2.6 Влияние углерода и легирующих элементов на закаливаемость и прокаливаемость стали

Закаливаемостью называют способность стали приоб­ретать высокую твердость поверхности (структуру мар­тенсита) при скорости охлаждения выше критической скорости закалки. Закаливаемость зависит главным об­разом от содержания углерода в стали и характеризуется графиком (рис. 6).

Рис. 6 Зависимость твердости закаленной стали от содержания углерода

Рис. 7 График для определения прокаливаемости цилиндрических деталей при закалка: 1- в воде; 2 в масле.

Приведенные на рисунке твердости соответствуют образцам при закалке в лаборатор­ных условиях. В цехе, как правило, трудно выдержать такие же условия, и твердость будет несколько меньше.. Разница в твер­дости после закалки легирован­ных сталей в воде или в масле для деталей малых диаметров практически неощутима, а при больших диаметрах довольно ве­лика (рис. 7). Закалка углеро­дистых сталей в масле неэффек­тивна.

Размеры изделия оказывают влияние на максимальную твер­дость поверхности после закал­ки. Чем больше сечение детали тем с меньшей скоростью охлаждается ее поверхность из-за ольшого количества тепла, отдаваемого сердцеви­ной, и тем на меньшую твердость она закалится.

Рис.8 Прокаливаемость в зависимости от величины зерна стали: 1- крупнозернистой; 2- мелкозернистой

Прокаливаемостью называется способность стали за­каливаться иа определенную глубину от поверхности к центру. Глубина прокаливаемости конструкционных ста­лей, согласно ГОСТ 5657—69,— это расстояние от поверх­ности до полумартеиситиой зоны. Полумартенситной зо­ной называют слой структуры, состоящий нз 50% мартен­сита и 50% троостита..

Как известно, мартенсит н троостит являются твер­дыми структурами. Их твердость зависит от содержания углерода. При малом содержании его, полумартенситная зона имеет низкую твер­дость.

Прокаливаемость зависит от наличия в стали леги­рующих элементов и охлаждающей способности закалоч­ной среды. Для повышения прокаливаемости сталь леги­руют бором, марганцем, молибденом, хромом, никелем. В ГОСТ 4543—71 приведены полосы прокаливаемости ряда марок сталей. Эти полосы составлены на основании про­верки прокаливаемости большого количества плавок методом торцовое закалки (по ГОСТ 5657—69). Полоса про­каливаемое™ стали 18ХГТ, приведенная на рис. б, состав­лена иа основании проверки образцов 120 плавок. Разница в твердости является главным образом результатом неодинакового химического состава разных плавок. По графику полосы прокаливаемости определяют твердость стали на разных расстояниях от закаливаемого торца.

Для определения глубины прокаливаемости цилиндриче­ских изделий пользуются графиком, приведенным на рис. 7.

Кроме этого, на глубину прокаливаемости влияет ве­личина зерна аустенита в момент окончания нагрева де­тали. Чем больше вырастет зерно, тем глубже прокалится изделие. Рост зерна аустенита раньше начинается у на-следственно крупнозернистой стали, и поэтому она про­каливается глубже. Однако если нагреть наследственно мелкозернистую сталь до высокой температуры, обеспе­чивающей рост зерна аустенита, то и она прокалится глубже..

Глубина прокаливаемости зависит также от размера закаливаемого изделия.

Прокаливаемость имеет решающее значение в обес­печении прочности сердцевины ответственных деталей.

Поэтому, выбирая сталь, нужно руководствоваться не только хи­мическим составом, но и глу­биной прокаливаемости.

Однако не всегда детали после закалки и отпуска должны иметь наибольшие механические свойства в поверхностных и цен­тральных зонах детали, что со­ответствует закалке на полумартенсит. В ряде случаев достаточ­но, чтобы при улучшении в структуре стали ие появился феррит (так называемая ферритиая прокаливаемость) — структу­ра, резко снижающая ударную вязкость стали. В этих случаях необходимо знать, при каком сечении сталь прокалится на мартенсит, троостит или сорбит, но без выделения феррита.

Список используемой литературы

1. Конарева Л. А. Управление качеством продукции в промышленности. - М.: ИНФРА-М, 2001. - 256 с.

2. Спицнадель В. Н. Основы системного анализа: Учеб. пособие. -- СПб.: Изд. дом "Бизнесс-пресса", 2000. - 326 с.

3. Чернышов, В.Н. Ч-497 Теория систем и системный анализ : учеб. пособие / В.Н. Чернышов, А.В. Чернышов. – Тамбов : Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2008. – 96 с. – 150 экз. – ISBN 978-5-8265-0766-7.

4. Блауберг И.В., Э. Г. Юдин Становление и сущность системного подхода. - М.: Наука, 1973.