Факторы, обусловливающие
высокий комплекс свойств стали после
электрозакалки.
Исследования последних лет [25,
26] показали, что основным фактором, обеспечивающим существенное повышение
прочности и пластичности стали, закаленной после скоростного
электронагрева, является измельчение зериа аустенита и
соответственное уменьшение размеров кристаллов мартенсита.
Опыт показывает, что при
индукционном нагреве можно получать размер зерна аустенита 11—14-го балла,
в то время как при нагреве в печи он обычно находится в пределах 7—10-го
балла, т. е. крупнее в 15—30 раз. Чем мельче зерно, тем выше сопротивление
стали хрупкому разрушению (рис. 13), Как видно из рисунка, увеличение
средней площади зерна аустенита с 40—50 (11—¡2-й балл) до 800
мкм2 (7—8-й балл) снижает хрупкую прочность примерно в б раз
(разрушающая нагрузка уменьшается с 600 до 120 кгс). Для получения
наиболее мелкого зерна аустенита при электрозакалке следует применять
наследственно мелкозернистые стали; с этой целью в сталь при выплавке
вводят алюминий, титан, ванадий, ниобий и другие элементы, образующие в
ней дисперсные частицы карбидов или нитридов. Как показано ниже, в
определенной мере облегчает получение мелкого зерна аустенита
применение мелкодисперсных исходных структур и размельчение
термической обработкой так называемых вторых фаз (карбидов, нитридов),
тормозящих рост зерна аустенита.
Другим важным фактором,
положительно влияющим на достижение высоких свойств стали при
электрозакалке, является фиксирование в твердом растворе наибольшего
количества углерода как следствие применения резкого охлаждения душем или
потоком воды. При таком охлаждении в максимальной степени подавляется
частичный распад мартенсита при закалке, и концентрация углерода в нем
определяется последующим низким отпуском. Поэтому, выбирая соответствующий
режим отпуска, можно достичь оптимального сочетания твердости, прочности и
пластичности закаленной стали.
Рациональные режимы
индукционного нагрева для поверхностной закалки. При
индукционном нагреве под закалку выбранный температурно-временной режим
должен обеспечить получение возможно более мелкого зерна аустенита.
При скоростном индукционном нагреве температурный интервал фазовых
превращений смещается в область более высоких температур. В этих
условиях [2] при аустенитизации образуется более мелкое начальное зерно
аустенита, чем при медленном нагреве.
Размер зерна аустенита, получаемый
в том или другом случае, зависит как от режима нагрева, так и от
склонности нагреваемой стали к росту зерна аустенита.
На рис. 14 приведены типичные
кривые роста зерна при индукционном нагреве. Кривая / соответствует
природно крупнозернистой стали, зерно которой резко растет при повышении
температуры, кривые 2
и 3
относятся к наследственно мелкозернистым сталям. В этих сталях
имеется некоторый интервал температур г\—?2> в котором зерно не растет (кривая 2) или растет
незначительно (кривая 3).
Характер кривой роста зерна
аустенита зависит главным образом от наличия в стали частичек
вторых фаз (например, нитридов алюминия или карбидов титана, ванадия,
ниобия), тормозящих рост зерна.
