Способы закалки стали, охлаждающие среды.

Закалка являетя основным видом упрочняющей термической обработки сталей и чугунов. При закалке детали нагревают выше критических температур, а затем охлаждают со скоростью, превышающей критическую.

В практике ТО наряду с непрерывной закалкой широкое применение находят закалка в двух средах и ступенчатая закалка. Закалка в двух средах состоит в прерывистом охлаждении изделия - сначала в воде до температуры 300 C, а затем в масле или на воздухе до 20 С. Результат – меньшие внутренние напряжения.

Ступенчатая закалка включает охлаждение нагретого изделия сначала в расплавленных солях, непродолжительную выдержку для выравнивания температуры по всему сечению изделия, а затем охлаждение на воздухе. Результат – уровень внутренних напряжений и склонность к образованию трещин меньше.

Закалка с обработкой холодом предусматривает продолжение охлаждения закаленной стали до температур ниже нуля. Применяют для сталей, используемых для изготовления измерительных инструмента, пружин и деталей подшипников качения. После такой закалки проводят низкий отпуск.

Поверхностная закалка – заключается в закалке только поверхности детали. Результат – высокая прочность и износостойкость поверхностных слоев в сочетании с пластичностью и вязкостью сердцевины изделия.

Охлаждающие среды: вода (температура 18, 25, 50 и 75 С), 10%-ный водный раствор NaCl (20 С), 10%-ный раствор NaOH (20 С), 5%-ный раствор марганцовокислого калия (20 С), масло минеральное (20 С).

Отпуск стали. Старение

Отпуск — технологический процесс, заключающийся в термической обработке закалённого на мартенсит сплава или металла, при которой основными процессами являются распад мартенсита, а также полигонизация и рекристаллизация. Отпуск проводят с целью получения более высокой пластичности и снижения хрупкости материала при сохранении приемлемого уровня его прочности. Для этого изделие подвергается нагреву в печи до температуры от 150—260 °C до 370—650 °C с последующим медленным остыванием. Отпуск является окончательной операцией термической обработки. Основное влияние на свойства стали оказывает температура отпуска.

Различают 3 вида отпуска:

- Низкий – при нагреве до 250 °C, повышается прочность и немного улучшается вязкость без заметного снижения твердости.

- Средний – при 350 °C – 500 °C, обеспечивается высокие пределы упругости и выносливости и реласкационную стойкость, охлаждение проводят в воде.

- Высокий – при 500 °C – 680 °C, создает наилучшее соотношение прочности и вязкости стали, длительность отпуска 1 – 6 часов.

Старение – изменение свойств стали, протекающие во времени без заметного изменения микроструктуры. Происходит в низкоуглеродистых сталях. При старении за счет скопления атомов углерода на дислокациях или выделения избыточных фаз из феррита повышаются прочность, порог хладноломкости и снижается сопротивление хрупкому разрушению. Виды старения: термическое (в результате изменения растворимости углерода и азота в железе в зависимости от температуры) и механическое (после пластической деформации).

Старение отрицательно сказывается на эксплуатационных и технологических свойствах сталей. Склонность к старению снижается при модифицировании стали алюминием, титаном, ванадием.

Химико-термическая обработка стали. Разновидности ХТО.

Химико-термической обработкой (поверхностным легированием) называют обработку, заключающуюся в сочетании термического и химического воздействий на металлы и сплавы для изменения химического состава структуры и свойств в поверхностных слоях.

Процессы при ХТО: образование диффундирующего элемента в ионизированном состоянии, адсорбция атомов на поверхность металла с образованием хим. связей, диффузия адсорбированных атомов от поверхности вглубь металла.