ваемостью, и режущий инструмент из нее нельзя закаливать в масле).

Другой способ уменьшения скорости охлаждения в мартенситном интервале - шг/пенчатая закалка (рис, 133), Нагретое до температуры закалки изделие быстро погружают в ванну с горячей средой, а затем после некоторой выдержки выдают на воздух или погружают в холодное масло. Впервые закалка в горячей среде была описана Д, К, Черновым, В 1885 г, в известном докладе О приготовлении стальных бронепробивающих снарядов Д, К, Чернов сообщил, что снарядная сталь при закалке в расплаве свинца с оловом приобретает такую же твердость, как и при закалке в холодной воде.

При выборе режима ступенчатой закалки помогает С-диаграмма. Температуру горячей среды (температуру ступеньки ) выбирают вблизи мартенситной точки (на 20-30° С выше нее) в области высокой устойчивости переохлажденного аустенита. Время выдержки в горячей среде (длина ступеньки ) должно быть меньше инкубационного периода при соответствующей температуре. Ступенчатая закалка более проста в исполнении, чем закалка через воду в масло, и дает более стабильные результаты. Другое важное преимущество ступенчатой закалки - выравнивание температуры по сечению изделия при выдержке в горячей среде. Мартенсйтное превращение после этой выдержки происходит при медленном охлаждении и одновременно по всему объему, в результате чего уменьшаются закалочные напряжения. Наконец, весьма существенное преимущество - то, что сталь при темпера-Туре ступеньки находится в аустенитном состоянии. После извлечения из горячей среды изделие некоторое время пластично, и его можно править для устранения коробления. Это особенно ценно для тонких и длинных изделий, при закалке которых даже в горячей среде неизбежно коробление. Часто используют правку вручную, но наилучшие результаты дает правка под прессом.

врепя

врепя

Рис. 132. Закалка через воду в масло (закалка в двух средах); / - нормальный режим; 2 -> недодержка в воде;. 3 - передержка в вОде

Рис. 133. Закалка в воде в горячих средах:

/ и- в воде; 2 -, ступенчатая; 3 - изотермическая

правка может продолжатьсй при охлаждении ниже точки М , так как непосредственно в момент мартенситного превращения (но не после его окончания) пластичность повыщена.

Основной недостаток ступенчатой закалки - малая скорость охлаждения в горячей среде (сравните кривые 7 и 2 на рис. 133). Поэтому применение ступенчатой закалки к углеродистым сталям ограничено изделиями небольшого сечения (до 8-10 мм толщиной). Изделие большого сечения охлаждается в горячей среде медленно, и аустенит успевает претерпеть эвтектоидный распад. Изделия из легированных сталей, у которых меньше критическая скорость охлаждения, проще подвергать ступенчатой закалке. Так, например, ступенчатой закалкой широко пользуются при обработке инструментов и деталей машин из хромистой стали (ШХ15, ХВГ и 9ХС).

Разновидностью ступенчатой закалки является закалка в горячей среде, температура которой несколько ниже мартенситной точки. Более низкая температура ступеньки обеспечивает большую прокаливаемость, а так как количество мартенсита еще невелико, то основные преимущества ступенчатой закалки сохраняются. Но править изделие при этол уже нельзя.

При ступенчатой закалке используют три группы горячих сред: минеральные масла, расплавы селитр и расплавы щелочей.

Если длина ступеньки , находящейся в температурном интервале бейнитного превращения, больше времени изотермического распада аустенита, то операцию термообработки называют изотермической или бейнитной закалкой (кривая 3 на рис. 133).

Резкое уменьшение закалочных напряжений и коробления - важное преимущество изотермической закалки. Кроме того, у изотермической закалки есть и другое преимущество. При бейнитном превращении в некоторых легированных сталях сохраняется большое количество остаточного аустенита, который не превращается в мартенсит при охлаждении после изотермической выдержки. Изотермическая закалка таких сталей обеспечивает высокую ударную вязкость, резко уменьшает чувствительность к надрезу по сравнению с закаленной на мартенсит и отпущенной сталью. Следовательно, изотермическая закалка позволяет повысить конструктивную прочность стали. Ниже сравниваются свойства стали ЗОХГС после обычной закалки с отпуском и изотермической закалки:

с , к ГС/мм

кгс/мм кгсм/см

Закалка с 880° С в воде +

Ч-отпуск при 520° С ... ПО 85 4,5

Изотермическая закалка о

880° С в селитре при 300° G 165 130 6

4, Закалка с обработкой холодом

Во многих сталях мартенситный интервал УИ ) прости-

рается до отрицательных температур (см. рис. 99). В этом случае в закаленной стали содержится остаточный аустенит, который можно дополнительно превратить в мартенсит, охлаждая изделие до температур ниже комнатной. По существу такая обработка холодом (предложена в 1937 г. А. П. Гуляевым) продолжает закалочное охлаждение, прерванное при комнатной температуре, которая не является критической для металла.

Обработку холодом можно проводить всегда, когда точка лежит ниже нуля. Эффект обработки холодом зависит от количества остаточного аустенита при комнатной температуре. С увеличением содержания углерода в стали мартенситный интервал снижается в область более низких температур и увеличивается количество остаточного аустенита, который превращается в мартенсит при охлаждении закаленной стали до температуры нижней мартенситной точки М. Охлаждение стали ниже точки УИц не имеет смысла, так как оно не приводит к дополнительному мартенситному превращению.

Основное назначение обработки холодом - стабилизация размеров изделий. Структура закаленной стали с большим количеством остаточного аустенита не стабильна. Уже при комнатной температуре, а тем более при небольшом климатическом .понижении температуры оСтаточный аустенит постепенно превращается в мартенсит. Это превращение сопровождается увеличением объема, и размеры изделия меняются. У таких изделий, как шарико-и роликоподшипники, калибры и другой мерительный инструмент, размеры должны выдерживаться с точностью до микрона и долей микрона. Эти изделия для стабилизации размеров обра- батывают холодом. Во многих случаях даже не требуется глубокого охлаждения ниже нуля, а достаточно охладить закаленную деталь в воде с температурой от -f5 до 4-10° С.

Другое назначение обработки холодом - повышение твердости и износостойкости режущего инструмента, штампов и мерительного инструмента. В быстрорежущей стали после закалки содержится большое количество аустенита (до 25-40%). Применен ние обработки холодом к такой стали особенно эффективно.

Обработка холодом повышает твердость и износостойкость и устраняет шлифовочные трещины в деталях из легированных конструкционных сталей, подвергнутых цементации. В высокоуглеродистом цементованном слое после закалки содержится значительное количество аустенита, который уменьшает твердость стали и вследствие распада которого во время шлифования появляются трещины.

Обработкой холодом можно повысить магнитные свойства постоянных магнитов в результате дополнительного перехода парамагнитного аустенита в ферромагнитный мартенсит