Закалка – это быстрый способ доведения металла до комнатной температуры после термообработки, чтобы предотвратить резкое изменение микроструктуры металла в процессе охлаждения. Металлисты делают это, помещая горячий металл в жидкость или иногда с принудительным воздухом. Выбор жидкости или нагнетаемого воздуха называется средой.
Как происходит закалка
Обычная среда для закалки К ним относятся полимеры специального назначения, принудительная конвекция воздуха, пресная вода, соленая вода и масло. Вода – эффективная среда, когда цель – добиться максимальной твердости стали. Однако использование воды может привести к растрескиванию или деформации металла.
Если особая жесткость не требуется, можно использовать минеральное масло, китовый жир или хлопковое масло. вместо этого используется в процессе закалки. Процесс закалки может показаться драматичным для тех, кто с ним не знаком. По мере того как слесари переносят горячий металл в выбранную среду, из металла поднимается большой объем пара.
Влияние скорости закалки
Более медленные скорости закалки дают термодинамическим силам больше возможностей для изменения микроструктуры, и это часто может быть плохо, если такое изменение микроструктуры ослабляет металл. Иногда этот результат является предпочтительным, поэтому для закалки используются разные среды. Масло, например, имеет скорость закалки намного ниже, чем вода. Закалка в жидкой среде требует перемешивания жидкости вокруг куска металла, чтобы уменьшить количество пара с поверхности. Пузырьки пара могут препятствовать процессу закалки, поэтому их необходимо избегать.
Почему выполняется закалка
Часто используется Для закалки стали закалка в воде от температуры выше аустенитной температуры приведет к тому, что углерод будет захвачен внутри аустенитной планки. Это приводит к твердой и хрупкой мартенситной стадии. Аустенит относится к сплавам железа на основе гамма-железа, а мартенсит – это твердый тип кристаллической структуры стали.
Мартенсит закаленной стали очень хрупкий и напряженный. В результате закаленная сталь обычно проходит процесс отпуска. Это включает повторный нагрев металла до температуры ниже критической точки с последующим охлаждением на воздухе.
Обычно сталь впоследствии закаляется в масле, соли, свинцовые ванны или печи с воздухом, циркулирующим с помощью вентиляторов, для восстановления пластичности (способности выдерживать растягивающее напряжение) и ударной вязкости, потерянных в результате преобразования в мартенсит. После отпуска металл охлаждается быстро, медленно или совсем не охлаждается, в зависимости от обстоятельств, особенно от того, подвержен ли рассматриваемый металл хрупкости после отпуска.
Помимо температур мартенсита и аустенита, термическая обработка металла включает температуры феррита, перлита, цементита и бейнита.. Преобразование дельта-феррита происходит, когда железо нагревается до высокотемпературной формы железа. По данным Института сварки Великобритании, он образуется «при охлаждении низких концентраций углерода в сплавах железа с углеродом из жидкого состояния перед превращением в аустенит».
Перлит образуется в процессе медленного охлаждения сплавов железа. Бейнит бывает двух видов: верхний и нижний бейнит. Он производится при более низких скоростях охлаждения, чем образование мартенсита, но при более высокой скорости охлаждения, чем феррит и перлит.
Закалка предотвращает разрушение стали из аустенита на феррит и цементит. Цель состоит в том, чтобы сталь достигла мартенситной фазы.
Различные среды для закалки
Каждая среда, доступная для процесса закалки, имеет его собственные преимущества и недостатки, и слесари должны решить, что лучше всего для конкретной работы. Вот некоторые из вариантов:
Каустики
Сюда входят вода, соленая вода различных концентраций и сода. Это самые быстрые способы охлаждения металлов в процессе закалки. Помимо возможного деформации металла, при использовании каустической соды необходимо соблюдать меры безопасности, так как они могут быть опасны для кожи или глаз.
Масла
Это, как правило, самый популярный метод, потому что некоторые масла все еще могут быстро охлаждать металлы, но без такого же риска, как вода или другие щелочи. Однако масла сопряжены с риском, потому что они легковоспламеняющиеся. Поэтому слесарям важно знать пределы используемых масел с точки зрения температуры и веса груза, чтобы избежать возгорания.
Газы
Хотя нагнетаемый воздух является обычным явлением, азот – еще один популярный вариант. Газы часто используются для обработки готовых металлов, например инструментов. Регулировка давления и воздействия газов позволяет контролировать скорость охлаждения.