Ответы на часто задаваемые вопросы.

Автор: н/ц т/о Чернов И.Б.

Основная проблема выпускников современных вузов, это мозаичность мышления. Знаний достаточно много, но они друг с другом не связаны и поэтому быстро забываются. Ответы доморощенных экспертов еще больше добавляют разрозненных и потому бестолковых знаний.
Информация в мозгу должна напоминать ветку с фактами-листочками.
Плюс ко всему инженер должен включать воображение.

Всё металловедение стали держится на понимании двух основополагающих диаграммах.

Это диаграмма железо углерод, и термодинамические диаграммы стали.
Понимание этих двух китов металловедения должно усваиваться постепенно.
В институте нас были предметы металлография, теория термообработки, спец стали. Суть та же, просто подано иначе.

Начнем наше объяснение от печки.

ПЕРВОЕ

Вся теория закалки стали строится на том что при определенной температуре нагрева решётка железа перестраивается из более плотноупакованной в менее плотно упакованную и при охлаждении и наоборот. И собственно говоря, на этот физический факт можно наплевать так как он не несет в себе никакой практической пользы, но тут вмешался углерод.
Растворимость углерода в стали при охлаждении резко падает.

ВТОРОЕ

Это диффузия...
Как видно из графика скорость диффузии при понижении температуры экспоненциально падает, то есть падает подвижность углерода.

Ну а теперь, включайте воображение...

При высокой температуре атом углерода чувствует себя как дома, устроившись в междоузльях железа. И тут начинается резкое охлаждение. Клетка из железа резко перестраивается, температура падает и атом углерода не успевает убежать.

Тут железо напоминает неудачливого охотника из анекдота;
«Я медведя поймал!
Так тащи его сюда...
Он не пускает.»

Решетка железа деформируется и становится очень прочной это и есть закалка.

В справочниках можно увидеть вот такую диаграмму:

Скорость, где написана твердость HRC 58, есть критическая скорость охлаждения. При охлаждении с меньшей скоростью углерод успевает частично убежать и там образуются другие структурные составляющие с меньшей твердостью.

На этом знакомство с теорией заканчиваю.

Закаливаемость стали — это способность материала достигать высокой твёрдости и прочности после закалки.

Из графика видно, что тем больше углерода тем выше твёрдость стали.
Логично, тем больше порченной клеток железа с высокой прочностью, тем выше твёрдость всего куска.
Закаливаемость, это теоретическая твёрдость после закалки

Прокаливаемость стали — это способность стали воспринимать закалку на определённую глубину

Вот мы подошли к понятию, которую часть клиентов просто не понимает.

Выше я говорил о критической скорости охлаждения. Охлаждая с меньшей критической скоростью твердость теоретическую не получишь. И тут на поможет теплотехника. В ней есть критерий Bio:

По сути, скорость охлаждения на поверхности зависит от отъема тепла закалочной средой и подвода тепла из центра тела. В формуле вы видите характерный размер тела.

Крупную болванку из стали 40Х закалить до твердости, смотри термокинетические диаграммы, на масло невозможно.

Эту же болванку закалить до нужной твердости на воду возможно, но могут быть тяжкие последствия в виде повышенного коробления и даже трещин.