Критическая скорость закалки
Критическая скорость закалки у различных сталей не одинакова и колеблется в очень больших пределах (в зависимости от химического состава стали). Имеются специальные стали, у которых критическая скорость закалки составляет 2 - 3° в секунду, а у некоторых сталей она достигает 1200° в секунду. Чем ниже критическая скорость закалки, тем легче закалить сталь. У всех углеродистых сталей критическая скорость закалки очень велика. Влияние углерода на критическую скорость закалки стали показано на рис. 62. Как видно из приведенной диаграммы, наименьшую критическую скорость закалки имеет сталь, содержащая 0,8% углерода. Но и у этой стали критическая скорость очень велика - около 160° в секунду.
На критическую скорость закалки оказывают влияние и другие элементы, содержащиеся в стали, что будет рассмотрено в дальнейшем. Критическая скорость закалки - важная характеристика, без которой нельзя установить правильный режим закалки стали. Скорость охлаждения. Чтобы установить скорость охлаждения при закалке, кроме критической скорости закалки надо учитывать также форму и размеры закаливаемого изделия. Изделия, изготовленные из стали одного и того же состава и имеющие, следовательно, одинаковую критическую скорость закалки, будут охлаждаться с различной скоростью, если они отличаются друг от друга размерами и формой. Влияние размеров и формы изделия на скорость охлаждения при закалке весьма наглядно иллюстрируется следующим примером.
Изготовим из одной и той же стали пластинку размерами 50 х 50 мм и толщиной 1 мм и шарик диаметром 10 мм. Если их охлаждать в одинаковой среде, то можно легко убедиться, что пластинка охлаждается значительно быстрее, чем шарик. Между тем пластинка весит около 20 г, а шарик всего около 5 г. Из этого примера видно, что скорость охлаждения сильно зависит от величины поверхности изделия. Чем меньше толщина изделия и чем больше отношение охлаждаемой поверхности к объему изделия, тем быстрее происходит охлаждение. Значения твердости образцов различных сечений, изготовленных из стали 45 и подвергнутых закалке в воде.
Данные приведенной таблицы показывают, что образцы, изготовленные из одной и той же стали и подвергнутые закалке в одинаковой среде, получили различные свойства и структуру. Это объясняется тем, что они имели различное сечение, и поэтому их охлаждение протекало с неодинаковой скоростью. Фактическая скорость охлаждения при закалке обычно характеризуется какой-то средней величиной. В действительности, охлаждение изделий при закалке в различных интервалах температур происходит с неодинаковой скоростью. В первый период охлаждения, когда разность температур нагретого изделия и охлаждающей среды очень велика (850 и 20°), изделие охлаждается значительно быстрее, чем в конце процесса, когда эта разность уже значительно меньше.