Закалка представляет собой такой вид термической обработки металлоизделий, в результате которой повышается их твёрдость. Закалённая сталь становится исключительно твёрдой, но при этом и чрезвычайно хрупкой, практически полностью теряя ковкость и способность к любым пластичным деформациям. Из данной статьи вы узнаете, какие процессы происходят в ходе закалки в структуре металла, и благодаря чему сталь получает описанные выше физические свойства.

Общеизвестно, что возможности вообще любой термообработки стали обусловлены тем, что под воздействием высоких температур и при последующем охлаждении в структуре металла происходят так называемые фазовые превращения, благодаря которым сталь и приобретает те или иные свойства. Что касается закалки, то в её процессе вязкая модификация стали (аустенит) превращается в твёрдую (мартенсит).

На качество закалки влияют следующие факторы:

  • температура нагрева;
  • быстрота увеличения температуры;
  • время экспозиции в закалочной печи;
  • быстрота охлаждения.

Не вдаваясь в слишком специфические материаловедческие детали, скажем, что при закалке происходит сдвиговая деформация кристаллической решётки стали, результатом которой становится образование из атомов железа и углерода особой игольчатой структуры – мартенсита, главное свойство которого состоит в наличии существенных внутренних напряжений, что и является причиной повышенной твёрдости закалённого изделия. Именно мартенситное превращение и является ключевой целью закалки.

Нагрев металла

Рассмотрим, какие процессы происходят в структуре стали на первом этапе закалки, то есть при нагреве обрабатываемого объекта. При повышении температуры до уровня мартенситного превращения (у каждой марки стали эта температура своя) атомы в узлах кристаллической решётки приходят в движение и начинают перемещаться, образуя в итоге компактную тетрагональную кристаллическую решётку, состоящую из правильных «кирпичей» или, выражаясь геометрически, параллелепипедов.

Одно из главных требований для обеспечения качества закалки состоит в точном поддержании температуры нагрева объекта термообработки. Кроме того, немаловажно обеспечивать определённую динамику увеличения температуры в закалочной камере. Последнее требование диктуется тем, что скорость мартенситного превращения для разных сталей разная. К примеру, высоколегированные стали требуют медленного нагрева с тем, чтобы «разогретые» атомы железа не вытолкнули из узлов кристаллической решётки атомы легирующих элементов. Для этого же, кстати, металлы с высокой степенью легирования перед охлаждением в течение некоторого времени выдерживаются в закалочной камере.

Охлаждение металла

После того, как под воздействием высокой температуры произошло мартенситное превращение, результат необходимо закрепить. Это закрепление достигается самым очевидным способом – охлаждением. Причём, и в этом состоит особенность закалки, охлаждение должно быть быстрым. В промышленности для этой цели обычно используют техническую воду, обладающую весьма высокой теплопроводностью и теплоёмкостью.

В процессе охлаждения высокочастотные вибрации атомов железа в вершинах кристаллической решётки замедляются, мартенсит стабилизируется, что приводит к закреплению новых физических свойств металла. Самое главное – обеспечение быстроты остывания закалённой стали. Соблюдение этого требования предотвратит распад образовавшегося в ходе закалки мартенсита и его обратную трансформацию в вязкий аустенит.

Закажите услугу закалки в нашей компании, и вы получите металлоизделия с требуемыми физическими характеристиками.