Температура нагрева стали при закалке

При закалке стали режим нагрева имеет решающее значение. Чтобы закалить сталь, необходимо нагреть ее до определенной температуры. Так, например, если углеродистую сталь при закалке нагреть ниже критической температуры Aci, то твердость ее по сравнению с исходным состоянием мало изменится, и в структуре такой стали мартенсита не будет. Это объясняется тем, что сталь была недостаточно нагрета. Структуру мартенсита можно получить только в результате превращения аустенита. В рассмотренной выше стали при нагреве не был получен аустенит, поэтому при охлаждении и не произошло образования мартенсита. Следовательно, чтобы закалить сталь, она должна быть нагрета выше критической температуры Ас.

Температура нагрева стали при закалке определяется прежде всего содержанием в ней углерода. Интервал закалочных температур сталей с различным содержанием углерода. Как видно из представленного рисунка, доэвтектоидные стали при закалке нагревают до температуры на 40 - 50° выше критической температуры Асз. При таком нагреве сталь получит структуру аустенита, который при последующем быстром охлаждении превратится в мартенсит. Такая закалка называется полной закалкой.

Заэвтектоидные стали при закалке нагревают до температуры на 40 - 50° выше критической температуры Aci, т. е. до 760 - 780°. При этой температуре структура стали будет состоять из аустенита и цементита. В результате быстрого охлаждения стали аустенит перейдет в мартенсит, а цементит сохранится в структуре закаленной стали, так как он не претерпевает превращений при охлаждении. Следовательно, после закалки сталь будет иметь структуру мартенсита и цементита. Такая закалка называется неполной. Почему же неполная закалка рекомендуется для заэвтектоидной стали и недопустима для доэвтектоидной? Если доэвтектоидную сталь подвергнуть неполной закалке, т. е. нагреть выше температуры Aci но ниже Асз, то в ее структуре наряду с аустенитом будет и феррит.

После закалки структура такой стали будет состоять из мартенсита и мягкого феррита. Наличие в закаленной стали феррита понижает не только ее твердость и прочность, но и пластические свойства. Заэвтектоидная сталь после неполной закалки имеет в своей структуре твердый цементит, который не только не снижает твердость, а, наоборот, даже улучшает износостойкость стали. Полная же закалка заэвтектоидной стали, т. е. нагрев ее до температуры выше Аст опасна и не нужна. Твердость стали при этом не увеличивается, но зато создаются благоприятные условия для перегрева, образования закалочных трещин и обезуглероживания стали. Нагрев изделий при закалке может производиться в тех же печах, что и при отжиге.

Мелкие детали могут нагреваться в соляных ваннах. Время выдержки стальных изделий при температуре закалки должно быть достаточным для того, чтобы обеспечить образование однородного аустенита по всему сечению изделия. Чем больше толщина и вес изделия, тем продолжительнее должна быть выдержка. Однако чрезмерно большая выдержка может привести к росту зерен аустенита. Для изделий из углеродистой стали выдержка при температуре закалки устанавливается примерно в следующих пределах: при толщине 25 - 50 мм - 30 мин., 50 - 75 мм - 45 мин., 75- 100 мм - 60 мин.