Способ термической обработки стали для получения требуемых свойств

Для заданной марки стали рекомендуется подогрев и последующая термообработка, состоящая из закалки и отпуска. Термическая обработка, состоящая из закалки и отпуска, значительно повышает механические свойства стали и снижает порог хладноломкости. Охлаждение производится в воде, которая подается под высоким давлением через форсунки, что обеспечивает высокую скорость охлаждения.
Закалкой стали называется операция термической обработки, заключающаяся в нагреве по крайней мере выше критической точки, выдержке и последующем охлаждении в различных средах с целью получения при комнатной температуре неустойчивых продуктов распада аустенита, а, следовательно, повышения твердости и прочности.
Для доэвтектоидных сталей, содержащих менее 0,8% углерода, целесообразно производить полную закалку на чистый мартенсит. Для обеспечения максимально полного превращения в аустенит, сталь необходимо нагревать на 30…50°С выше критической температуры, соответствующей точке Ас3. Температура критической точки Ас3 равна 790°С, следовательно, температура закалки – 820…840°С. Охлаждение после закалки производится в воде. Интервал температур некоторых видов термических обработок с обозначением линии заданного сплава предоставлен на рисунке 2.
Рисунок 2. Интервал закалочных температур
Время нагрева пальца, изготовленного из стали Ст6, принимаем равным 50 с на 1 мм условного диаметра изделия

. Нагрев стали при термической обработке применяют для получения структуры аустенита. Структура стали Ст6 при нагреве до температуры критической точки Ас1 состоит из зерен перлита и феррита. В точке Ас1 начинается фазовая перекристаллизация перлита в мелкозернистый аустенит. При дальнейшем нагреве от температуры Ас1 до Ас3 избыточный феррит растворяется в аустените и при достижении температуры, соответствующей линии GSE на диаграмме состояния железо-углерод, превращения заканчиваются. Выше точки Ас3 структура стали состоит только из аустенита. Время выдержки вала при температуре закалки ориентировочно принимаем в пределах 1,0…1,5 мин на 1 мм сечения детали.
Охлаждение стали производят в воде, чтобы обеспечить оптимальную скорость охлаждения. Аустенит является устойчивым только при температуре выше 727°С. При охлаждении стали, предварительно нагретой до аустенитного состояния, ниже этой температуры, аустенит становится неустойчивым – начинается его превращение. Образование мартенсита в стали может произойти только в том случае, если аустенит быстро охлажден до низких температур, когда диффузионные процессы становятся невозможными, т.е. становится невозможным самопроизвольное перераспределение атомов углерода и железа в решетке аустенита.
Упорядоченное размещение атомов углерода, произошедшее в результате мартенситного сдвига, превращает объемно-центрированную решетку α-железа из кубической в тетрагональную