Всего на сайте:
210 тыс. 306 статей

Главная | Химия

Закаливаемость и прокаливаемость  Просмотрен 827

Рассматривая основные виды термической обработки, необходимо обратить внимание на такие характеристики как закаливаемость и прокаливаемость.

Закаливаемость - это способность стали повышать твердость при закале.

После закалки структура - мартенсит. Твердость мартенсита зависит от содержания углерода. Чем больше мартенсит пересыщен углеродом, тем выше его твердость. На рис. 3.23 представлена зависимость твёрдости полумартенситной зоны (50% мартенсита+50% троостита) от содержания углерода. Таким образом, закаливаемость зависит от содержания углерода.

Рис. 3.23. Твёрдость полумартенситной зоны в зависимости от содержания углерода

 

Легирующие элементы на закаливаемость практически не влияют.

Под прокаливаемостью понимают способность стали закаливаться на определенную глубину. В процессе закалки максимальная скорость охлаждения достигается на поверхности детали. По мере удаления от поверхности скорость охлаждения уменьшается.

Прокаливаемость определяется критической скоростью охлаждения VKP, зависящей от состава стали (рис. 3.24).

Если действительная скорость охлаждения в сердцевине изделия меньше критической скорости, то деталь прокалится только на определённую глубину и прокаливаемость будет несквозной (случай I, II на рис. 3.24). Если действительная скорость охлаждения в сердцевине изделия равна или больше критической скорости Vкр (случай III на рис. 3.24), то изделие получит мартенситную структуру по всему сечению и, следовательно, будет иметь место полная (сквозная) прокаливаемость.

Рис. 3.24. Зависимость прокаливаемости стали от критической скорости охлаждения

Таким образом, прокаливаемость тем выше, чем меньше критическая скорость охлаждения Vкр. Поскольку легирующие элементы уменьшают критическую скорость охлаждения, то они соответственно повышают прокаливаемость.

Углеродистые стали, обладающие малой устойчивостью аустенита, имеют очень малую прокаливаемость на глубину несколько миллиметров от поверхности. Наиболее сильно повышают прокаливаемость марганец, хром, никель, кобальт. При легировании стали несколькими элементами прокаливаемость увеличивается наиболее значительно.

Некоторые элементы, в первую очередь бор, увеличивают прокаливаемость, если содержатся в стали в небольшом количестве, тогда как при большом содержании подобного их действия не наблюдается. Эффективное влияние бора на прокаливаемость проявляется при его содержании в стали в количестве 0,002…0,006 %. Введение бора, для увеличения прокаливаемости стали позволяет сэкономить более дорогие и дефицитные элементы.

Для количественной оценки прокаливаемости используют критический диаметр DK, который представляет максимальный диаметр цилиндрического образца, прокаливающегося насквозь в данном охладителе. Критический диаметр зависит от химсостава стали (наличия легирующих элементов) и от охлаждающей среды. Чем интенсивнее охлаждает закалочная среда, тем больше величина DK (DK в воде >DK в масле).

Прокаливаемость определяет выбор стали для деталей. Чем больше сечение детали, тем более легированную сталь следует выбирать. Сложные по конфигурации детали, особенно если они подвергаются ударным нагрузкам, рекомендуется изготавливать из сталей, содержащих никель. Для крупных деталей, которые нельзя быстро охлаждать при отпуске, следует использовать стали, содержащие 0,15…0,30 % Мо.

Ответственные детали из среднеуглеродистой стали, работающие в условиях ударных и знакопеременных нагрузок, обычно подвергают улучшению, которое обеспечивает необходимый комплекс механических свойств. Полученная структура - сорбит отпуска. Поэтому изделие со сквозной прокаливаемостью характеризуется высокими показателями свойств по всему сечению. Если же прокаливаемость несквозная, то в сердцевине изделия будут пониженные значения ударной вязкости и пластичности. Это обусловлено тем, что продукты распада аустенита в отличие от продуктов распада мартенсита имеют пластинчатое строение.

Критический диаметр - важная характеристика при выборе марки стали для изготовления изделий. Если изделие работает в тяжелых условиях и материал, из которого оно изготовлено, должен иметь высокий комплекс свойств (σ0,2; σ-1; КС; δ), то необходимо выбрать такую марку стали, чтобы критический диаметр был больше или равен диаметру изделия: DK>D изделия.

Контрольные вопросы

1. Что такое закаливаемость стали и от чего она зависит?

2. Что понимают под прокаливаемостью?

3. Какие факторы влияют на склонность стали к образованию трещин?

4. Объясните влияние легирующих элементов на прокаливаемость.

5. Какие элементы в первую очередь увеличивают прокаливаемость?

6. Что такое критический диаметр?

7. От каких факторов зависит величина критического диаметра?

 

Предыдущая статья:Закалка Следующая статья:Дефекты при термической обработке
page speed (0.0091 sec, direct)