10% воден разтвор (при 18 0 С):
5% разтвор на калиев перманганат
Маслото има незначителна охлаждаща способност при температури от 650-550 0 C, което може да доведе до частично разлагане на аустенита с образуването на феритно-циментитна смес.
Перлитът, сорбитът и трооститът, образувани при дифузионно разлагане на преохладен аустенит, са феритно-цементитни структури с ламеларна структура и се различават само по степента на дисперсност (Фигура 10).
Фигура 10 Микроструктура на евтектоидна стомана в зависимост от температурата на разлагане на аустенита. а) - троостит, разпад при 600 С, х15000; б) - перлит, разлагане при 700 С, х7500; в) - сорбитол, разлагане при 650 С, х7500
Колкото по-голямо е преохлаждането, толкова по-тънка е феритно-циментитната структура, т.е. толкова по-малка е стойността на междуплочното разстояние 0, равно на средната сума от дебелините на две феритни плочи ицементит и по-висока твърдост. Така за перлит 0 \u003d 0,6-1,0 микрона с твърдост HB = 180-250 kgf / mm 2, за сорбит 0 = 0,25-0,3 микрона с твърдост HB = 250-350 kgf / mm 2, за троостит 0 \u00 3d 0,1-0,15 микрона с твърдост HB \u003d 350-450 kgf / mm 2.
В практиката на термичната обработка се използват редица методи за предотвратяване на нежелано увеличаване на напреженията, възникващи по време на процеса на закаляване, и за получаване на необходимите механични свойства на стоманата.
Фигура 11 - Зависимостта на твърдостта на стоманата от съдържанието на въглерод в закалено и закалено състояние - след непълно и пълно закаляване: 1 - закалено състояние; 2-след непълно втвърдяване; 3- след пълно втвърдяване.
В практиката се използват и техники за закаляване съссамотемпериране, при които само част от продукта се охлажда в закаляващата среда, а топлината, задържана в останалата част след отстраняване от средата, предизвиква темпериране на охладената част. Такова втвърдяване осигурява необходимото неравномерно разпределение на твърдостта в някои продукти. Неравномерно втвърдяване се постига и чрез напръскване на част от продукта с втвърдяваща среда (струйно втвърдяване).