Закалка стали: охлаждение

Охлаждение. Скорость охлаждения стали, нагретой до темпе-, ратуры закалки, оказывает решающее влияние на результат закалки.

В связи с тем что быстрое охлаждение необходимо только в интервале наименьшей устойчивости аустенита, а при дальнейшем пони-. жении температуры, особенно в мартенситном интервале, быстрое охлаждение не только не нужно, но и нежелательно, наилучшей закалочной средой будет та, которая быстро охлаждает в интервале температур 650—550° С (область температур наименьшей устойчивости аустенита) и медленно — ниже 300—200° С (область температур мар-тенситного превращения).

Наиболее распространенными закалочными средами являются вода, водные растворы солей, щелочей и кислот, масло, воздух, расплавленные соли.

При охлаждении в воде и масле, температура кипения которых ниже температуры охлаждаемых в них изделий, скорость охлаждения различна в начальном, среднем и конечном периодах охлаждения и подразделяется на три стадии:

• I — стадия пленочного кипения;
• II — стадия пузырчатого кипения;
• III — стадия конвективного теплообмена.

Стадия пленочного кипения характеризуется образованием вокруг охлаждаемого изделия паровой пленки, отделяющей раскаленную поверхность от всей массы жидкости, и поэтому скорость охлаждения на данной стадии сравнительно невелика. Пленочное кипение устойчиво при высоких температурах охлаждаемой поверхности.

Стадия пузырчатого кипения наступает при более низких температурах охлаждаемой поверхности, когда паровая пленка разрушается, создается непосредственный контакт жидкости с изделием; при кипении жидкости возникают многочисленные пузырьки пара, которые, отрываясь, уносят значительное количество тепла, в связи с чем охлаждение происходит с большой скоростью.

Стадия конвективного теплообмена наступает при понижении температуры поверхности ниже температуры кипения жидкости. Скорость теплоотвода в этой стадии низка и охлаждение протекает с небольшой скоростью.

Как видно из кривых, приведенных на рис. 123, вода охлаждает гораздо быстрее, чем масло: в 6 раз быстрее при 650—550° С и в 28 раз быстрее при 200° С. Поэтому вода применяется для охлаждения сталей с большой критической скоростью закалки (углеродистых сталей), а в масле охлаждают стали с малой критической скоростью закалки (изделия из легированных сталей, или высокоуглеродистых сталей при тонких сечениях).