Технология термической обработки 5 Отжиг и нормализация

Минеральное масло слабо охлаждает как в зоне наименьшей 
устойчивости аустенита, так и в зоне мартенситного превращения. Последнее 
является достоинством. Поэтому масло целесообразно применять для закалки 
сталей, характеризующихся высокой устойчивостью аустенита, не 
допускающей его распада на ферритно – цементитную смесь при более или 
менее медленном охлаждении. 
Способы закалки. 
1. Закалка в одной охлаждающей среде (непрерывная закалка) (рис.3.2). 

---

Рис. 3.2. Кривые охлаждения при различных способах закалки стали: 
1 – непрерывная закалка, 2 – прерывистая закалка, 3 – ступенчатая закалка, 4 
– изотермическая закалка. 
Изделие нагревается до температуры закалки и охлаждается в воде или 
в масле. 
Для равномерного охлаждения и устранения паровой рубашки вокруг 
детали, затрудняющей охлаждение, изделие в ванне следует перемешать 
вертикально или круговыми движениями. 
Если охлаждение при этом проводится в воде, то будет обеспечена 
высокая скорость охлаждения в области перлитного превращения, но не 
будет обеспечена малая скорость охлаждения в области мартенситного 
превращения. 
В результате такой закалки в изделии могут появиться трещины или 
коробления. 
При закалке в масла будет обеспечена малая скорость охлаждения в 
области мартенситного превращения (будет устранена опасность обра-
зования трещин и коробления), но не будет большой скорости охлаждения в 
зоне перлитного превращения. Последнее обстоятельство может привести к 
распаду аустенита на феррито-цементитную смесь вместо образования 
мартенсита. 
По указанным причинам закалку в масле следует проводить у сталей, 
обладающих высокой устойчивостью аустенита, к которым относятся 
высокоуглеродистые и легированные стали. Закалку же малоуглеродистых 
сталей следует проводить в воде. 
2. 
Закалка в двух охлаждающих средах (прерывистая закалка)
Нагретую до температуры закалки, деталь погружают в интенсивно 
действующий охладитель - чаще всего в воду - и охлаждают в нем до 400-
300°C.
Затем изделие переносится в менее интенсивно действующий 
охладитель (обычно в масло), в котором происходит более медленное 
охлаждение. Этот способ позволяет осуществить быстрое охлаждение в 
области перлитного превращения и медленное в области мартенситного 
превращения, что и требуется для качественного проведения закалки. 

---

Такая закалка ("через воду в масло") часто применяется при 
термообработке режущих инструментов из углеродистой инструментальной 
стали. 
Недостатком этого способа закалки является трудность определения 
времени пребывания изделия в каждой среде, чтобы получить качественную 
закалку. Прерывистую закалку нельзя проводить для деталей сложной 
формы. Тонкие стенки в воде уже охладятся до 300-400° С, а толстые - еще 
нет. 
3. 
Ступенчатая закалка (рис. 3.2). Нагретую до температуры 
закалки, деталь быстро переносят в охладитель (расплав солей или металла),
нагретый на 30-50° выше точки начала мартенситного превращения Мн и 
выдерживают в течения времени, необходимого для выравнивания 
температуры по всему сечению изделия. После этого деталь охлаждают с 
небольшой скоростью (часто на воздухе). Этим обеспечивается низкий, 
уровень внутренних напряжений.
Ступенчатая закалка применяется для деталей небольшого сечения (10-
30мм) преимущественно из легированных сталей. 
4. Изотермическая закалка. В некоторых случаях после закалки на 
мартенсит и последующего отпуска не удается получить достаточной 
прочности и вязкости, тогда применяют изотермическую закалку. При 
изотермической закалке нагретую деталь переносят в ванну с 
расплавленными солями, имеющую температуру на 50 —100 °С выше 
мартенситной точки М
н
, выдерживают при этой температуре до завершения 
превращения аустенита и затем охлаждают на воздухе (см. рис. 3.2). 
Изотермическая закалка, так же как и ступенчатая, применима только к 
сталям с достаточной устойчивостью переохлажденного аустенита. Для 
предотвращения коробления изделий, таких, как ножовки, пилы, бритвы, их 
охлаждают заневоленными, например, в массивных медных или стальных 
плитах; скорость охлаждения в этих условиях оказывается меньшей, чем в 
маслах. 
Обработка холодом. 
Как уже отмечалось, у сталей, содержащих свыше 0,6% углерода, 
температура конца мартенситного превращения – точка М
к
– оказывается 
ниже комнатной температуры и по мере увеличения содержания углерода 
уходит в область отрицательных температур. 
Аустенит имеет невысокую твердость и поэтому закаленная сталь, 
содержащая остаточный аустенит, имеет пониженную твердость. Для 
превращения остаточного аустенита в мартенсит, необходимо закаленную 
сталь охладить ниже точки М
к
, т.е. в область отрицательных температур. 
Такая технология называется обработкой холодом. 
Обработке холодом подвергаются режущий и измерительный 
инструмент, подшипники качения и ряд других деталей. 

---

Обычно при обработке холодом требуется температура не ниже -80
о
С. 
Наиболее распространенными охладителями являются смесь твердой 
углеродистой кислоты (сухой лед) с денатурированным спиртом (t = -78
о
С) и 
различные фреоны (t = -30… -130
о
С).