Щоб метал отримав виняткові механічні властивості, які забезпечать можливість застосування в різних сферах, його піддають обробці. Зокрема, жаростійкі сталі виготовляють шляхом загартування (закалки, гартування).
Цей метод дозволяє суттєво підвищити твердість, міцність і зносостійкість, роблячи матеріал незамінним для промисловості. Щоб дізнатися, як саме покращуються характеристики, варто визначити, що собою являє гартування сталі. В цій статті ми розповімо про цю технологію детальніше та розберемо основні методи.
Для чого потрібне загартування металу?
Закалка металу підвищує твердість і міцність в кілька разів порівняно з відпаленним станом. Основна мета – отримати структуру мартенситу, яка забезпечує високу опірність деформації та зношуванню.
Крім того, загартування металу покращує межу витривалості та опір втомі. Проте, разом із твердістю зростає крихкість і внутрішні напруги. Саме тому загартування майже завжди супроводжується відпуском.
Способи загартування та охолодження сталі
Існує кілька основних методів закалювання металу, які направлені на забезпечення різних характеристик:
- об’ємне загартування (весь виріб нагрівається і охолоджується одночасно);
- поверхневе або локальне (нагрівається тільки поверхневий шар);
- ступінчасте та ізотермічне загартовування (охолодження проводиться в два етапи або з витримкою при певній температурі для зменшення напруг).
Загартована сталь обов’язково проходить етап охолодження. Швидкість повинна перевищувати критичну, задля уникнення перлітного чи бейнітного перетворення. Основні середовища: вода (швидкість охолодження 600–800 °C/с), повітря або полімерні розчини, сольові ванни.
Підготовка сталі до гартування
Всім, кого цікавить, як правильно закалити метал, варто знати про початковий етап – підготовку. Вона потрібна задля забезпечення однорідної структури та уникнення дефектів. Вся суть полягає в кількох операціях:
- відпал/нормалізація для усунення внутрішніх напруг;
- очищення поверхні, що дозволяє видаляти окалину, іржу та масло;
- механічна обробка (попереднє різання, свердління, оскільки після загартування обробка різко ускладнюється через високу твердість).
Загартування сталі легованого типу іноді відбувається також з проведенням попереднього підігріву.
Як загартовується сталь: технологічний процес
Закалювання складається з трьох основних етапів, кожен з яких має суттєвий вплив на якість.
Нагрів до критичної температури
Сталь нагрівають до температури на 30-50 °C вище точки Ac3 (для доевтектоїдних сталей) або Ac1 (для заевтектоїдних). Це забезпечує повне перетворення в аустеніт. Температура залежить від вмісту вуглецю та легуючих елементів. Нагрів проводять у печах з захисною атмосферою, щоб уникнути окислення та зневуглецювання поверхні.
Витримка
Щоб правильно закалити сталь, час витримки розраховують так, щоб аустеніт повністю сформувався та вирівнявся за складом. Для більшості деталей достатньо 10-20 хвилин на 25 мм товщини.
Охолодження
Найвідповідальніший етап. Деталь швидко переносять у загартувальне середовище. Швидкість охолодження в інтервалі 650-400 °C повинна бути вищою за критичну (вказана в діаграмах ізотермічного перетворення для кожної марки).
Відпуск сталі після загартування
Відпуск – обов’язкова операція після загартування. Він знімає зменшує крихкість і стабілізує структуру. Процес полягає в нагріванні до температури нижче Ac1 (150-650 °C) з подальшим повільним охолодженням.
Характеристики сталі після загартування
Розібравшись, як закалити метал, варто також дізнатися про властивості. Після правильної процедури сталь набуває:
- твердості 58-65 HRC (для інструментальних марок);
- високої міцність на розрив (до 2500-3000 МПа);
- підвищеної зносостійкості і опору стиранню.
Структура – мартенсит з залишковим аустенітом (у високолегованих сталях) та дрібними карбідними виділеннями.
Якщо ви зрозуміли, як загартувати сталь, та маєте базові поняття, то зможете швидше та легше підібрати потрібний матеріал.
На правах реклами
