Если твердости исходного металла для какого-либо изделия недостаточно, его закаляют. Это один из главных способов термообработки металла. Остановимся подробнее на том, как закаляют сталь, и какой эффект от этого процесса.
Суть процесса закаливания состоит в том, чтобы нагреть металл до определенной температуры, а затем – резко охладить. Физико-химические свойства железа таковы, что после таких процедур кристаллическая решетка вещества меняется. Как говорят металлурги, оно «приобретает структуру мартенсита».
Мартенситом называют особую микроструктуру сплавов, пресыщенный твердый раствор углерода в железе. Под микроскопом мартенсит имеет игольчатую форму. Его структура неравновесна, и в разных ее местах существуют большие внутренние напряжения. Это и придает закаленной стали ее основные свойства:
• твердость;
• износоустойчивость;
• низкую пластичность;
• сравнительную хрупкость.
Существуют самые различные режимы закаливания стали – в каждом случае он подбирается специалистом отдельно, исходя из химического состава сырья. В зависимости от количества легирующих добавок, концентрации углерода и других факторов, у сталей меняются критические температурные отметки, столь важные для закалки. Все это влияет и на скорость нагрева и охлаждения.
Вне зависимости от выбранного режима, сталь закаляют в следующей последовательности:
• Нагрев до определенной температуры.
• Выдержка.
• Охлаждение с контролируемой скоростью.
Нагрев, в зависимости от изделия, его формы и размеров производят в печах или соляных ваннах. Для некоторых сплавов обязательно присутствие газов, которые спасут металл от потери углерода при нагревании – допустить этого никак нельзя, иначе теряется весь смысл операции.
Охлаждение производится в разных средах, на их выбор тоже влияет марка стали. Какие-то стали охлаждаются в воде, какие-то в масле, какие-то в растворе селитры. Состав воды способен влиять на процесс охлаждения, т.е. замедлять и ускорять его. Поэтому в воду часто добавляют различные вещества, чтобы повлиять на процесс. Достаточно часто используется, например, сода.
Если это нужно, специалисты могут использовать прерывистую закалку, охлаждая металл в разных средах. Например, сначала в воде, а затем – в масле. На некоторых производствах используется воздушное охлаждение при помощи специального вентилятора.