4. Закаливаемость и прокаливаемость сталей

Закаливаемость и прокаливаемость — важнейшие характеристики сталей. Закаливаемость определяется твердостью поверхности закален­ной детали и зависит главным образом от содержания углерода в стали. При закалке различных деталей поверхность их, как правило, охлаждает­ся со скоростью, большей п_кр, следовательно, на поверхности образуется мартенсит, обладающий высокой твердостью.

При закалке любых деталей даже в самых сильных охладителях не­возможно добиться одинаковой скорости охлаждения поверхности и серд­цевины детали. Следовательно, если скорость охлаждения сердцевины при закалке будет меньше д_кр, то деталь не прокалится насквозь, т.е. там не образуется мартенсит.

Прокаливаемостъю называют способность стали закаливаться на определенную глубину. С помощью термокинетических диаграмм можно не только анализировать эту способность стали, но и определять ее, если известны кривые охлаждения закаливаемой детали в различных точках. Этот прием показан на рис. 6.18, где на термокинетическую диаграмму стали 45 нанесены кривые охлаждения в воде детали типа вала в точках, расположенных на поверхности (1) на расстоянии 0,5.й от поверхности (2) и в центре (5) вала. Эти кривые получают экспериментальным или расчетным путем. В данном случае кривые расположились так, что при указанных условиях охлаждения на поверхности и на расстоянии 0,5К от нее будет образовываться только мартенситная структура, а в центре ва­ла — смесь перлита с бейнитом.

Иногда на термокинетических диаграммах указывают значения твер­дости стали после охлаждения с той или иной скоростью. В этом случае

можно построить график изменения твердости по сечению цилиндрического образца данной стали. Такие графики, но полученные экспериментальным пу­тем, приведены в справочниках и харак­теризуют прокаливаемость сталей.

У

Рис. 6.30. Изменение твер­дости по длине I образца по­сле торцовой закалки:

I — твердость полу мартенситной зоны; 1 - сталь с низкой прока- ливаемостью; & - сталь с высо­кой прокаливаемостью

словились при оценке прокаливае- мости закаленными считать слои, в кото­рых содержится не менее 50 % мартенси­та (полумартенситная зона). Установле­но, что легирование стали любыми эле­ментами, кроме кобальта, увеличивает прокаливаемость, так как при этом по­вышается устойчивость переохлажден­ного аустенита. Для эксперименталь­ного определения прокаливаемости ме­нее трудоемким оказался способ торцо­вой закалки (ГОСТ 5657-69). Цилиндри­ческий образец, диаметром 0,025 м и длиной 0,1 м, нагретый до темпера­туры закалки, охлаждают струей воды только с торца на специальной установке. После охлаждения измеряют твердость по образующей цилин­дра и строят график изменения твердости по длине образца (рис. 6.30). Оригинальным в этом способе является то, что каждая точка поверхно­сти стандартного образца охлаждается с различной и вполне определенной скоростью. Сопоставление двух кривых на рис. 6.30 наглядно показыва­ет, что сталь, характеризуемая кривой 2, имеет более высокую прокали­ваемость, чем сталь, у которой твердость изменяется в соответствии с кривой 1. Прокаливаемость стали одной и той же марки в зависимости от изменений химического состава, размера зерна аустенита (температу­ры нагрева), размера и формы детали и т.д. колеблется в значительных пределах. В связи с этим в справочниках прокаливаемость стали каждой марки характеризуется не кривой, а полосой прокаливаемости.