Меню

§ 5.4 Закалка материалов

Содержание

Почему одни ножи у вас дома быстро тупятся, а другие долго остаются острыми?

Закалка — это термическая обработка некоторых материалов (металлов, сплавов и стекла), заключающаяся в их нагреве и последующем быстром охлаждении с целью увеличения твёрдости материала, изделий из металлов, их сплавов и стекла.

При закалке с повышением твёрдости сталь становится более хрупкой. В зависимости от режима закалки одна и та же сталь приобретает различные структуры и свойства.

После закалки структура металла отливки становится более равномерной. Сталь приобретает большую твёрдость, но становится хрупкой. Даже при несильном ударе изделие из такой стали может расколоться, как стекло.

Последующий дополнительный нагрев (отпуск) делает структуру стали похожей на ту, что получается после ковки. Закалка и отпуск стального изделия более технологичны, чем многократная ковка и закалка.

При нагреве стали для закалки происходит своеобразное растворение соединения с ней железа с углеродом, таких же соединений с углеродом вольфрама, молибдена и ванадия, которые добавляют в сталь. Это позволяет получить после закалки высоколегированную прочную сталь.

Охлаждение нагретой детали чаще всего осуществляется в воде или масле. Однако существуют и другие способы охлаждения: струёй сжатого воздуха, водяным туманом и т. д.

Существуют несколько технологий закалки.

Закалка в одном охладителе (воде, водном растворе или масле) — самый распространённый способ закалки. Нагретую деталь полностью погружают в раствор до полного охлаждения (рис. 5.7).

Этот способ применяется при закалке несложных деталей из углеродистых и легированных сталей.

Прерывистая закалка в двух средах. При таком способе закалки деталь последовательно охлаждают в двух средах: первая среда — охлаждающая жидкость (вода); вторая — воздух или масло. Резкость такой закалки меньше, чем предыдущей.

Этот способ применяют при закалке высокоуглеродистых сталей.

Струйчатая закалка заключается в обрызгивании нагретой детали интенсивной струёй воды, и обычно её применяют тогда, когда нужно закалить часть детали.

При этом способе вокруг закаливаемой детали не образуется паровая рубашка, что обеспечивает более глубокую прокаливаемость, чем простая закалка в воде.

Лазерная закалка — это термическое упрочнение металлов и сплавов лазерным излучением. Участок поверхности сначала нагревается лазером, а затем охлаждается струёй холодного воздуха.

Материал, подвергшийся закалке по любой технологии, приобретает большую твёрдость, но становится хрупким, менее пластичным и менее вязким.

Эти свойства усиливаются, если большее количество раз повторить процесс нагревания — охлаждения.

Для снижения хрупкости и увеличения пластичности и вязкости после закалки применяют отпуск материала.

Отпуском называют повторный нагрев материала до не очень большой температуры и его последующее медленное охлаждение. Температура нагрева при отпуске может колебаться от 100 °С до 450 °С.

Проверьте себя:

1. Что такое закалка?

2. Какие существуют технологии закалки?

3. Для чего осуществляют отпуск закалённой детали?

Подумайте, где применяются изделия из закалённой стали.