Закаляването е процес на топлинна обработка, при който стоманените отливки се нагряват до температура над Ac3 или Ac1 и след това бързо се охлаждат след задържане за определен период от време, за да се получи пълна мартензитна структура. Стоманените отливки трябва да бъдат закалени навреме, за да се елиминира напрежението на охлаждане и да се получат необходимите цялостни механични свойства. Следователно термичната обработка на темпериране обикновено се използва след закаляването. Наричат се още QT. Другата често използвана топлинна обработка включва отгряване, нормализиране и твърд разтвор.
ЗАКАЛЕНИЕ
1. Температура на охлаждане
Температурата на закаляване на нагряване на хипоевтектоидната стомана е 30 градуса -50 градуса над Ac3; температурата на закаляване на нагряване на евтектоидна стомана и хиперевтектоидна стомана е 30 градуса -50 градуса над Ac1. Хипоевтектоидната въглеродна стомана се нагрява при гореспоменатата температура на закаляване, за да се получи финозърнест аустенит и фина мартензитна структура може да се получи след охлаждане. Евтектоидната стомана и хиперевтектоидната стомана са сфероидизирани и отгряти преди закаляването и нагряването, така че след нагряване до 30 градуса -50 градуса над Ac1 и непълно аустенитизиране, структурата е аустенит и частично неразтворени финозърнести инфилтрационни частици от въглеродно тяло. След охлаждане аустенитът се трансформира в мартензит, а неразтворените частици от цементит се задържат. Благодарение на високата твърдост на циментита, той не само не намалява твърдостта на стоманата, но също така подобрява нейната устойчивост на износване. Нормалната охладена структура на хиперевтектоидната стомана е фин люспест мартензит, а фин гранулиран цементит и малко количество задържан аустенит са равномерно разпределени върху матрицата. Тази конструкция има висока якост и устойчивост на износване, но има и известна степен на издръжливост.
2. Охлаждаща среда за охлаждащ процес на топлинна обработка
Целта на закаляването е да се получи пълен мартензит. Следователно скоростта на охлаждане на отлятата стомана по време на закаляването трябва да бъде по-голяма от критичната скорост на охлаждане на отлятата стомана, в противен случай мартензитната структура и съответните свойства не могат да бъдат получени. Твърде високата скорост на охлаждане обаче може лесно да доведе до деформация или напукване на отливката. За да се изпълнят едновременно горните изисквания, трябва да се избере подходящата охлаждаща среда според материала на отливката или да се приеме методът на поетапно охлаждане. В температурния диапазон от 650 градуса -400 градуса скоростта на изотермична трансформация на преохладен аустенит от стомана е най-голяма. Следователно, когато отливката се охлажда, трябва да се осигури бързо охлаждане в този температурен диапазон. Под точката Ms скоростта на охлаждане трябва да е по-бавна, за да се предотврати деформация или напукване. Средата за охлаждане обикновено приема вода, воден разтвор или масло. В етапа на закаляване или аустемпериране, често използваната среда включва горещо масло, разтопен метал, разтопена сол или разтопена основа.
Охлаждащият капацитет на водата в зоната с висока температура от 650 градуса -550 градуса е силен, а капацитетът на охлаждане на водата в зоната с ниска температура от 300 градуса -200 градуса е много силен. Водата е по-подходяща за охлаждане и охлаждане на отливки от въглеродна стомана с прости форми и големи напречни сечения. Когато се използва за закаляване и охлаждане, температурата на водата обикновено не е по-висока от 30 градуса. Поради това обикновено се приема да се засили циркулацията на водата, за да се поддържа температурата на водата в разумен диапазон. В допълнение, нагряването на сол (NaCl) или основа (NaOH) във вода ще увеличи значително охлаждащия капацитет на разтвора.
Основното предимство на маслото като охлаждаща среда е, че скоростта на охлаждане в зоната с ниска температура от 300 градуса -200 градуса е много по-ниска от тази на водата, което може значително да намали вътрешното напрежение на закаления детайл и да намали възможността за деформация и напукване на отливката. В същото време охлаждащият капацитет на маслото във високия температурен диапазон от 650 градуса -550 градуса е сравнително нисък, което е и основният недостатък на маслото като охладителна среда. Температурата на маслото за охлаждане обикновено се контролира на 60 градуса -80 градуса. Маслото се използва главно за закаляване на отливки от легирана стомана със сложни форми и закаляване на отливки от въглеродна стомана с малки напречни сечения и сложни форми.
В допълнение, разтопената сол също често се използва като среда за охлаждане, която по това време се превръща в солна баня. Солната баня се характеризира с висока точка на кипене и охлаждащата й способност е между вода и масло. Солната баня често се използва за аустемпериране и етапно закаляване, както и за обработка на отливки със сложни форми, малки размери и строги изисквания за деформация.
ЗАКАЛЯВАНЕ
Закаляването се отнася до процес на топлинна обработка, при който закалените или нормализирани стоманени отливки се нагряват до избрана температура, по-ниска от критичната точка Ac1, и след задържане за определен период от време се охлаждат с подходяща скорост. Термичната обработка при закаляване може да трансформира нестабилната структура, получена след закаляване или нормализиране, в стабилна структура, за да се елиминира напрежението и да се подобри пластичността и якостта на стоманените отливки. Като цяло процесът на топлинна обработка на охлаждане и високотемпературно темпериране се нарича охлаждане и темпериране. Закалените стоманени отливки трябва да бъдат закалени навреме, а нормализираните стоманени отливки трябва да бъдат закалени, когато е необходимо. Производителността на стоманените отливки след закаляване зависи от температурата на закаляване, времето и броя пъти. Повишаването на температурата на закаляване и удължаването на времето на задържане по всяко време може не само да облекчи напрежението на закаляване на стоманените отливки, но също така да трансформира нестабилния закален мартензит в темпериран мартензит, троостит или сорбит. Якостта и твърдостта на стоманените отливки намаляват, а пластичността значително се подобрява. За някои среднолегирани стомани с легиращи елементи, които силно образуват карбиди (като хром, молибден, ванадий и волфрам и т.н.), твърдостта се увеличава и якостта намалява при темпериране при 400 градуса -500 градуса. Това явление се нарича вторично втвърдяване, т.е. твърдостта на лятата стомана в закалено състояние достига максимум. В действителното производство среднолегираната лята стомана с характеристики на вторично втвърдяване трябва да бъде темперирана многократно.
ЕФЕКТЪТ НА QT ВЪРХУ СТОМАНЕНИ ОТЛИВКИ
В допълнение към производителността на стоманените отливки в зависимост от химическия състав и процеса на леене, могат да се използват и различни методи за термична обработка, за да имат отлични цялостни механични свойства. Общата цел на процеса на термична обработка е да подобри качеството на отливките, да намали теглото на отливките, да удължи експлоатационния живот и да намали разходите. Топлинната обработка е важно средство за подобряване на механичните свойства на отливките; механичните свойства на отливките са важен показател за преценка на ефекта от термичната обработка. В допълнение към следните свойства, леярната трябва също така да вземе предвид фактори като процедури на обработка, производителност на рязане и изисквания за използване на отливките при топлинна-обработка на стоманени отливки.
1. Влиянието на QT върху якостта на отливките
При условие на същия състав на отливката, якостта на стоманените отливки след различни процеси на топлинна обработка има тенденция да се увеличава. Най-общо казано, якостта на опън на отливките от въглеродна стомана и отливките от нисколегирана стомана може да достигне 414 Mpa-1724 MPa след закаляване и темпериране.
2. Ефектът на QT върху пластичността на стоманени отливки
-отлятата структура на стоманените отливки е груба и пластичността е ниска. След термична обработка неговата микроструктура и пластичност ще бъдат съответно подобрени. По-специално, пластичността на стоманените отливки след закаляване и отвръщане (закаляване + отвръщане при висока температура) ще бъде значително подобрена.
3. Влиянието на закаляването и темперирането върху якостта на стоманените отливки
Индексът на якост на стоманените отливки често се оценява чрез тестове на удар. Тъй като здравината и издръжливостта на стоманените отливки са двойка противоречиви показатели, леярната трябва да направи цялостни съображения, за да избере подходящ процес на топлинна обработка, за да постигне всеобхватните механични свойства, изисквани от клиентите.
4. Ефектът на QT върху твърдостта на отливките
Когато закаляемостта на отлятата стомана е една и съща, твърдостта на отлятата стомана след топлинна обработка може грубо да отразява якостта на отлятата стомана. Следователно твърдостта може да се използва като интуитивен индекс за оценка на характеристиките на лятата стомана след термична обработка. Най-общо казано, твърдостта на отливките от въглеродна стомана може да достигне 120 HBW - 280 HBW след топлинна обработка.
