Закаляване на въглеродна стомана Д. Алипиев

При развиването на тази важна, интересна, но обширна тема, е необходимо да се отбележат няколко неща: Както и при другите процедури за термообработване на металите, със закаляването се цели промяна на структурата и свойствата на вече изработени детайли, като се запазва тяхната форма. Това предполага нагряване в температурни области, в които липсва стопилката L. И понеже става дума само за стомана, разглежданията в желязо-въглеродната диаграма се ограничават до нейния "стоманен ъгъл"; Знае се, че линиите, съставящи диаграмата, са получени при бавно, равновесно охлаждане. Това се прави, за да се даде възможност (време) за протичането на дифузията и развитието на сложния процес на прегрупиране на атомите в кристалните решетки; Знае се още, че в точката S са в равновесие три фази - аустенит, ферит и цементит. Ако се разгледа охлаждането на една евтектоидна стомана с 0.83% С, за да се реализира процес на разпадане на аустенита, той трябва да се преохлади под т.S (под евтектоидната температура), за да се постигне дори и малка разлика в свободните енергии на изходното (аустенит) и крайното (перлит=ферит+цементит) състояние. Получената равновесна структура е пластинчат перлит. Умни хора са решили да изследват какво се случва, ако се увеличи тази разлика в свободните енергии чрез по-голямо преохлаждане (повишена скорост на охлаждане). Структурата при преохлаждане около 650 °С е сорбит, а тази при преохлаждане около 550 °С - троостит. Аустенит-перлитното, аустенит-сорбитното и аустенит-трооститното разпадания са дифузионни процеси, в резултат на които се получава ферит и цементит, но с различна големина на пластинките (казват, че трооститът представлява възможно най-финия перлит). От тази разлика в структурното състояние следват различни свойства, например, твърдостта по Роквел (HRC) на перлита е около 20, на сорбита ~ 30, на троостита ~ 40; При охлаждане с определена (критична) скорост, се стига до положение, при което дифузия практически не протича. Въглеродните атоми не успяват да напуснат кристалната решетка и остават принудително в нея. Това променя и самата кристална решетка и тя от кубична става тетрагонална. Напреженията на микро ниво (решетка) нарастват, а на макро ниво (детайл) твърдостта се увеличава значително. В структурата се наблюдава мартензит, във вид на игли. Мартензитът е продукт на бездифузионното аустенит-мартензитно превръщане и представлява преситен a - твърд разтвор. Мартензитът е твърд (около 65HRC) и крехък. Мартензитът изгражда структурата на закалената стомана. Целта на закаляването е повишаването на твърдостта на стоманата; Аустенит-мартензитното превръщане протича в температурен интервал (Мн-Мк). Както се вижда от фигурата, за стоманите с C>0,5%, краят на превръщането е при отрицателни температури и то не завършва докрай. От това следва, че в структурата ще се наблюдава и непревърнал се, остатъчен аустенит (Аост); Температурите, до които се извършва нагряването на стоманите за тяхното закаляване са от 20 до 50 ºС над линията GSK. Ето няколко снимки от упражнение на тема Закаляване на стомана в лаборатория на кат. Материалознание и технология на материалите, ТУ-София, с главното участие на Милен Венев и Николай Стоянов, 63 гр., ЕМФ. За да се подготвите отлично по темата, прочетете внимателно (бавно, равновесно) Металознанието на Балевски, където много последователно, ясно и логично са навързани най-важните моменти от термообработването на стоманите. Чудесни възможности за подготовка и разширени познания предлага и другата Учебна литература по материалознание, написана от световно известни автори. още теми по Материалознание 1 и 2         учебник по Материалознание 2         главна страница на CastingArea