Закаливаемость и прокаливаемость

Закаливаемость Под закаливаемостью понимают способ-ть стали приобретать высокую тверд-ть после закалки. Такая способ-ть зависит от содержанияС в стали: чем больше С, тем выше тверд-ть. Объясняется это тем, что с повышением содержанияС увелич-ся число атомов, насильственно удерживаемых при закалке в атомной решетке Fe. Иными словами, увелич-ся степень пересыщения тв.р-ра С в Fe. В рез-те возрастают внутрнапряжя, что, способствует увеличению числа дислокаций(дефекты кристалл-ого строения, представляющие собой линии, вдоль и вблизи кот-х нарушено характерное для кристалла правильное расположение атомных пл-ей.)и возникновению блочной стр-ры.

Если в углеродистой стали C< 0,3% (сталь 20, Ст3), то сталь уже не закалится. Для того чтобы понять это, следует вспомнить, что образование мартенситной стр-ры связано с перестройкой атомной решетки Fe из ГЦК в ОЦК. Т, при кот-ой происходит такая перестройка, зависит от содержания С. Роль С сводится к тому, что атомы его, находясь в решетке Fe, препятствуют перегруппировке атомов, кот-ая необходима для перестройки решетки. Чем большеС, тем ниже будет t, при кот-ой произойдет перестройка, т. е. образуется мартенситная стр-ра.

Прокаливаемость стали. Под прокаливаемостью понимают глубину проникновения закаленной зоны, т. е. св-во стали закаливаться на опр-ую глубину от пов-ти. Если, например, сверло диаметром 50 мм, изготовленное из инструментальной углеродистой стали, закалить в воде, а затем замерить твердость его в поперечном сечении, то окажется, что во внутренней зоне, расположенной вдоль оси сверла (сердцевине), твердость будет почти такой же, как до закалки, в то время как в наружной зоне, расположенной у поверхности, твердость резко повысится. Проверив затем микростр-ру, можно будет убедиться, что в сердцевине она будет перлитного типа, а у поверхности — мартенситного. Несквозная закалка объясняется неравномерным охлаждением детали при закалке: пов-ть всегда охлаждается быстрее, чем сердцевина. Неравномерность охлаждения вызывается различными условиями теплоотвода у пов-ти и в сердцевине. При погружении раскаленной детали в закалочную среду пов-ть, соприкасаясь с холодной жидкостью, охлаждается с большой скоростью, в то время как отвод теплоты от сердцевины затруднен толщей горячего Ме, и потому она охлаждается медленно. В рез-те скорость охлаждения пов-ти оказывается выше критической, и пов-сть закаливается, а скорость охлаждения сердцевины получается ниже критической, и последняя не закаливается.

Глубина проникновения закаленной зоны, т. е. прокаливаемость, зависит главным образом от хим состава стали. С повышением Суглерода до 0,8% прокаливаемость повышается. Дальнейшее повышение несколько снижает прокаливаемость.За исключением Co все лег-щие эл-ты, растворенные вА, затрудняют его распад и, следовательно, уменьшают критическую скорость закалки. В рез-те увеличивается прокаливаемость.Для улучшения прокаливаемости в сталь вводят Mn, Cr, Ni, Moи др. Особенно эффективно действует комплексное лег-ие, при кот-ом полезное влияние отдельных эл-ов на прокаливаемость взаимно усиливается. Те лег-ие эл-ты, коn-ые с C могут давать хим соединения в виде карбидов (W, V, Ti.), повышают прокаливаемость только в том случае, если они при tзакалки оказываются растворенными в A. Если же они будут оставаться в составе карбидов, то прокаливаемость снижается. В связи с этим с целью наиболее полного растворения карбидов и повышения благодаря этому прокаливаемости иногда значительно увеличивают t нагрева при закалке.

В ыводs:1) при использовании лег-ых сталей можно получить сквозную прокал-сть в деталях большого сечения, кот-ые невозможно закалить насквозь при изготовлении их из углеродистой стали;2) применение лег-ой стали вместо углеродистой позволяет снизить скорость охлаждения, необходимую для закалки, и использовать в качестве охладителя взамен воды — масло. В рез-те снижаются закалочные напряжения, уменьш-ся коробление и опасность образования трещин.

Влияние легирующих элементов на превращение при термообработке.

Влияние легирующих элементов на превращение перлита в аустенит.

Лег-щие элем-ты раствор-ся в А, образуя тв.р-ры замещения. Легир-ые стали требуют более высокихt нагрева и более длительной выдержки для получения однородногоА, в кот-ом раствор-ся карбиды легир-их элем-ов.Малая склонность к росту аустенитного зерна – технолог-ое преимущество легиров-ых сталей. Все лег-щие элем-ы снижают склонность аустенитного зерна к росту, кроме марганца и бора. Элем-ты, не образующие карбидов (Si, Co, Cu, Ni), слабо влияют на рост зерна. Карбидообразующие элементы (Cr, Mo, W, V, Ti) сильно измельчают зерно.

Влияние легирующих элементов на превращение переохлажденного аустенита.

Элем-ты, кот-ые раствор-ся в Ф и Ц (Co, Si, Al, Cu, Ni), оказывают только колич-ое влияние на пр-ссы превращения. Карбидообразующие элементы (Cr, Mo, W, V, Ti) вносят и качественные изменения в превращения. При разных t они по разному влияют на скорость распадаА: при t700-500^oС — замедляют превращение в перлитной области, при t500-400^oС (образование троостита) – очень сильно замедляют превращение, при t 400…300^oС (промежуточное превращение) – замедляет превращение А в бейнит, но меньше, чем образ-ие троостита. Т макс-ой устойч-тиА зависит от карбидообразующего элемента: Cr – 400-500^oС, W – 500-550^oС, Mo – 550-575^oС, V – 575-600^oС. Время макс-ой устойч-ти при заданной t возрастает с увелич-ем степени легированности. Важным яв-ся замедление скорости распада. Это способ-ет более глубокой прокал-ости и переохл-июА до интервала мартенситного превращения при более медленном охлаждении. Увелич-ют прокалив-остьCr, Ni, Mo, Mn, особенно при совместном легировании