Главная страница | Контакты | Случайная страница Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

ПРОКАЛИВАЕМОСТЬ

Под прокаливаемостью подразумевают глубину проникновения закаленной зоны ^г.Несквозная прокаливаемость объясняется тем, что при закалке деталь охлаждается быстрее с поверхности и медленнее – в сердце вине. При закалке скорость охлаждения распределяется по сечению так, как это показано на рис. 233, а, пунктирной линией; у поверхности скорость охлаждения максимальная, в центре – минимальная. Если критическая скорость закалки равна величине, показанной на этой схеме горизонтальной пунктирной линией, то деталь не прокаливается насквозь, и глубина закалки будет равна заштрихованному слою (рисунок 4 а).

Рисунок 4. Схемы, показывающие различную скорость охлаждения по сечению и в связи с этим несквозную прокаливаемость

Очевидно, с уменьшением критической скорости закалки увеличивается и глубина закаленного слоя, и если v_к будет меньше скорости охлаждения в центре, то это сечение закалится насквозь. Если сечение велико и скорость охлаждения на поверхности меньше v_к, то при данном способе закалки сталь не закалится даже на поверхности.

Следовательно, чем меньше v_к, тем глубже прокаливаемость. Прокаливаемость, как и v_к, тесно связана со скоростью превращения аустенита в перлит и, следовательно, с расположением кривой начала превращения на С-диаграмме.

Предположим, что имеем цилиндрическую деталь. Кривые охлаждения центра, поверхности и сечения, расположенного на половине радиуса от поверхности, наложенные на С -диаграмму, показаны на рисунке 4, б. Для данной стали при данных условиях охлаждения на поверхности получится мартенситная структура, в центре – перлитная, на расстоянии половины радиуса получится мартенсит + + тростит.

Если С -кривая располагается правее, чем показано на рис. 233, б, вследствие большей устойчивости переохлажденного аустенита, то, очевидно прокаливаемость увеличится.

Следовательно, чем медленнее происходит превращение аустенита в перлит, чем правее расположены линии на диаграмме изотермического распада аустенита, тем глубже прокаливаемость.

Для практической оценки прокаливаемости пользуются величиной, которая называется критическим диаметром.

Критический диаметр (D_к) – это максимальный диаметр цилиндрического прутка, который прокаливается насквозь в данном охладителе. Следовательно, для данной стали каждой закалочной среде соответствует свой критический диаметр. Очевидно, чем интенсивнее охлаждает закалочная среда, тем больше величина критического диаметра.

На рисунке 7 показана глубина закалки (незаштрихованная часть сечения) закаленных в воде и масле образцов различного диаметра

одной и той же стали. Распределение закаленной и незакаленной зон показывает, что для каждого охладителя есть максимальное сечение, прокаливающееся насквозь (D_к), причем D_км < D_кв так как масло охлаждает медленнее, чем вода.

Рисунок 7. Прокаливаемость прутков различного размера при закалке в воде и масле (заштрихована незакаленная сердцевина)

Чтобы не ставить прокаливаемость в зависимости от способа охлаждения, вводят понятие идеальный критический диаметр (обозначается D_∞). Это – диаметр максимального сечения, прокалива ющегося насквозь в «идеальной» жидкости, отнимающей тепло с бесконечно большой скоростью.

Критический диаметр – важная и удобная величина при назначении марки стали на изделие.

Если нужно, чтобы изделие при термической обработке прокаливалось насквозь, следует выбрать такую сталь, чтобы критический диаметр был больше диаметра изделия.

Сталь обычно характеризуется критическим диаметром D_∞ или D_кв или D_км.

Зная один из критических диаметров, можно по номограмме (рисунке 8) определить любой другой (т. е. если известно, например D_∞, можно определить D_кв или D_км и т. д.).

Предположим, что нам известен идеальный критический диаметр D_∞, который равен, например, 48 мм. Зная D_∞ можно определить по этой номограмме (рис. 235) реальный критический диаметр D_к для закалки в воде, масле и на воздухе. Для этого от точки 48 мм на верхней шкале абсцисс опускаем перпендикуляр до линии, характеризующей «идеальное» охлаждение (а = ∞), и на уровне пересечения с этой линией проводим горизонтальную прямую. Точки пересечения этой горизонтали с наклонными линиями, характеризующими охлаждение в воде, масле и на воздухе, определяют реальные критические диаметры при охлаждении в этих средах; они соответственно будут равны 38; 26 и 3 мм.

идеальный критический диаметр D∞, мм

Рисунок 8. Номограмма для определения прокаливаемости

Наиболее удобный и простой метод определения прокаливаемости и, следовательно, экспериментального определения «идеального» критического диаметра – метод торцевой закалки.

Рисунок 9. Схема закалки образца при испытании на прокаливаемость методом торцевой закалки	Рисунок 10. Твердость по длине образца после торцевой закалки: 1 – неглубоко прокаливающаяся сталь; 2 – глубоко прокаливающаяся

Схема охлаждения образца при определении прокаливаемости методом торцевой закалки показана на рисунке 9. Очевидно, что только при таком охлаждении нижний торец охлаждается с максимальной скоростью, и скорость охлаждения убывает по мере удаления от торца. Измерив после закалки твердость на поверхности по длине образца и представив полученные результаты графически, у глубоко прокали вающейся стали получим плавное снижение твердости (кривая 2 на рисунке 10), а у неглубоко прокаливающейся стали (кривая 1, на рисунке 10) – резкое уменьшение твердости.