Вплив швидкості охолодження при загартуванні на структуру та властивості вуглецевої сталі
Швидкість охолодження, С/с
Температура перетворення, С
Твердість НВ (середні дані)
Мартенситні перетворення стали відбуваються в інтервалі температур Мн - Мк, які залежать від хімічного складу аустеніту, його однорідності за складом та розмірами зерна.
Мартенсит має голчасту мікроструктуру. У ньому утворюються трицентові ковалентні зв'язки Fe - C - Fe, яка майже на порядок сильніша за механічні і є дуже жорсткими зв'язками, що допускають невеликі пружні деформації.
Швидкість охолодження сталі в різних гартових сталях наведені в таблиці 3.
Таблиця3 Швидкість охолодження сталі в різних гартових середовищах
Швидкість охолодження ( 0 С/с) в інтервалі температур
Вода при температурі, 0 С:
Емульсія олії у воді
Вода, насичена вуглекислотою
10%-ний водний розчин (при 18 0 С):
5%-ний розчин марганцевокислого калію
Олія має незначну охолоджувальну здатність при температурах 650-550 0 С, що може призвести до часткового розпаду аустеніту з утворенням феритоцементитної суміші.
Перліт, сорбіт і троостит, що утворюється при дифузійному розпаді переохолодженого аустеніту, є феритно-цементитними структурами, що мають пластинчасту будову і відрізняються лише ступенем дисперсності (рисунок 10).
Рисунок 10 Мікроструктура евтектоїдної сталі залежно від температури розпаду аустеніту. а) – троостит, розпад при 600 С, х15000; б) – перліт, розпад при 700 С, х7500; в) – сорбіт, розпад при 650 С, х7500
Чим більше переохолодження, тим тонше виходить феритно-цементитна структура, тобто менше величина міжпластинчастої відстані 0, рівної усередненій сумі товщин двох пластин феритуцементиту, і вища твердість. Так у перліту ? , у трооститу 0 = 0,1-0,15 мкм при твердості НВ = 350-450 кгс/мм 2 .
У практиці термічної обробки застосовується ряд методів запобігання небажаному росту напруги, що виникають у процесі загартування, та отримання необхідних механічних властивостей сталі.
Рисунок 11 – Залежність твердості сталі від вмісту вуглецю у відпаленому та загартованому стані—після неповного та повного загартування: 1-відпалений стан; 2-після неповного загартування; 3- після повного загартування.
У практиці використовують також прийоми загартування з самовідпусткою, при якій охолоджують в гартувальному середовищі тільки частина виробу, а теплота, що збереглася в іншій частині деталі після вилучення з середовища, викликає відпустку охолодженої частини. Таке загартування забезпечує необхідне деяких виробах нерівномірний розподіл твердості. Нерівномірне загартування також досягається при оббризкуванні частини виробу загартованим середовищем (струменеве загартування).