Закалка стали: что это, виды и способы, технология, температура закалки

В данной статье мы расскажем, что такое закалки стали, какие способы у этого процесса, какие технологии применяются существуют и какая температура закалки у различных материалов. Посмотрим, какое оборудование используют для закалки стали, как меняются после такой обработки ее свойства и как уменьшить хрупкость материала. Узнаем, какие металлы подлежат калению, а какие подвергать этому процессу нельзя.

Закалка стали что это?

Закалка может проводиться не только у стали, но и у других материалов, таких как стекло, металлы и их сплавы, про зиговку металла ее способы и приёмы, мы уже рассказывали. Для этого их подвергают термической обработке, она должна доходить до критической точки, а затем необходимо быстро охладит материал. Данный процесс позволяет изменить кристаллическую решетку, это называется полиморфное превращение. Для охлаждения используются вода или масло, но можно делать это и в псевдокипящем слое твёрдого теплоносителя, можно использовать струю сжатого воздуха или водяной туман.

Материалы, которые закалили становятся более твердыми, но одновременно увеличивается и их хрупкость, уменьшается пластичность и вязкость. Для того чтобы уменьшить показатели хрупкости можно применить такой способ, как отпуск. Изобретение закалки прочно связано с именем Д.К. Чернова, он в середине 19 века открыл критические точки фазовых превращений стали. Именно он открыл тот факт, что закалку можно проводить в горячих средах, что стало основой для изобретения метода закалки, который проходил в несколько этапов.

Существует несколько типов закалки, так, первый, самый распространенный – полиморфное превращение которое используется для сталей различных видов. Для цветных металлов что это такое их свойства и характеристики, мы уже обсуждали, закалка проводится без полиморфного превращения. Закалка может проводиться в одном охладителе, когда заготовку помещают в жидкость. Есть способы с использованием двух сред, он подходит для высокоуглеродистых сталей.

Какие металлы подлежат калению?

Не все металлы и материалы подлежать калению, одни после процедуры становятся прочнее, а другие, наоборот, становятся мягче и пластичнее. Лучше всего на закалку реагируют стали, особенно низколегированные, углеродистые и высоколегированные. Именно они становятся после процедуры более прочными и устойчивыми к износу. Для максимального результата в составе материала должно быть не меньше 0,4 процентов углерода. Закалке поддаются чугуны, но не все, а те, у которых повышенная концентрация карбида.

Сплавы из титана и сам металл тоже можно закаливать, но стоит заметить, что и без этого он является очень прочным, да и после закаливания его свойства могут ухудшиться. Алюминиевые сплавы тоже можно подвергать такой обработке, в чистом виде этот металл, конечно, не закаливают, он пластичный и мягкий и именно за это ценится, поэтому нет смысла в проведении подобной процедуры. Кроме этого, в сплавах есть легирующие компоненты, которые улучшают свойства алюминия.

Для закаливания нержавеющей стали применяют высокие температуры, период воздействия на материал тоже должен быть увеличен. Необходимо соблюдать скорость разогревания и последующего охлаждения. Это связано с наличием в сплаве легирующих элементов, которые снижают теплопроводность, что повышает точку нагрева. Цветные металлы практически не закаливают, равно как и их сплавы.

Свойства стали после закалки

Свойства стали после закалки несколько изменяются, т.к. меняется состав кристаллической решетки, из такого материала производят прессы для пластиковых бутылок и многое другое. Даже при температуре 723 градуса сталь продолжает оставаться твердой, но при таком нагревании уже начинается распад карбида железа, а в гамма-железе начинает образовываться равномерный углеродный раствор, который отличается определенной твердостью. Такое вещество называют аустенит. При охлаждении стали это вещество начинает распадаться, благодаря чему сплав начинает восстанавливать свои свойства.

При быстром охлаждении все эти процессы просто не успевают пройти, что приводит к тому. Что появляется новая кристаллическая решетка. Самая твердая сталь – это та, которая достигла мартенситной фазы. Именно ее используют для производства режущих инструментов и деталей, которые испытывают большие трения в процессе эксплуатации. К таким относятся втулки, шестерни, валы и т.д. Если сталь закалили до троостита, то такой материал используют для изготовления пружин, рессор, амортизаторов.

Для того чтобы улучшить качественные характеристики стали, сделать ее оптимально вязкой и упругой, вместе с повышением устойчивости к износу, ее необходимо закалить до сорбитного состояния. Такой материал идеален для производства конструкций, которые испытывают постоянные динамические нагрузки. К таким можно отнести железнодорожные рельсы.

Оборудование для термообработки сталей

Основное оборудование для термообработки сталей – печи, именно с их помощью металлическим изделиям придают дополнительную прочность, их потом можно использовать для производства прессов для отходов пленки и других станков. После закалки у заготовок снижаются пластичность и вязкость. Один самых востребованных методов закалки – токами высокой частоты. Для этого применяется специальное оборудование – индукционные печи, они помогают образовывать тепло непосредственно в обрабатываемом материале. При этом оно распространяется по поверхности равномерно.

В муфельных печах процесс происходит иначе. Здесь используется обогрев с трех сторон за счет нагревателей, которые расположены на боковых поверхностях и дне камеры. Тепло в таких установка распространяется равномерно. Для того чтобы тепло не выходило наружу используют специальную многослойную изоляцию. Это помогает значительно сэкономить на электроэнергии.