Закалка — нагрев стали выше критической точки, выдержка до выравнивания температуры и превращения структуры и быстрое охлаждение. Цель — получить мартенсит и высокую твёрдость. После закалки сталь хрупкая и напряжённая, поэтому за ней всегда следует отпуск.
Температура нагрева
Доэвтектоидные (конструкционные) стали нагревают на 30–50 °C выше Ac3, заэвтектоидные (инструментальные углеродистые) — на 30–50 °C выше Ac1. Ориентировочные режимы:
|
Марка |
Температура закалки, °C |
Среда охлаждения |
|
45 |
820–840 |
Вода; крупные сечения — вода с переносом в масло |
|
40Х |
840–860 |
Масло |
|
65Г |
810–830 |
Масло |
|
У8, У10 |
760–790 |
Вода (крупные), масло (мелкие) |
|
9ХС |
850–870 |
Масло |
|
ХВГ |
830–850 |
Масло |
|
Х12МФ |
1020–1040 |
Масло или воздух |
Значения справочные. Режим для конкретной детали определяют чертёж, ТУ и технолог.
Выдержка
Время нагрева и выдержки зависит от сечения, марки и плотности садки. Ориентир для электропечи — около 1 мин на 1 мм наибольшего сечения для углеродистых сталей и 1,5–2 мин для легированных, считая от момента, когда печь вышла на температуру после загрузки. Плотная садка прогревается дольше одиночной детали — время уточняют по контрольной термопаре в садке.
Среда охлаждения
• Вода — самое быстрое охлаждение для углеродистых сталей; выше риск трещин и коробления у деталей сложной формы.
• Масло — для легированных сталей; охлаждает мягче, деформация меньше.
• Водные растворы полимеров — промежуточная скорость, регулируется концентрацией.
• Воздух — для высоколегированных сталей (например, Х12МФ).
Перенос из печи в закалочную среду должен занимать секунды: при задержке деталь подстуживается, и твёрдость получается ниже.
Окалина и обезуглероживание
В воздушной электропечи поверхность стали окисляется и частично теряет углерод. Если это недопустимо, закладывают припуск на механическую обработку, нагревают детали в закрытой таре с отработанным карбюризатором или чугунной стружкой либо применяют печи с защитной атмосферой.
Дефекты закалки
|
Дефект |
Причина |
|
Низкая твёрдость, мягкие пятна |
Недогрев, короткая выдержка, медленный перенос, загрязнённая среда |
|
Крупное зерно, хрупкость |
Перегрев или слишком длительная выдержка |
|
Трещины |
Слишком резкое охлаждение, острые переходы сечений, задержка с отпуском |
|
Коробление |
Неравномерный нагрев или охлаждение, неправильная укладка |
Оборудование
Штучные детали и небольшие партии закаливают в камерных печах со стационарным подом, тяжёлые садки — в печах с выкатным подом, длинномерные детали — в шахтных печах с вертикальной загрузкой.
