Термічна обробка (Гарт) буває двох типів - без поліморфного перетворення (кольорові метали) і з поліморфним перетворенням (стали). У процесі загартування метал стає більш твердим, але водночас зменшується його пластичність і в'язкість, особливо, якщо цикл «нагрівання-охолодження» повторювати багато раз. Щоб знизити крихкість і нормалізувати в'язкість і пластичність, після гарту з поліморфним перетворенням використовують відпустку, який незначно зменшує міцність. Для кольорових металів (тобто для гарту без поліморфного перетворення) застосовується так зване «старіння» металу.
За температурі нагріву розрізняють два види загартування - повна і неповна гарт металів. Неповна гарт використовується, як правило, для інструментальних сталей . В процесі повної гарту структура стали стає аустенитной (кристалічна решітка гранецентрированная, на відміну від об'ємно-центрованої ферритной решітки).
При виготовленні деяких виробів загартуванню піддається не весь метал, а тільки частина його. Наприклад тільки ріжучакромка, як це відбувається при загартуванню катан (японських мечів). При цьому межа між загартованим і незагартованим металом (хамон) видно неозброєним оком.
Технологія гарту стали вимагає швидкого охолодження в межах від 650 до 400 ° С. Тривалість нагріву при загартуванню залежить від виду нагрівального пристрою. Досвідчені дані показують, що на загартування 1 мм перерізу в електричній печі витрачається від 90 секунд до 2 хвилин, тоді як в полум'яній печі - 1 хвилина, а в соляній ванні - 30 секунд. Найменше часу йде на загартування в свинцевою ванні (від 6 секунд).
При зануренні розпеченого вироби в гартівну середу утворюється плівка пара, через яку і відбувається відносно повільне охолодження (стадія плівкового кипіння). Залежно від того, яка рідина використовується для загартовування, температура досягає значення, при якому парова плівка рветься і рідина закипає на поверхні металу. Охолодження значно прискорюється. Цей процес носить назву бульбашкового кипіння. Коли метал вже досить охолоджується і рідина вже не кипить, процес охолодження починається сповільнюватися. Відбувається так званий конвективний теплообмін.
Загартування металу, в залежності від використовуваних охолоджувачів, підрозділяється на:
• загартування в одному охолоджувачі. Нагріту деталь з вуглецевої або легованої сталі занурюють в гартівну рідина, до повного охолодження гартувати металу;
• переривчасту загартування, яка проводиться в двох середовищах. Спочатку деталь швидко оостужают в первинній середовищі (наприклад воді), а потім в повільно охолоджуючої рідини (масло). Такий спосіб застосовується для виробів з високовуглецевих сталей;
• струйчатую загартування, при якій деталь оббризкують струменем води. Парова плівка при цьому не утворюється і, як правило, цей спосіб використовують для загартування частини виробу. Струйчатая гарт забезпечує більш глибоку ступінь прокаливаемости, ніж звичайна гарт у воді. Використовується при загартовуванні індукторів на установках ТВЧ;
• ступінчасту загартування виробляють в закалочной середовищі, яка має температуру вище мартенситной точки для даної марки стали. При охолодженні і подальшій витримці в цьому середовищі гартувати метал повинен придбати температуру закалочной ванни у всіх точках перетину. Після цього слід остаточне повільне охолодження, в процесі якого і відбувається безпосередньо гарт;
• изотермическая гарт. Деталь витримують у закалочной середовищі до тих пір, поки не відбудеться ізотермічний перетворення кристалічної решітки з утворенням аустеніту.
Швидкість охолодження залежить від розмірів і форми гартувати вироби, теплопровідності стали і виду охолоджуючого середовища. При виборі останньої потрібно враховувати закаливаемость стали, яка в чималому ступені залежить від легирующего складу і змісту вуглецю. Якщо вуглецю менше 20%, то сталь не можна піддавати загартуванню.
Високі внутрішні напруження, які можуть виникнути при великих швидкостях охолодження, призводять до деформації і пошкодження структури вироби. Внутрішні напруження виникають з двох причин - різниця температури по перетину під час охолодження і неодновременное протікання процесу фазових перетворень в різних ділянках гартувати вироби.
Охолоджуючими середовищами можуть служити різні рідини (вода, розчини солей, лугів), технічні мастила і навіть розплавлений свинець. Вода дуже швидко охолоджує, тому висока ймовірність виникнення внутрішніх напружень. Мінеральні масла дороги і легко спалахують. Одним з кращих охолоджувачів є 8-12% розчин звичайної харчової солі (NaCl - хлорид натрію), або каустичної соди (вона ж гідроксид натрію або їдкий натр - NaOH).
© Матеріали сайту захищені законом про авторське право. Публікація на інших сайтах дозволено за погодженням, з посиланням на першоджерело.
