Введение
Углеродистая сталь, прошедшая закалку и отпуск после термической обработки. Термин "закаленная сталь" часто применяется к средне- или высокоуглеродистой стали, которая подверглась термической обработке, включающей закалку с последующим отпуском. Закалка приводит к образованию метастабильного мартенсита, доля которого уменьшается до необходимого уровня в процессе отпуска. Это наиболее распространенное состояние для готовых изделий, таких как инструменты и детали машин. В отличие от этого, тот же химический состав стали в отпущенном состоянии более мягок, что необходимо для формовки и механической обработки. В зависимости от температуры и состава стали, ее можно упрочнить или смягчить. Для повышения твердости сталь необходимо нагревать до очень высоких температур. Окончательная твердость стали зависит от содержания в ней углерода. Только высокоуглеродистая сталь может быть закалена и отпущена. Если в металле недостаточно углерода, его кристаллическая структура не может быть изменена, и, следовательно, нельзя изменить физические свойства стали. Часто термин "закалка" ассоциируется с отпущенной сталью. Оба процесса используются совместно при упрочнении стали. Этот двухэтапный процесс начинается с закалки, чтобы сталь стала твердой и износостойкой. Однако часто этот процесс делает сталь очень хрупкой и склонной к разрушению при использовании. Отпуск незначительно снижает твердость стали, но улучшает ее общие характеристики, делая ее менее хрупкой.
The term hardened steel is often used for a medium or high carbon steel that has been given heat treatment and then quenching followed by tempering. The quenching results in the formation of metastable martensite, the fraction of which is reduced to the desired amount during tempering. This is the most common state for finished articles such as tools and machine parts. In contrast, the same steel composition in annealed state is softer, as required for forming and machining. Depending on the temperature and composition of the steel, it can be hardened or softened. To make steel harder, it must be heated to very high temperatures. The final result of exactly how hard the steel becomes depends on the amount of carbon present in the metal. Only steel that is high in carbon can be hardened and tempered. If a metal does not contain the necessary quantity of carbon, then its crystalline structure cannot be broken, and therefore the physical makeup of the steel cannot be altered. Frequently, the term "hardening" is associated with tempered steel. Both processes are used hand in hand when hardening steel. The two part process begins with hardening the steel so that it becomes hard and does not wear over time. However, very often, this process leaves the steel very brittle and susceptible to breaking during use. Tempering reduces the hardness of the forged steel very slightly but improves the overall product as it results in steel that is much less brittle.
Твердость и закаливание
Два основных процесса закалки и отпуска можно разбить на четыре основных этапа. Сначала кусок углеродистой стали нагревается постепенно до температуры, превышающей критическую температуру сплава. Затем сталь охлаждается, обычно в воде или масле (хотя иногда для достижения определенного результата используются другие среды для охлаждения, такие как солевой раствор или растворы гидроксида натрия). Сталь теперь достигает максимальной твердости для данного сплава, но, как уже было сказано выше, также является хрупкой. На этом этапе обычно выполняется отпуск для достижения более полезного баланса твердости и вязкости. Сталь постепенно нагревается до появления желаемых цветов отпуска, как правило, при температуре значительно ниже критической температуры сплава. Различные цвета в спектре отпуска отражают различные соотношения твердости и вязкости, поэтому разные температуры отпуска подходят для разных применений. Затем сталь повторно охлаждается, чтобы "зафиксировать" отпуск на желаемом уровне. Опытный кузнец или металлообработчик может точно настроить характеристики стального инструмента или изделия, чтобы они точно соответствовали требованиям, основываясь исключительно на тщательном наблюдении за цветами отпуска. Визуальное представление этого процесса может облегчить понимание концепции.
Испытания на закаленную сталь
Нелегко определить, подверглась ли сталь закалке и отпуску, просто взглянув на нее, но существует надежный и простой тест. Чтобы проверить кусок стали, возьмите напильник и надпилите край выбранного металла. Если сталь не была закалена, напильник должен легко "вгрызаться" в образец. Если металл закален, напильник не будет врезаться в образец и будет скользить по поверхности, оказывая незначительное воздействие. Изделия с поверхностной закалкой, изготовленные из низкоуглеродистой стали (содержание углерода 0,5 – 1,5%), также могут быть обозначены как закаленная сталь.