Ввод присадок

Очень мелкие а-кристаллики в мартенсите не обладают способностью к росту, а лишь теряют с увеличивающейся температурой отпуска свою твердость. Углерод при этом, начиная с температуры приблизительно 300°, переходит в цементит, который, проходя стадию очень тонкозернистой структуры (троостит), медленно и постепенно становится все грубее, пока не превращается в округлые кристаллики (зернистый перлит).

В легированных сталях присадки вызывают различные изменения. Примеси различных металлов по-разному влияют на температуры превращения в стали, частично повышая, а частично снижая их. Металлы, снижающие точку превращения даже в углеродистой стали, особенно сильно увеличивают разницу в высоте точки превращения при охлаждении и нагреве, наблюдаемую при нормальных условиях отжига. Содержание углерода, соответствующее перлитной точке, изменяется в зависимости от количества Мп. Правильные условия отжига и закалки обычно определяются у легированных сталей путем испытаний на излом по виду поверхности последнего.

Большинство присадок вводимых в небольших количествах тормозят всякую реакцию, в особенности процессы превращения. Для закалки это имеет то значение, что образование мартенсита наступает уже при соответственно малых скоростях охлаждения. В то время как в массивной детали из углеродистой стали скорость охлаждения, необходимая для образования мартенсита, достигается только в поверхностных слоях, присадки, введенные в сплав R достаточном количестве, облегчают возможность сквозной закалки. Поэтому в качестве закаливающей среды для легированных сталей обычно бывает достаточно применять масло. Иногда употребляется и горячая вода. Высоколегированные быстрорежущие стали закаливаются уже в масле, сале (Talg), керосине или даже струе воздуха. Для воздушнозакаливаемых сталей, стоящих близко к сталям мартенситным, т многих случаях достаточно обычного охлаждения на воздухе. Никель и марганец, введенные в больших количествах, даже полностью задерживают распад аустенита, как ото будет подробнее показано в следующем разделе.

Закалка стали, особенно в воде, связана с возникновением чрезвычайно высоких внутренних напряжений, часто приводящих к образованию трещин. Путем постепенного высверливания, при точном измерении возникающих при этом деформаций, можно детально определить различие и распределение напряжений в закаленных прутках, если они еще способны к обработке. Напряжения в стали частично являются чистыми термическими напряжениями, возникающими при быстром охлаждении в каждом металле вследствие неравномерного сжатия, частично же они вызываются увеличением объема, наступающим при аустенитно-мартенситном превращении. Охлаждение из области высоких температур вызывает поэтому значительные напряжения, растущие с температурой закалки и эффективностью закалочной среды. Величина и распределение внутренних напряжений мало зависят от механических свойств стали.

По опытам Бюлера и Шейля с железоникелевыми сплавами, закалочные напряжения определяются в основном температурой превращения и его более или менее полным завершением. Закалочные напряжения и соответственно склонность к растрескиванию могут быть снижены путем соблюдения особых условий закалки и применения ряда вспомогательных средств, которые должны быть подобраны в соответствии с условиями и характером превращения.

Для достижения хорошей твердости сталь должна очень быстро проходить область перлитного превращения, т. е. область приблизительно до 400°. Напротив, для уменьшения закалочных напряжений охлаждение должно проходить мартенситную ступень 300-200°, смотря по содержанию углерода, по возможности медленно. Такая прерывистая или ступенчатая закалка применялась уже до того, как названные зависимости были тщательно изучены на соответствующих чувствительных сталях.