Закаленная сталь

Термин «закаленная сталь» часто используется для обозначения средне- или высокоуглеродистой стали , подвергнутой термической обработке, а затем закалке с последующим отпуском . В результате закалки образуется метастабильный мартенсит , доля которого при отпуске снижается до желаемого количества. Это наиболее распространенное состояние готовых изделий, таких как инструменты и детали машин. Напротив, тот же состав стали в отожженном состоянии мягче, что необходимо для формовки и механической обработки .

В зависимости от температуры и состава стали ее можно закаливать или размягчать. Чтобы сделать сталь более твердой, ее необходимо нагреть до очень высоких температур. Конечный результат того, насколько твердой станет сталь, зависит от количества углерода, присутствующего в металле. Закалке и отпуску подлежит только сталь с высоким содержанием углерода. Если металл не содержит необходимого количества углерода, то его кристаллическая структура не может быть нарушена, а следовательно, и физический состав стали не может быть изменен.

Часто термин «закалка» ассоциируется с закаленной сталью . Оба процесса используются рука об руку при закалке стали. Процесс, состоящий из двух этапов, начинается с закалки стали, чтобы она стала твердой и не изнашивалась с течением времени. Однако очень часто этот процесс делает сталь очень хрупкой и склонной к разрушению во время использования. Закалка очень незначительно снижает твердость кованой стали, но улучшает качество изделия в целом, поскольку в результате сталь становится гораздо менее хрупкой.

Выпускают электродуговую печь.

Закалка и отпуск

Два основных процесса закалки и отпуска можно разбить на четыре основных этапа. Сначала кусок углеродистой стали постепенно нагревают до тех пор, пока он не достигнет температуры выше критической температуры сплава. Затем сталь закаливают, обычно в воде или масле (хотя иногда для достижения определенного результата используются и другие закалки, такие как соляной раствор или растворы гидроксида натрия). Сталь теперь имеет максимальную твердость данного сплава, но, как указано выше, также хрупкая. На этом этапе обычно проводится отпуск для достижения более полезного баланса твердости и ударной вязкости. Сталь постепенно нагревают до тех пор, пока не будет получен желаемый цвет закалки, обычно при температуре значительно ниже критической температуры сплава. Различные цвета в спектре закалки отражают разное соотношение твердости и ударной вязкости, поэтому разные уровни закалки подходят для разных применений. Затем сталь повторно закаливают, чтобы «зафиксировать» отпуск на желаемом уровне. Талантливый кузнец или слесарь может точно настроить характеристики стального инструмента или предмета так, как требуется, исключительно на основе тщательного наблюдения за цветом закалки. А визуальное представление этого процесса может облегчить понимание концепции.

Сверло по камню, изготовленное из закаленной стали.

Сопло для 3D-печати из закаленной стали.

Испытание закаленной стали

Нелегко определить, прошла ли сталь процесс закалки и отпуска, просто взглянув на нее, но существует надежный и простой тест. Чтобы осмотреть кусок стали, возьмите ручной напильник и подпилите край выбранного металла. Если кусок стали не прошел процесс закалки, металлический напильник должен легко «вгрызаться» в образец. Если металл закален, напильник не врезается в образец и отскакивает с небольшим видимым эффектом.

Цементируемая сталь - испытание на твердость по Виккерсу

Цементируемые изделия, начиная с низкоуглеродистой стали (содержание углерода 0,5–1,5%), также могут обозначаться как закаленная сталь.