Закалка. 1. Выбор температуры нагрева под закалку

1. Выбор температуры нагрева под закалку

Доэвтектоидные стали под закалку следует нагревать до однородного аустенитного состояния. Оно достигается за сравнительно короткий отрезок времени, если температура нагрева находится на 30—50^оС выше температуры Ас₃. Температура Ас₃, при которой в реальных условиях нагрева произойдет полная замена феррита на аустенит, зависит от скорости нагрева (рисунок 1). Чем выше скорость нагрева, тем больше разность между Ас₃ и А₃. При медленном печном нагреве она небольшая. Поэтому температуру нагрева под закалку доэвтектоидных сталей назначают на 30 – 50^оС выше равновесной А_3, которую, в свою очередь, находят на диаграмме состояния железо – углерод, на пересечении концентрации углерода в стали с линией GS (рисунок 2).

Рисунок 1 – Влияние температуры и скорости нагрева на превращение перлита в аустенит

В заводской практике критические температуры используемых сталей определяют по справочникам, а в случае необходимости уточняют с помощью термического анализа.

Рисунок 2 - Часть диаграммы ЖЕЛЕЗО–УГЛЕРОД, используемая для выбора температуры нагрева при термообработке углеродистых сталей.

Заштрихованная область на диаграмме показывает рекомендуемые температуры нагрева под закалку. Для сталей доэвтектоидных температура нагрева на 20-30°С выше линии Ас_з т.е. находится в области аустенита. Сталь марки 40 (0,4%С) нагревается до температуры t₁ , сталь марки У8 (0,8%С) нагревается до температуры t_2.

2. Период нагрева

Время нагрева можно рассчитывать или воспользоваться справочными данными (таблица 1).

Таблица 1 – Время нагрева плоских стальных деталей

Нагревательный аппарат	Температура нагрева, °С	Время нагрева на 1мм толщины детали, сек.
углеродистая сталь	легированная сталь
Пламенная печь	800-900	60-70	65-80
Электропечь	720-820	60-65	70-75
820-880	50-55	60-65
Соляная ванна	770-820	12-14	18-20

3. Период выдержки при заданной температуре

Время выдержки необходимо для равномерного распределения температуры по всему сечению образца (прогрев детали) и для завершения структурных превращений. Оно определяется расчетом или берется из соответствующих справочников. Для образцов, используемых в данной работе, можно принять время выдержки из расчета 1 мин на 1мм толщины детали.

4. Период охлаждения

Главнейший фактор этого периода - скорость охлаждения детали. В зависимости от скорости охлаждения аустенит может превращаться в различные структуры. На рисунке 3 изображена диаграмма изотермического превращения переохлажденного аустенита (изображен общий случай). А – аустенит, П – перлит. V₁, V₂, V₃, V₄, V_К – скорости охлаждения, град/сек. М_Н – температура начала мартенситного превращения.

У сталей углеродистых с уменьшением скорости охлаждения получается более равновесная структура и меньше твердость. Например, при скорости V₁ образуется структура крупнопластинчатого перлита, при скорости V₂ более дисперсная структура перлита (и более твердая). Чтобы получить структуру мартенсита (обладающую наибольшей твердостью) необходима скорость охлаждения V_К (критическая скорость) или еще более высокая V₄.Для углеродистых сталей она равна примерно 500 ^оС/с.

Рисунок 3 – Диаграмма изотермического превращения переохлажденного аустенита эвтектоидной стали.

Для углеродистых сталей для получения мартенситной структуры необходима скорость охлаждения, не менее 500⁰С/сек. Скорость охлаждения зависит от разности температур, от соотношения площади поверхности детали к её объёму, от теплофизических свойств охлаждающей среды и материала детали и некоторых других факторов.

Таблица 2 – Скорости охлаждения в различных средах

Охлаждающая среда	Скорость охлаждения в интервале температур, °С/сек
550-650°С	200-220°С
Вода при 18°С
Вода при 20°С
Раствор в воде 18% NaCl
Раствор в воде 20% Na2CО3
Машинное масло
Спокойный воздух

Дата добавления: 2015-07-07