Изменение эксплуатационных свойств стали достигается за счет проведения ее термической обработки. Эта процедура предусматривает нагревание металла, а также его охлаждение разными способами для получения определенных характеристик материала. В зависимости от того, какими параметрами должна обладать сталь, выбирается соответствующая температура нагрева. Минимальные отклонения недопустимы, так как это приведет к повышению хрупкости и мягкости материала.

Что такое закалка металла и для чего она проводится

Процесс закалки представляет собой термообработку, которая позволяет улучшить механические свойства металла, что происходит путем преобразования его структуры. Суть технологии заключается в том, чтобы за счет высоких температур изменить атомную решетку, повысив эксплуатационные качества недорогих марок материала.

Закалка стали необходима для достижения следующих целей:

  • повысить твердость наружного слоя;
  • увеличить уровень прочности;
  • снизить пластичность для повышения сопротивляемости на изгиб;
  • уменьшить вес материала с сохранением его параметров твердости и прочности.

Способы закалки бывают разные, могут значительно отличаться друг от друга, но при этом все они выполняются с учетом важных свойств: температуры и времени нагрева, продолжительности выдержки и скорости охлаждения.

Методы закалки металла

Скорость нагрева, температура, продолжительность выдержки и длительность охлаждения выбираются в зависимости от используемой марки стали, а также содержания в ней углеродистых и легированных веществ. Промышленные предприятия используют следующие методы закалки:

  1. Ступенчатая или прерывистая — применяется для материалов, имеющих сложный состав. Процедура предусматривает быстрое охлаждение в воде (несколько минут), после чего заготовка погружается в масло, а затем остывает до температуры 300 °С. Дальнейшее понижение температуры осуществляется на открытом воздухе.
  2. Изотермическая — используется для металлов, содержащих большое количество углерода. Чтобы исключить образование сильных напряжений, осуществляется поэтапная процедура закаливания, подразумевающая нормализацию, нагрев до необходимой температуры и опускание в прогретую до 300 градусов селитру.
  3. С самоотпуском — требует квалифицированного подхода, так как процесс проводится путем быстрого охлаждения детали. Насколько сильно можно сократить время ее пребывания в жидкости, известно лишь опытным специалистам.
  4. В одной среде — для достижения максимальной степени твердости следует окунуть деталь в воду. Таким способом калятся среднеуглеродистые и низкоуглеродистые стали.
  5. В среде защитных газов — при использовании этого метода металл не меняет цвет, т. е. не темнеет, поэтому такую технологию еще называют «светлой закалкой». Такой способ является дорогостоящим, так как требует применения специализированного оборудования.
  6. Струйчатая — предназначена для частичного закаливания заготовок, для чего используют ТВЧ печи и индукторы, в которых происходит обрызгивание деталей водой.

Известны и другие способы, например, лазерный, индукционный. Применение соответствующих методов закаливания влияет не только на получение стали с такими свойствами, как вязкость, пластичность, прочность, пружинистость, но и на итоговую стоимость продукции.

Охлаждение при закалке

Наиболее популярными видами сред для охлаждения стали являются вода и масло. Кроме того, используют и другие составы, выбор которых влияет на конечный результат процесса. Основные требования к применению охлаждающих жидкостей и сред следующие:

  • при закалке в воде последняя не должна содержать солей и различных примесей, которые негативно повлияют на качество;
  • изделия сложной формы закаляются с использованием раствора каустической соды, нагреваемой до 60 °С;
  • минеральные масла рекомендуются при работе с углеродистыми и легированными сталями. Важно, чтобы в составе жидкости отсутствовала вода.

Металлы, имеющие сложный химический состав, закаляют с применением технологии комбинированного охлаждения. Первоначально происходит погружение заготовки в воду, а затем она опускается в масляную ванну. Процессу закаливания и отпуска не подвергаются малоуглеродистые марки стали.