Изменение свойств стали при ТО

Свойства стали могут быть изменены термической обработкой тем сильнее, чем выше содержание в ней углерода. Максимальная твердость достигается тем что доэвтектоидные стали сначала отжигают в целях растворения перлита приблизительно на 50° выше линии CS, а заэвтектоидные на 50° выше линии SK (точка Ai), а затем закаливают при охлаждении холодной воде. Такой обработки обычно бывает достаточно для инструментальных сталей. Точные исследования показали, что для перехода в закаленное состояние каждая сталь должна охлаждаться с особой, необходимой для нее, критической скоростью. Для углеродистой стали такой скоростью является приблизительно 100-120° в секунду. Сталь путем закалки переводится в очень своеобразное мартенситное состояние.

Как показали исследования, железо в закаленных сталях присутствует обычно в особой форме, которой присуща тетрагональная промежуточная, лишь немного отличающаяся от а-железа решетка, большей частью еще содержащая углерод. Достаточно, однако, небольшого повышения температуры, чтобы углерод был вытеснен из пространственной решетки при переходе ее в кубическую форсу. Свойства стали при этом изменяются незначительно, поэтому выражение мартенсит употребляется обычно для обозначения закаленного состояния вообще, без учета внутреннего строения закаленной стали. С точки зрения микроструктуры мартенсит состоит из кристаллов аустенита, которые распались на многочисленные, внедренные друг в друга или соприкасающиеся системы пластинок. Это связано с тем, что при мартенситном превращении аустенит распадается на различные кристаллы строго согласно кристаллогеометрическим законам.

В углеродистой стали с низким содержанием углерода аустенит не может быть фиксирован даже путем очень резкой закалки. При быстром охлаждении в пределах температур до 400° превращение еще не наступает, но ниже этого предела (мартенситная точка) начинается непрерывно прогрессирующий, переход аустенита в мартенсит. При комнатной температуре в сталях с малым содержанием углерода аустенит целиком переходит в мартенсит. С повышением содержания углерода мартенситная точка снижается до низких температур, и таким образом при комнатной температуре сохраняется все большая доля аустенита.

Часто, особенно при легированных сталях, термическую обработку дополняют отпуском. Такое улучшение вызывает растущее с температурой отпуска повышение пластичности за счет твердости и сопротивления разрыву. Строительные стали улучшаются таким способом до 750° и выше, благодаря чему они получают значительно лучшие свойства, чем при обычной нормализации. Это объясняется тем, что сталь в результате улучшения приобретает совершенно иную структуру, чем при нормализации.