тупним охолодженням зі швидкістю більше критичної в цілях отримання структурно-нестійкого стану. У результаті загартування аустеніт перетворюється в мартенсит. p> Мартенсит являє собою пересичений (нерівноважний) напружений твердий розчин вуглецю в a-залізі (рис. 7.1).
Рівень пересичених визначається вмістом в сталі вуглецю і характеризується поняттям В«ступінь тетрагонального мартенситуВ» - с/а, де с - найбільша ребро, а - найменше ребро спотвореної ОЦК кристалічної решітки мартенситу.
Таким чином, закаліваемость - здатність сталей упрочняться загартуванням - залежить від вмісту в сталі вуглецю. Гартувати вважаються середньо-і високовуглецеві стали (починаючи з вмісту в сталі 0,25% С і більше).
В
Рис. 7.1. Мелкоігольчатий мартенсит, х500. Сталь марки У8
Визначення режимів нагріву сталей під загартування
Для призначення режимів нагріву сталей під загартування використовується діаграма В«Залізо-цементитВ». p> Метою нагріву є отримання аустенітної структури. При цьому цементит повинен розпастися, а вуглець рівномірно розчинитися у всьому обсязі аустеніту. Доевтектоїдних стали нагріваються вище критичних точок А 3 на 30 ... 50 В° С (А с3 ), а заевтектоідние вище А 1 на 30 ... 50 В° С (А з1 ). p> Нагрівання до більш високих температур викликає зростання зерна аустеніту, збільшення рівня внутрішніх напружень в сталях при загартування, можливе жолоблення, трещинообразование і тому небажаний. Практично час витримки для вуглецевих сталей вибирається з розрахунку - одна хвилина на кожен міліметр перетину деталі.
Найбільш істотний вплив на властивості стали надає швидкість охолодження. Змінюючи швидкість охолодження, можна змінити структуру і властивості сталі. Різні гартівні середовища забезпечують наступні швидкості охолодження в інтервалі температур 650 ... 550 В° С: вода при температурі 18 В° С - 600 град/с; вода при температурі 74 В° С - 300 град/с; мінеральне машинне масло - 150 град/с; трансформаторне масло - 120 град/с; спокійний повітря - 3 град/с. p> Як було зазначено раніше, для перетворення аустеніту в мартенсит деталь необхідно охолоджувати зі швидкістю більше критичної. При цьому розпад аустеніту не встигає початися, і при температурі нижче температури початку мартенситного перетворення (М н ) протікає бездіффузіонного перетворення аустеніту в мартенсит. Критична швидкість загартування - це мінімальна швидкість охолодження, при якій утворюється мартенсит. Ця швидкість представляє собою дотичну до лінії початку розпаду аустеніту на діаграмі його ізотермічного розпаду. На цій же діаграмі зручно графічно зобразити різні способи гарту (координати: температура-час, рис. 7.2).
В
Рис. 7.2. Схема діаграми ізотермічного розпаду аустеніту для стали У8 з нанесеними на ній режимами охолодження при різних способах гарту
Час наскрізного прогріву, максимальна температура нагріву і час витримки сталевих деталей при потрібній температурі визначаються складом сталі, формою і розмірами гартованих деталей. Способи загартування характеризуються різними режимами охолодження при загартування.
Безперервна гарт (1) передбачає охолодження сталей в одній середовищі (воді, маслі або будь-який інший, що забезпечує охолодження зі швидкістю більше V кр ). У результаті в сталі утворюється мартенситних структура. Але так як мартенситне перетворення протікає швидко і супроводжується збільшенням обсягу, то в деталях високий рівень внутрішніх напружень, можливо трещинообразование, викривлення і інші дефекти.
Переривчаста гарт (2) - це загартування у двох середовищах. Спочатку сталь охолоджується в середовищі з більшою швидкістю охолодження до температури трохи вище М н , а далі зі значно меншою швидкістю. Це може бути, наприклад, гарт з води в масло. Мартенситне перетворення в цьому випадку протікає повільніше, що призводить до зниження рівня внутрішніх напружень, зменшенню викривлення і тріщиноутворення.
Ступенева гарт (3) передбачає охолодження з великою швидкістю до температури трохи вище М н , ізотермічну витримку при цій температурі в межах інкубаційного періоду (не доходячи до лінії початку ізотермічного розпаду аустеніту) і подальше досить повільне охолодження. Цей спосіб практично не має недоліків, властивих попереднім способам. Перед мартенситним перетворенням температура деталі вирівнюється в усьому обсязі. Мартенситне перетворення протікає одночасно у всьому об'ємі деталі з помірною швидкістю.
Гарт з самоотпуском може здійснюватися при загартування масивних деталей. Охолодження проводиться по одному з вищеназваних способів до утворення в поверхневому шарі мартенситу, але охолодження деталей припиняється в той момент, коли внутрішні шари деталей мають ще досить високу температуру і певний запас тепла. Цього тепла повинно бути достатньо для прогріву всієї деталі до бажаної тем...
