Переход аустенита в мартенсит

Особенно важно знать, с какой скоростью изделие охлаждается в интервале температур 600 - 500° и 300 - 200°. Почему нас интересует скорость охлаждения изделия именно при указанных температурах? Дело в том, что при температурах 600 - 500° устойчивость аустенита очень мала, особенно у углеродистой стали (см. рис. 54). Поэтому мы заинтересованы в том, чтобы в этом интервале температур охлаждающая способность среды была большой - превышала критическую скорость закалки стали, иначе не будет получена структура мартенсита. Следовательно, наиболее важной характеристикой охлаждающей среды является ее закаливающая способность в интервале температур 600 - 500°.

Другой важной характеристикой среды является ее охлаждающая способность в интервале температур 300 - 200°, так как при указанных температурах в углеродистой стали начинается превращение аустенита в мартенсит. Мы уже знаем, что для непосредственного перехода аустенита в мартенсит не требуется большой скорости охлаждения. Если нам удалось сохранить аустенит нераспавшимся до температуры 300 - 200°, то он перейдет в мартенсит и при медленном охлаждении. Более того, мы заинтересованы, чтобы скорость охлаждения изделия при температурах ниже 300° была замедленной.

Как указывалось, переход аустенита в мартенсит связан с изменением объема изделия. Аустенит имеет наименьший объем из всех структурных составляющих стали, а мартенсит - наибольший. Чем медленнее происходит охлаждение изделия в интервале температур 300 - 200°, тем равномернее будет протекать превращение аустенита в мартенсит, а это, в свою очередь, способствует уменьшению внутренних напряжений в изделии. Следовательно, замедленное охлаждение в интервале температур 300-200° уменьшает опасность коробления изделия и появления на нем трещин. Из изложенного выше ясно, что наилучшей является такая закалочная среда, которая в интервале температур 600 - 500° охлаждает изделие со скоростью выше критической скорости закалки, а при температурах 300 - 200° обеспечивает медленное, спокойное охлаждение изделия.

Скорость охлаждения стали в различных закалочных средах в интервале температур 600 - 500° и 300 - 200°. Из данных приведенной таблицы видно, что вода и растворы солей в воде в интервале температур 600 - 500° обладают большой закаливающей способностью, и это является их достоинством. Недостатком этих охлаждающих сред является высокая скорость охлаждения в них изделия в интервале температур 300-200°. Кроме того, данные этой таблицы показывают, что охлаждающую способность воды в интервале температур 600-500° можно изменять в очень широких пределах (1200-30°) с помощью введения в нее различных добавок, однако при этом незначительно изменяется скорость охлаждения в интервале температур 300-200°.

Закалочная способность масла в интервале температур 600-500° в 4 - 5 раз меньше, чем холодной воды, зато при температурах 300-200° масло охлаждает изделие в 10 раз медленнее, чем вода, поэтому при закалке изделия в масле опасность его коробления и появления трещин значительно уменьшается. Углеродистые стали, у которых критическая скорость закалки составляет 400 - 600° в секунду, можно закаливать лишь в воде комнатной температуры и в водных растворах солей. Большинство легированных сталей можно закаливать в масле. Заслуживает внимания охлаждающая среда, применяемая на некоторых ленинградских заводах. Она представляет собой 10 - 12%-ный раствор марганцовокислого калия в воде. Указанная среда охлаждает изделие в интервалах температур 600 - 500° со скоростью 550° в секунду, а при температурах 300 - 200° - со скоростью 40° в секунду.