Введение в закалку
Дата:2025-06-05
I. Основная цель
Получите высокую твердость и высокую износостойкость: это основная цель закалки. Благодаря быстрому охлаждению, высокотемпературная аустенитная структура превращается в мартенситную (или бейнитную) структуру с высокой твердостью.
Повышение предела прочности и текучести: сама структура мартенсита имеет очень высокую прочность.
Подготовьте структуру для последующего отпуска: мартенсит, полученный закалкой, обычно твердый и хрупкий, с большим внутренним напряжением и не может использоваться напрямую. Закалять необходимо использовать для того чтобы отрегулировать свои твердость и твердость для того чтобы получить необходимые всесторонние механические свойства.
II. Основные принципы
Ядром закалки является использование неравновесного охлаждения для ингибирования диффузионного типа превращения высокотемпературного аустенита в равновесную структуру (перлит, бейнит), так что он подвергается диффузионному фазному превращению при охлаждении до более низкой температуры (ниже температуры начала превращения мартенсита) сформировать мартенсит.
Аустенитизация: нагревание стали до критической температуры (Ac3 или выше Ac1) и поддержание ее в тепле, так что исходная структура (например, феррит и цементит) полностью превращается в однофазную аустенитную структуру с однородным составом и мелкими зернами.
Быстрое охлаждение: быстрое охлаждение аустенитированной заготовки со скоростью, превышающей критическую скорость охлаждения материала, так что аустенит не успевает подвергнуться разложению диффузионного типа (с образованием перлита или бейнита).
Мартенситное преобразование: при охлаждении ниже температуры мартенситного превращения Ms аустенит мгновенно превращается в мартенсит сдвиговым способом (без диффузии атомов углерода). Мартенсит представляет собой пересыщенный твердый раствор углерода в α-Fe с объемно-центрированной тетрагональной решетчатой структурой.
Характеристики: Мартенсит является самой твердой и прочной структурой в закаленной стали, но он очень хрупкий и имеет чрезвычайно низкую пластическую прочность.
Характеристики трансформации: Мартенситное преобразование происходит только между Ms и Mf (температура прекращения мартенситного превращения), что является неполным преобразованием (даже при охлаждении ниже Mf все еще остается небольшое количество остаточного аустенита). Превращение завершается мгновенно, и величина превращения в основном зависит от температуры, достигаемой при охлаждении (чем ниже точки М, тем больше величина превращения), которая не имеет ничего общего со временем выдержки. Преобразование сопровождается объемным расширением, что приводит к большому структурному напряжению и тепловому напряжению внутри заготовки.
III. Процесс закалки
Предварительная обработка:
Очистка: Удалите загрязнения, такие как масло и окаламбур, с поверхности заготовки для обеспечения равномерного нагрева и предотвращения дефектов поверхности.
Предварительный нагрев (опция): для заготовок сложной формы, больших изменений поперечного сечения или высоколегированной стали предварительный нагрев (ниже температуры критической точки) может быть выполнен сначала, чтобы предотвратить деформацию и растрескивание, вызванные слишком быстрым нагревом.
Отопление:
Выбор температуры: Температура нагрева зависит от химического состава стали (в основном содержания углерода) и требуемых структурных свойств.
Гипоэвтектоидная сталь: обычно нагревается до 30-50 ° C выше Ac3 (полная аустенитизация).
Эвтектоидная сталь и заэвтектоидная сталь: обычно нагревают до 30-50 ° C выше Ac1 (неполная аустенитизация, удерживание нерастворенных частиц карбида, что помогает улучшить износостойкость и улучшить зерно). Чрезмерная температура нагрева приведет к образованию грубых зерен аустенита, грубого мартенсита после закалки и хрупкости.
Оборудование: обычно используемые коробки печи, карьер печи, соли печи ванны, контролируемой атмосфере печи, вакуумные печи и т. д.
Изоляция:
Держите достаточное время на гася температуре для того чтобы сделать температуру внутри и снаружи воркпьесе равномерной, и завершите гомогенизацию состава аустенита и роста зерна (потребность контролировать для избежания перегревать).
Время изоляции зависит от таких факторов, как эффективная толщина заготовки, количество загрузки печи, теплоноситель и тип стали.
Охлаждение:
Шаг сердечника: быстро погрузите нагретую и изолированную заготовку в выбранную закалку для охлаждения.
Основные требования: В диапазоне температур, где аустенит наиболее нестабилен (около 650-550 ° C, вблизи «носа» C-кривой), скорость охлаждения должна быть больше, чем критическая скорость охлаждения стали (Vc), чтобы избежать образования немартенситных структур (перлит, бейнит).
