Глава 5.3 / 5.3.1. Принципы термической обработки
Закалка — это упрочняющая термическая операция. Повышение твердости и прочности обеспечивается за счет получения структуры мартенсита. Закалка не является окончательной операцией. После нее выполняют отпуск.
Закалка заключается в нагреве стали выше критических точек, изотермической выдержке при этой температуре и быстром охлаждении со скоростью, превышающей критическую, для получения структуры мартенсита.
Нагрев под закалку доэвтектоидных сталей с исходной структурой перлит + феррит (см. рис. 4.2) производится при температурах выше Ас3 на 30... 50 °С. При таком нагреве сталь будет иметь структуру аустенита (рис. 5.15), а после охлаждения со скоростью больше критической — структуру мартенсита. Такая закалка называется полной.
Закалка при температуре ниже Ас3, но выше Ас1 называется неполной. Такой нагрев не обеспечивает получения аустенита во всем объеме, в структуре сохраняется феррит (см. рис. 5.15). Поэтому после быстрого охлаждения в структуре наряду с мартенситом, образовавшимся из аустенита, будет присутствовать феррит. Такая структура не обеспечивает необходимой твердости из-за низкой твердости феррита. Следовательно, доэвтектоидные стали следует подвергать полной закалке.
Превышение температуры сверх указанной (на 30...50 °С выше Ас3)не повысит твердости стали. Это объясняется тем, что при нагреве доэвтектоидной стали выше Ас3 весь углерод, содержащийся в стали, находится после закалки в мартенсите, при этом достигается максимальная для данной стали твердость. Вместе с тем повышение температуры приведет к росту аустенитного зерна, увеличению пластин мартенсита и, таким образом, к снижению прочности.
Под закалку заэвтектоидные стали нагревают выше температуры Ас1 на 50...70°С. При этих температурах в структуре сталей наряду с аустенитом сохраняется цементит (см. рис. 5.15). Поэтому после закалки структура заэвтектоидных сталей: мартенсит и цементит, а так же некоторое количество остаточного аустенита. Напомним, что повышение содержания углерода снижает температуру Mк (см. рис. 5.11). Остаточный аустенит всегда присутствует в структуре закаленных заэвтектоидных сталей.
Рис. 5,15, Интервал закалочных температур доэвтектоидных и заэвтектоидных сталей: А1, А3, Асm — критические точки превращений
Нагрев значительно выше температуры Аc1 нецелесообразен. Это приведет к снижению и прочности (за счет роста зерна), и твердости (за счет увеличения количества остаточного аустенита). Таким образом, заэвтектоидные стали подвергают неполной закалке.