Основы термической обработки - Крупицкий В.А.
Скачать (прямая ссылка):
53
НОРМАЛИЗАЦИЯ СТАЛИ.
Нормализацией называют такой вид термической обработки, когда сталь нагревают на 30 -50° выше верхних критических температур Асз или Аст и после выдержки при этих температурах охлаждают на спокойном воздухе. Таким образом, от отжига нормализация отличается более быстрым охлаждением изделия (примерно в 2 раза). Нормализация является более дешевой операцией, чем отжиг, так как печи используются только для нагрева и выдержки изделия при температуре нагрева, а охлаждение производится вне печи. Кроме того, нормализация ускоряет процесс термической обработки. Таким образом, отжиг выгодно заменять нормализацией. Однако это не всегда возможно, так как у некоторых сталей твердость после нормализации возрастает более значительно, чем при отжиге. Малоуглеродистые стали рекомендуется подвергать нормализации, так как у них практически отсутствует разница в свойствах после отжига и нормализации. Стали, содержащие свыше 0,4% углерода, после нормализации получают повышенную твердость. Такие стали лучше отжигать. На практике и такие стали часто подвергают нормализации вместо отжига, а затем высокому отпуску при температурах 650 - 700° для уменьшения твердости. Нормализацию применяют для получения мелкозернистой структуры в отливках и поковках, для устранения внутренних напряжений и наклепа, для подготовки структуры стали к закалке. Для некоторых изделий нормализация является не предварительной, а окончательной операцией термической обработки. В этом случае после нормализации изделия подвергают высокому отпуску для снятия внутренних напряжений, образовавшихся при охлаждении изделия на воздухе.
Глава VII. ЗАКАЛКА УГЛЕРОДИСТОЙ СТАЛИ.
СУЩНОСТЬ И НАЗНАЧЕНИЕ ЗАКАЛКИ.
Закалка - самый распространенный вид термической обработки. Закаливаются валы, шестерни, пружины, штампы, зубила, резцы, фрезы и другие изделия и инструменты. Столь широкое распространение этого вида термической обработки объясняется тем, что при помощи закалки и последующего отпуска можно изменить свойства стали в очень широком диапазоне. В гл. V были рассмотрены превращения, которые протекают в стали, имеющей структуру аустенита, при ее охлаждении с различной скоростью. Закалка стали основана именно на этих превращениях. Операция закалки состоит в том, что стальные изделия нагревают немного выше критических температур Aci, Асз а иногда и Аст и затем быстро охлаждают. В качестве охлаждающей среды применяют воду, масло и растворы солей. Целью закалки чаще всего является повышение твердости и прочности стальных изделий. При закалке имеют место понижение пластичности и вязкости стали, однако эти качества можно восстановить при последующем отпуске.
Как известно из предыдущего, при увеличении скорости охлаждения аустенита можно получить структуры сорбита, троостита или мартенсита. При закалке, как правило, стремятся получить структуру мартенсита, которая обеспечивает максимальную твердость стали. Структуру сорбита или троостита более целесообразно получать путем отпуска закаленной стали. Закалка является наиболее сложным видом термической обработки, так как она протекает при очень больших скоростях охлаждения, что связано с образованием значительных внутренних напряжений в металле. Поэтому даже небольшие отклонения от установленных режимов обработки приводят к браку в изделии. Существенное влияние на результаты закалки оказывают температура нагрева и скорость охлаждения изделия.
ТЕМПЕРАТУРА НАГРЕВА СТАЛИ ПРИ ЗАКАЛКЕ.
При закалке стали режим нагрева имеет решающее значение. Чтобы закалить сталь, необходимо нагреть ее до определенной температуры. Так, например, если углеродистую
54
сталь при закалке нагреть ниже критической температуры Aci, то твердость ее по сравнению с исходным состоянием мало изменится, и в структуре такой стали мартенсита не будет. Это объясняется тем, что сталь была недостаточно нагрета. Структуру мартенсита можно получить только в результате превращения аустенита. В рассмотренной выше стали при нагреве не был получен аустенит, поэтому при охлаждении и не произошло образования мартенсита. Следовательно, чтобы закалить сталь, она должна быть нагрета выше критической температуры Ась Температура нагрева стали при закалке определяется прежде всего содержанием в ней углерода. Интервал закалочных температур сталей с различным содержанием углерода приведен на рис. 61. Как видно из представленного рисунка, доэвтектоидные стали при закалке нагревают до температуры на 40-50° выше критической температуры Асз. При таком нагреве сталь получит структуру аустенита, который при последующем быстром охлаждении превратится в мартенсит. Такая закалка называется полной закалкой.
Заэвтектоидные стали при закалке нагревают до температуры на 40 - 50° выше критической температуры Aci, т. е. до 760 - 780°. При этой температуре структура стали будет состоять из аустенита и цементита. В результате быстрого охлаждения стали аустенит перейдет в мартенсит, а цементит сохранится в структуре закаленной стали, так как он не претерпевает превращений при охлаждении. Следовательно, после закалки сталь будет иметь структуру мартенсита и цементита. Такая закалка называется неполной. Почему же неполная закалка рекомендуется для заэвтектоидной стали и недопустима для доэвтектоидной?
