Материаловедение в машиностроении

На деталях больших размеров охлаждение с критической скоростью и более успевает произойти только в приповерхностных слоях V п > V кр . В глубинных слоях детали охлаждение происходит с меньшей, чем критическая, скоростью V ц (рисунок 6.9), что приводит к распаду аустенита по диффузионному механизму. Результатом различия скоростей охлаждения по сечению детали является различие в фазовом составе (в приповерхностном слое - мартенсит, а в центре - феррит + цементит. Таким образом, прокаливаемость – это свойство стали приобретать в результате закалки мартенситную или мартенсито-трооститную структуру с высокой твердостью по сечению определенного размера. Количественно прокаливаемость характеризуется критическим диаметром – максимальным диаметром детали, при котором в результате закалки получается мартенситная или полумартенситная (50 % мартенсита + 50 % троостита) структура. Критический диаметр обратно пропорционален критической скорости охлаждения: d кр = f (1/ V кр ). Для того, чтобы прокалить насквозь детали крупного сечения, их изготавливают из легированных сталей, потому что все легирующие элементы (кроме кобальта) снижают критическую скорость закалки (рисунок 6.10). Если скорость охлаждения в центре изделия будет меньше V кр , то изделие прокалится на некоторую глубину (δ и δ’ рисунок 6.10) и прокаливаемость будет неполной. В этом случае сердцевине произойдет распад аустенита с образованием пластинчатой перлитной смеси (троостита, сорбита или перлита). В этом случае будет наблюдаться неоднородность механических свойств по сечению детали (рисунок 6.11). Таким образом, прокаливаемость зависит в первую очередь от химического состава стали, то есть от содержания легирующих элементов. Углеродистые стали прокаливаются полностью в деталях (образцах) сечением до 12-15 мм (при условии охлаждении в воде), тогда как 131