Коротко
Закалка — аустенитизация и последующее охлаждение с интенсивностью, достаточной для получения требуемой доли мартенсита. Основной компромисс — обеспечить структуру и глубину упрочнения, не создав недопустимых трещин, остаточных напряжений и коробления.
| Фактор | Если недостаточно | Если чрезмерно/неудачно |
|---|---|---|
| Температура аустенитизации | неполное превращение | рост зерна, лишний остаточный аустенит |
| Выдержка | непрогрев | окисление/обезуглероживание |
| Скорость охлаждения | перлит/бейнит вместо нужной структуры | трещины и коробление |
| Перемешивание | мягкие зоны | локально неравномерное охлаждение |
| Геометрия | мягкая сердцевина | концентрация напряжений |
Таблицу можно прокручивать по горизонтали →
Полная и неполная закалка
Доэвтектоидные стали обычно полностью аустенитизируют. Для заэвтектоидных сталей часто сохраняют часть карбидов и не нагревают до полного растворения цементита. Поэтому Ac1/Ac3/Acm должны быть исходными данными технолога.
Почему вода не всегда лучше масла
Вода даёт более интенсивный теплоотвод, но увеличивает температурный градиент и риск трещин. Масло мягче; полимерные растворы позволяют регулировать охлаждение; газовая закалка даёт чистоту и управляемость, но требует достаточной прокаливаемости и подходящего оборудования.
Алгоритм выбора
- задать твёрдость и глубину;
- проверить прокаливаемость и максимальное сечение;
- выбрать минимально жёсткую среду, обеспечивающую структуру;
- проверить отверстия, пазы и переходы сечения;
- назначить отпуск как часть цикла.
Jominy как количественная опора
ISO 642:2024 использует цилиндрический образец диаметром 25 мм и длиной не менее 100 мм. Твёрдость по расстоянию от охлаждаемого торца характеризует прокаливаемость и полезнее для выбора стали по сечению, чем одна поверхностная HRC.
Контроль после закалки
| Проверка | Что подтверждает |
|---|---|
| Поверхностная твёрдость | достижение упрочнения |
| Профиль твёрдости | глубину/равномерность |
| Микроструктура | мартенсит, бейнит, карбиды, остаточный аустенит |
| Размеры/биение | деформацию |
| НК | трещины |
Таблицу можно прокручивать по горизонтали →
Пример
Две стали дали 60 HRC на поверхности одного вала. У одной высокая прокаливаемость, у другой низкая. В центре большого диаметра первая сохранит более высокую долю мартенсита, вторая может дать существенно более мягкую сердцевину. Поэтому требование «60 HRC после закалки» без указания зоны контроля неполно.
Геометрия и закалочные напряжения
Самые опасные места — резкие переходы сечения, острые внутренние углы, глубокие пазы и участки, где массивная часть соседствует с тонкой. Тонкая зона быстро охлаждается и превращается раньше, массивная — позже; их взаимное ограничение создаёт напряжения. Поэтому радиусы и технологические припуски могут быть частью стратегии закалки.
Закалка и последующий отпуск — один технологический пакет
Для многих сталей закалённое состояние является промежуточным. Если деталь задерживается до отпуска, остаточные напряжения и хрупкость остаются высокими. В производственной карте полезно задавать максимальный допустимый интервал между закалкой и отпуском, если это критично для конкретной технологии.
Пример карты твёрдости
| Точка контроля | Почему измеряют | Что может выявить |
|---|---|---|
| поверхность у массивного сечения | максимальная интенсивность закалки | достижение HRC |
| поверхность у паза | локальный концентратор и сложный поток | мягкое пятно/перегрев |
| 1/2 радиуса | промежуточная глубина | реальную прокаливаемость |
| центр | минимальная скорость охлаждения | мягкую сердцевину |
Таблицу можно прокручивать по горизонтали →
Когда нужна не объёмная, а поверхностная закалка
Если рабочая нагрузка сосредоточена на поверхности, а сердцевина должна оставаться вязкой, объёмная закалка может быть неоптимальной. Индукционная или иная поверхностная закалка позволяет локализовать упрочнение и уменьшить общий объём структурных превращений, но требует контроля глубины слоя и переходной зоны.
Измеренная скорость и предел её интерпретации
Если термопара в выбранной зоне детали зарегистрировала прохождение от 800 до 500 °C за 12 с, средняя скорость на этом участке равна 25 °C/с. При 24 с она составит 12,5 °C/с. Это условные измерения, не критические скорости определённой стали. Их сравнивают с диаграммой непрерывного охлаждения, полученной для сопоставимого состава и аустенитизации. Среднее скрывает остановки и участки быстрого охлаждения; две кривые с одинаковым средним могут пересекать области превращений по-разному. Кривая стандартного зонда характеризует среду, а кривая термопары в детали — конкретное место сечения. Подменять одну другой нельзя. Проверку проводят и для центра, где охлаждение медленнее, и для тонких зон, где риск деформации выше.
Проверяемые первичные источники
- ISO 4885:2026 — Ferrous materials — Heat treatments — Vocabulary — Официальная карточка действующей редакции 2026; терминология, не таблица режимов конкретных марок.
- Bodycote — Hardening and tempering — Аустенитизация, закалка и отпуск как последовательность формирования свойств.
- ISO 642:2024 — Steel — Hardenability test by end quenching (Jominy test) — Официально подтверждены диаметр образца 25 мм и длина не менее 100 мм. Полная процедура требует текста стандарта.
- Quaker Houghton — Insight into heat treatment and quenching of gears — Первичный производитель сред: три стадии жидкостного охлаждения, влияние перемешивания, температуры, загрязнения, старения и кривые охлаждения.