Закалка стали (выбор температуры закалки, время нагрева, защита стали от окисления и обезуглероживания)

Закалка стали – это нагрев стали до температур на 30°…50° выше критический точек А_С1 или А_С3 с последующей выдержкой и охлаждением со скоростью выше критической.

Температуру нагрева при закалке выбирают исходя из содержания углерода в стали.

Для доэвтектоидных сталей нагрев осуществляется до температур на 30°…50° выше критической точки А_С3, после, охлаждение со скоростью выше критической основная структура мартенсит. Если нагреть сталь до температуры > А_С3 то попадает в двухфазную область, представленную аустенитом и перлитом. После охлаждения со скоростью выше критической, аустенит по бездиффузионному механизму превращается в мартенсит, а феррит без всяких изменений полностью переходит в структуру раскалённой стали, т.к. феррит является самой мягкой фазой в железоуглеродистых сталях. Присутствие его в закалённых сталях приводит к появлению дефекта «пятнистая» твердосталь.

Заэвтектоидные стали под закалку нагревают до температур на 30°…50° выше критической точки А_С1, после нагрева попадает в двухфазную область, представленную аустенитом и Ц_II, после, охлаждается со скоростью > критической, аустенит→мартенсит, а цементит полностью без изменений переходит в структуру закалённой стали, т.к. цементит является самой твёрдой фазой в железоуглеродистых сплавах. Присутствие его в закалённых сталях дополнительно повышает твёрдость и износостойкость стали.

Если заэвтектоидную сталь нагреть выше критической точки А_cm, то произойдёт перегрев стали, зерно аустенита после выдержки растёт в результате закалки из крупного зерна аустенита образуется грубоигольчатый мартенсит. Такая структура представляет собой брак при закалке, т.к. грубоигольчатый мартенсит обладает пониженной ударной вязкостью.

Нагрев под закалку осуществляется в печах-ваннах с расплавленными солями (NaCl); время нагрева определяется как сумма временного нагрева до заданной температуры и времени выдержки при этой температуре до полного прогрева детали: τ_общ=τ_Н + τ_В

Главным недостатком существующей технологии термической обработки металлоизделий является высокотемпературное окисление железоуглеродистых сплавов, и обезуглероживание поверхности. Новый способ защиты железоуглеродистых сплавов непосредственно в процессе термической обработки: виде порошка, вместе с деталями помещается в печь, при нагревании создавая в объеме печи атмосферу, сильно обедненную кислородом и создавая на поверхности металла неконструкционный барьерный слой резко замедляющий проникновение кислорода к поверхности металла и препятствующий контакту её с газовой фазой, тем самым обеспечивая резкое снижение глубины окисленного приповерхностного слоя, резкое снижение толщины обезуглероженного слоя.