Охлаждающая среда при закалке кремнистых марок стали

На схеме  показана диаграмма изотермического распада аустенита для доэвтектоидной стали, где указаны продукты распада при разных температурах изотермических выдержек. Из диаграммы видно, что превращение аустенита зависит от температуры, при которой протекает процесс превращения. Интервал температур 650—400° должен быть пройден быстро, так как при этой температуре аустенит менее устойчив и быстро превращается в сорбит или троостит. Ниже 650—400° вновь начинается зона большей устойчивости аустенита и для углеродистых сталей может быть охлаждение более медленным. Далее, в интервале мартенситового превращения (начало — линия Мнач, конец— Мкон) необходимо, чтобы сталь охлаждалась медленно, иначе возникают термические напряжения вследствие большой скорости охлаждения.

Сравнение кривых изотермического превращения кремнистой стали с кривыми углеродистой стали показывает, что они сохранили С-образную форму, но имеют существенные отклонения. Эти отклонения для стали марки 55С2 заключаются в устойчивости аустенита в районе температур 380—280° и в сильно растянутом процессе его превращения в нижнем интервале ниже 100°, где процесс распада полностью не совершается.

На основании диаграмм изотермического превращения видно, что действие, охлаждающей жидкости особенно важно при следующих температурах.

1.           Около 600°, когда для предотвращения распада аустенита желательно быстрое охлаждение. Чем энергичнее происходит процесс охлаждения, тем больше гарантии получить мартенситовую структуру.

2.           Для углеродистых марок рессорной стали около 200—300° и для кремнистых 200—100°, когда образуется мартенсит. Чем медленнее происходит охлаждение в пределах этих температур, тем меньше возможности возникновения напряжений и закалочных трещин.

В таблице «Зависимость скорости охлаждения от закаливающей жидкости» приведены данные, показывающие скорость охлаждения стали в этих интервалах температур в различных закаливающих жидкостях.

Как видно из таблицы, нет такой охлаждающей среды, которая бы отвечала требованиям закалки в обоих интервалах температур, и вопрос о закалочной среде по данным исследователей ещё остаётся полностью не разрешённым. Вода, способствующая быстрому охлаждению (500—600° в секунду), при высоких температурах также быстро охлаждает (со скоростью 270° в секунду) и в районе температур образования мартенсита. Так как мартенсит имеет больший объём по сравнению с аустенитом, в интервале температур мартенситного превращения (200—300°) при быстром охлаждении создаются большие напряжения, которые приводят к образованию трещин и деформаций (в листах в виде коробления).

Во избежание образования трещин и деформации (коробления), которые часто возникают при закалке рессорных листов из стали марки 55, целесообразно применять прерывистую закалку, которую сначала производят в воде, затем в масле. Для устранения перлитного превращения и быстрого охлаждения стали до температуры образования мартенсита листы до 300—400° охлаждают в воде. Для замедленного же охлаждения до комнатной температуры их быстро переносят в ванну с маслом.

Листы из кремнистых марок стали с целью замены дорогостоящего масла можно закаливать в воде. Возможность её применения подтверждается и С-образными кривыми, в которых верхний и нижний участки ускоренного распада аустенита сильно сдвинуты в сторону уменьшения времени выдержки, поэтому при температурах 500—600° и 100—200° требуется быстрое охлаждение.

Таким образом, при низких температурах распада аустенита (100—200°) в кремнистых сталях целесообразно ускоренное охлаждение, что может обеспечить вода или водные растворы. Однако закалка в масле даёт меньшие деформацию (коробление) и трещинообразование.

Закалка в воде через слой масла, особенно широко практиковавшаяся при одновременной гибке и закалке на гибочно-закалочных машинах, не способствует образованию структуры мартенсита и не устраняет трещинообразования и коробления в листах. Многолетняя практика работы вагоноремонтного завода имени «Памяти Революции 1905 года» это полностью подтвердила.

Положительное действие масла с толщиной слоя 150—200 мм в ванне с водой может оказывать только как подстуживающая среда. Такое подстуживание производят с успехом опытные рессорщики на воздухе.

30 Декабрь 2012 Опубликовано в Мастер-класс

Комментирование закрыто.