Прокаливаемость и закаливаемость стали
- Прокаливаемость
Прокаливаемость относится к присущему сорту стали свойству получать глубину закаленного слоя (слоя мартенсита) при закалке в заданных условиях.
Полностью ли закалится стальная деталь, связано с критической скоростью охлаждения (vk) стали при закалке.
Показатель измерения: Выражается эффективной глубиной закаленного слоя, достижимой при закалке стандартного образца в определенных условиях.
Глубина закаленного слоя: Относится к расстоянию от поверхности стальной детали до места, где мартенситная структура составляет 50% внутри. Чем больше глубина закаленного слоя, тем выше прокаливаемость; когда глубина закаленного слоя достигает сердцевины, заготовка полностью закалена.
2. Влияние прокаливаемости на механические свойства стали
Прокаливаемость оказывает существенное влияние на механические свойства стали. Если заготовка полностью закалена, ее поверхностные свойства однородны и согласованы, что позволяет в полной мере проявить потенциал механических свойств стали. Если закалка не полная, будут различия в поверхностных свойствах; особенно после высокотемпературного отпуска, прочность сердцевины будет ниже, чем у поверхностного слоя.
При одинаковых условиях аустенитизации прокаливаемость стали одного и того же типа одинакова.
Для глубины закаленного слоя: закалка в воде > закалка в масле; небольшие заготовки > большие заготовки.
3. Факторы, влияющие на прокаливаемость
Прокаливаемость является присущим свойством стали, не зависящим от внешних условий стали (таких как форма, размер, площадь поверхности и охлаждающая среда), но тесно связанным с ее критической скоростью охлаждения. Чем меньше критическая скорость охлаждения, тем выше прокаливаемость стали.
Все факторы, влияющие на критическую скорость охлаждения (или положение C-кривой) — такие как химический состав, температура закалки и время выдержки — будут влиять на прокаливаемость.
1）Химический состав
- Содержание углерода: Среди доэвтектоидной стали, эвтектоидной стали и заэвтектоидной стали, эвтектоидная сталь имеет наименьшую критическую скорость охлаждения и самую высокую прокаливаемость среди углеродистых сталей. Прокаливаемость доэвтектоидной стали увеличивается с увеличением содержания углерода. В пределах нормального диапазона температур закалочного нагрева прокаливаемость заэвтектоидной стали уменьшается с увеличением содержания углерода.
- Легирующие элементы: Все легирующие элементы, кроме кобальта, смещают C-кривую вправо, снижают критическую скорость охлаждения и улучшают прокаливаемость.
2）Температура закалки и время выдержки
Повышение температуры нагрева и увеличение времени выдержки могут соответствующим образом улучшить прокаливаемость стали. Однако этот метод вызовет укрупнение зерна, поэтому обычно не применяется.
4. Определение прокаливаемости: испытание на торцевую закалку (испытание на торцевую закалку по Джомини)
5. Применение прокаливаемости
1）Оценка глубины закаленного слоя
При проектировании деталей известная кривая прокаливаемости может быть использована для оценки эффективной глубины закаленного слоя детали.
2）Выбор материала на основе глубины закаленного слоя
Эффективная глубина закаленного слоя оказывает существенное влияние на механические свойства заготовки.
Когда заготовка полностью закалена, равномерно распределенная структура может быть получена по всему поперечному сечению после отпуска, и ее механические свойства также согласованы.
При неполной закалке механические свойства сердцевины заготовки ниже, чем у поверхностного закаленного слоя.
Когда напряжение заготовки равномерно распределено по поперечному сечению, а механические свойства по поперечному сечению согласованы, следует выбирать сталь с высокой прокаливаемостью.
Для деталей, подвергающихся изгибающим или крутильным нагрузкам (например, валы), поверхностное напряжение является самым высоким, в то время как напряжение в сердцевине очень низкое, поэтому следует выбирать сталь с плохой прокаливаемостью.
При одинаковых условиях аустенитизации прокаливаемость стали одного и того же типа одинакова.
*Твердость после закалки (прокаливаемость для максимальной твердости)
В нормальных условиях закалки это относится к максимальной твердости, достижимой путем получения мартенситной структуры. Его основным влияющим фактором является содержание углерода в мартенсите, и это мало связано с легирующими элементами. Чем выше содержание углерода, тем выше твердость после закалки.
Например, низкоуглеродистая легированная сталь имеет довольно хорошую прокаливаемость, но низкую твердость после закалки. Другим примером является высокоуглеродистая инструментальная сталь, которая имеет плохую прокаливаемость, но высокую твердость после закалки.
Как правило, для сравнения используются среднеуглеродистая легированная сталь 40Cr и углеродистая сталь 45. Первая содержит легирующий элемент хром, поэтому ее прокаливаемость выше, чем у последней; однако содержание углерода в ней ниже, чем у последней, что приводит к немного более низкой твердости после закалки.
Примечание: сталь с высокой прокаливаемостью не обязательно имеет высокую твердость после закалки, и наоборот.
Ваше сообщение должно содержать от 20 до 3000 символов!