Главная / Новости / Закалка металла - технология закалки стали

Закалка металла - технология закалки стали

Закалка металла - технология закалки стали

Изменение кристаллической решетки металла является основой технологии его закалки. Каждый металл и металлический сплав, отличающийся друг от друга по химическому составу, имеет разную критическую температуру, приводящую к изменениям в его молекулярной структуре. Закалка включает в себя поочередное нагревание и охлаждение металла. Охлаждают изделие в воде или масле, погружая его туда сразу после доведения до критической температуры.

Существует два вида термической обработки металлических изделий: полиморфное изменение, которое используется для стальных сплавов, и безполиморфное, которое применяется для цветных сплавов. Процесс доведения до критической температуры, или закалка, позволяет увеличить твердость металлического изделия за счет утраты части пластичности и вязкости. Чем больше повторяются друг за другом циклы нагрева и охлаждения, тем более твердым, но более хрупким становится металл.

Для предотвращения хрупкости, а также для стабилизации пластичности и вязкости стальных сплавов, в которых происходит в процессе закалки полиморфное превращение, используется технология отпуска. Она немного снижает прочность, увеличивая пластичность и вязкость стали, что позволяет достичь определенного баланса между этими характеристиками. Чтобы предотвратить увеличение хрупкости стальных сплавов в процессе их закалки, используют технологию «старения» – наиболее подходящую для безполиморфных процессов.

Закалка стальных сплавов может быть полной и неполной. Последняя применяется для изготовления стальных сплавов, из которых потом будут делать инструменты. Закалка металлов приводит к замене объёмно-центрированной ферритной кристаллической решетки на гранецентрированную.

Часто для ряда изделий следует закалить не всю металлическую конструкцию, а только ее часть. Так происходит изготовление режущей кромки холодного оружия в Японии. Именно по такой технологии закаляют японские мечи катаны. Невооруженным взглядом видно, где заканчивается металл, у которого изменилась кристаллическая решетка. Такой металл нужно охлаждать после разогрева до температуры 659-400оС. Нагрев металла происходит в специальной печи в течении определенного периода времени. С помощью проведенных экспериментов и наблюдений экспертов удалось установить, что для закалки 1 мм требуется оказывать термическое воздействие на изделие в течение 90-120 сек. при работе с электрической печью. Если закалка проводится в печи, работающей на основе использования твердого топлива, то на закалку такого же размера режущего инструмента придется потратить не менее 60 сек. При закалке в ванне с соляной кислотой потребуется 30 сек. Быстрее всего проходит закалка в свинцовых ваннах. Для этого требуется всего 6 сек.

Когда разогретое металлическое изделие опускают в холодную воду или масло, на его поверхности возникает в результате проведения химических процессов выпариваемая пленка. Она не дает металлу быстро остыть. У специалистов этот этап носит название пленочное кипение. Образовавшуюся паровую пленку разрывает последующее нагревание, после чего на поверхности металла начинает кипеть жидкость. Этот процесс носит название пузырькового кипения. После завершения кипения жидкости на поверхности металла происходит интенсивное остывание металлического изделия. В результате наступает конвективный теплообмен. Сам процесс закалки отличают по тем охладителям, которые используются во время работы.

Закалка может проводиться в одном охладителе. В этом случае стальной легированный или углеродистый сплав в ней находится до момента полного остывания. Используется также технология прерывистой закалки, в ходе которой металл погружают поочередно в две среды. Первичное остывание происходит в обычной воде, а потом разогретый металл погружают в масло, которое остужает его медленнее. Так закаляют стали с высоким содержанием углерода. Используется еще струйчатая закалка, когда металл поливают мелкими водяными брызгами. В этом случае не происходит образования паровой пленки.

При помощи струйчатой закалки обрабатывают только определенный элемент металлического изделия. При таком способе закалки металл прокаливается больше. Ступенчатый тип закалки предполагает использование среды, температура которой превышает температуру критической точки конкретной марки сплава. В ходе охлаждения в такой среде металл приобретает такую же температуру, как и закалочная ванна во всех своих точках сечения. Затем его медленно остужают. В это время осуществляется его закалка. Изометрический тип закалки представляет собой процесс изометрического изменения кристаллической решетки, на которой образуется аустенит. В качестве охлаждающих сред при закалке могут использоваться: вода, растворы солей, щелочные растворы, машинное масло или расплавленный свинец. Наиболее эффективными и рентабельными считаются соляной раствор хлорида натрия и каустической соды.

ЧИТАТЬ ДАЛЬШЕ