» » Закалка стали

Закалка стали

Нагрев до температуры выше Ac3 (на 30—50°), выдержка при этой температуре и последующее достаточно быстрое охлаждение (в воде или масле) называется закалкой.
Цель закалки — придание стали высокой твердости. Благодаря закалке сталь становится твердой, но в то же время очень хрупкой.
Основные операции при закалке — нагревание и охлаждение. От правильного проведения этих операций зависит результат закалки.
Нагрев стали производится в горне, в печах или в расплавленных солях (соляных ваннах). При нагревании в горне лучшим горючим является древесный уголь, так как он не содержит серы, которая может перейти в сталь. При закалке сталь должна нагреваться равномерно до температуры 740—850°, в зависимости от содержания углерода и назначения стали. Температура нагрева определяется либо пирометрами, либо на глаз — по цвету каления.
При нагреве деталь укладывают в печь или в горн таким образом, чтобы холодное дутье воздуха не попадало непосредственно на сталь.
Охлаждение стали после нагрева проводится в воде или масле. Количество охлаждающей жидкости должно быть достаточным, чтобы температура ее мало изменялась во время охлаждения закаливаемых предметов. Для получения равномерной закалки нагретую сталь следует быстро опускать в охлаждающую среду (воду или масло) и перемещать в ней до полного охлаждения. Если закаливается только конец изделия, его опускают на требуемую глубину и перемещают вверх и вниз, так как в противном случае в нем на линии уровня охлаждающей жидкости может образоваться трещина. Охлаждение стальных изделий при закалке проводится, в зависимости от требуемой твердости, в холодной или теплой воде, нагретой до температуры 20, 30 или 50°. Более теплая вода дает меньшую твердость. При закалке в холодной (ледяной) воде сталь приобретает наибольшую твердость, но при таком охлаждении она легко дает трещины.
Данные, приводимые в таблице 17, поясняют изменения твердости стали, происходящие в результате закалки, нормализации и отжига.

Выдержка и скорость охлаждения при закалке. Время, которое требуется для того, чтобы температура выровнялась по всей массе нагретого изделия и чтобы в нем произошла соответствующая перекристаллизация (изменение величины зерна) в процессе термической обработки, называется выдержкой. Время выдержки зависит от размеров и формы нагреваемых деталей и составляет примерно 1/5 от общего времени, потребного для нагрева изделий до заданной температуры. Недостаточная или чрезмерная но времени выдержка одинаково вредно отражается на качестве закаленного изделия.
Быстрое охлаждение при закалке осуществляется погружением нагретого изделия в охлаждающую (закалочную) среду. Охлаждающие среды при закалке — вода, масло, воздушное дутье и т. п. Подбором охлаждающей среды практически удается получать различные скорости охлаждения нагретых до закалочной температуры изделий (табл. 18).

Выбор закалочной среды зависит от химического состава охлаждаемых изделий, их объема, конфигурации и т. д.
Охлаждающие жидкости по закаливающей способности располагаются в следующем возрастающем порядке:
1) кипящая вода;
2) вода, нагретая до 80°;
3) масло растительное, минеральное, нефть;
4) вода, нагретая до 60°;
5) вода, нагретая до 40°;
6) вода, нагретая до 10—30°;
7) 10—12-процентный водный раствор серной кислоты при 20°;
8) 10-процентный водный раствор поваренной соли при 20°;
9) 5-процентный водный раствор едкого натра.
Закаливающая способность тем выше, чем ниже температура охлаждающей среды, чем больше ее теплопроводность.
Наиболее слабо закаливает вода, нагретая до кипения. При температуре воды 70—80° она охлаждает с такой же скоростью, как и масло.
В масле или горячей воде закаливают изделия, которым требуется придать при закалке высокую упругость (пружины).
В воде закаливают изделия из углеродистой конструкционной стали, а также инструменты несложной формы, изготовленные из инструментальной углеродистой стали.