Деформация и закалочные трещины

 

Возникновение временных и остаточных напряжений является причиной различных деформаций и образования закалочных трещин, а также влияет на механические свойства закаленной стали. Возникновение закалочных трещин приводит к неисправимому браку изделий.

Образование трещин происходит в том случае, когда временные или остаточные напряжения превышают сопротивление разрыву металла. Возможность образования трещин тем меньше, чем выше пластичность металла, чем выше сопротивление хрупкому разрушению и чем меньше напряжения, возникающие

Кривые зависимости твердости НВ удельного объема (d) от содержания углерода при закалке с температур для доэвтекгоидной стали выше А3, заэвтектоидной выше А1 (1), после отжига (2)

Рис. 14.23. Кривые зависимости твердости НВ удельного объема (d) от содержания углерода при закалке с температур для доэвтекгоидной стали выше А3, заэвтектоидной выше А1 (1), после отжига (2)

при охлаждении. Поэтому закалочные трещины образовываются в основном в малопластичных сталях. Для снижения склонности сталей к образованию закалочных трещин при нагреве необходимо получать структуры, обеспечивающие наибольшее сопротивление хрупкому разрушению (мелкое зерно, отсутствие пограничных выделений по границам зерен карбидов, интерметаллидов, неметаллических включений) и добиваться отсутствия концентраторов напряжений в виде резких переходов малых радиусов, наличия грубых рисок. Возможность образования закалочных трещин можно устранить, применяя рациональный способ охлаждения.

Деформация

Деформация при закалке может быть следствием объемных изменений в результате термического сжатия и структурных превращений, связанных с изменением их объема. Объемные изменения в закаленной стали тем больше, чем выше содержание углерода в аустените (рис. 14.23). Временные напряжения могут вызывать неравномерную деформацию в виде изменения формы и размера деталей (коробление, образование эллипса вместо окружности и т. д.). Это часто приводит к искажению профиля частей изделий. Поскольку объемную деформацию полностью устранить трудно, а наличие искажений вызывает необходимость последующей механической обработки (шлифования, полировки, притирки), то перед окончательным составлением технологии изготовления изделия необходимо изучить характер изменения размеров изделий при закалке и выбрать припуски и формы, учитывающие деформацию при закалке.

Коробление

Коробление может быть самым различным: образование эллипса, искривление колец, шайб по плоскости, искривление стержней. Величина деформации и степень искажения формы изделия тем меньше, чем ниже температура закалки и чем ниже скорость охлаждения в мартенситной области. Для уменьшения деформации применяют предварительную термическую обработку перед окончательной механической обработкой. При этом получается более дисперсная структура (сорбит), что позволяет уменьшить разность объемов между исходной и закаленной структурами. В некоторых случаях для уменьшения объемных изменений при закалке рекомендуют сохранить некоторое количество остаточного аустенита (до 40%) при сохранении высокой закалочной твердости. В этом случае при последующей длительной эксплуатации изделий, особенно при низких температурах, может происходить распад остаточного аустенита, который приводит к изменению размеров окончательно готовых изделий и они становятся непригодными к эксплуатации.

Похожие материалы