Закалка на мартенсит

Окончательная термообработка.

Окончательная термообработка – это обработка для готовых деталей. Она состоит из закалки на мартенсит с последующим отпуском.

 

Закалка на мартенсит.

Закалка на мартенсит заключается в нагреве доэвтектоидной стали выше т. Ас₃, на заэвтектоидной – выше Ас₁ на (30-50)⁰С, выдержке при этой температуре и дальнейшим охлаждением со скоростью ³ критической скорости закалки.

Целью закалки является получение мелкоугольчатого мартенсита и за счет этого получение максимальной твердости.

Критическую скорость охлаждения обеспечивает вода, в легированных сталях – масло.

Если закалка производится с нагрева стали до аустенитного состояния, то такая закалка называется полной закалкой, если в структуре стали после нагрева кроме аустенита присутствует феррит (в доэвтектоидных сталях) или цементит (в заэвтектоидных сталях), то такая закалка называется неполной закалкой.

Доэвтектоидные стали.

           Полная закалка                                Не полная закалка

 

Не полная закалка для доэвтектоидных сталей не производится из-за наличия в структуре закаленной стали феррита, который очень мягкий и пластичный.

Заэвтектоидные стали.

                       Полная закалка     Не полная закалка

Для заэвтектоидной стали не используется полная закалка. Цементит является самой твердой составляющей, поэтому при неполной закалке твердость будет выше, чем при полной.

Закаливаемость стали.

Способность стали принимать максимальную твердость при закалке называется закаливаемостью стали. Закаливаемость стали при заданной температуре зависит от содержания углерода.

Кривая закаливаемости стали.

 

Как видно из графика максимальной твердостью обладает сталь с содержанием углерода 0,6% (HRC 60). При дальнейшем росте содержание углерода твердость практически не меняется. Это связанно с появлением в структуре закаленной стали остаточного аустенита, который снижает твердость закаленной стали.

Появление остаточного аустенита в структуре закаленной стали можно объяснить с помощью мартенситных кривых.

Из рисунка видно, что в сталях с содержанием углерода от 0,6 до 0,8% конец мартенситных превращений находится ниже комнатной температуры. При охлаждении стали в воде, которая имеет комнатную температуру, полностью превращение аустенита в мартенсит не происходит, часть аустенита остается не превращенным в мартенсит. Такой аустенит называется остаточным. В этих сталях после закалки будет структура М_зак + А_ост.

В сталях содержащих углерода > 0,8% идет дальнейшее увеличение количества остаточного аустенита, который снижает твердость. Но в структуре стали при нагреве есть цементит, поэтому структура стали после закалки будет М_зак + Ц_II + А_ост.

 

Прокаливаемость стали.

Прокаливаемость – это способность стали воспринимать мартенситную структуру на определенную глубину от поверхности.

Для оценки прокаливаемости введено понятие критического диаметра прокаливания. Дкр – это максимальный диаметр стандартного образца после закалки которого в данной охлаждающей среде он прокаливается насквозь.

Наиболее сильно повышают прокаливаемость Cr, Ni, Mn, Mo.

У сталей углеродистых критический диаметр прокаливаемости не превышает 10-12мм. Легированные стали имеют критический диаметр прокаливаемости до 100-200мм в зависимости от количества легирующих элементов.