Термин « закаленная сталь» часто используется для средне- или высокоуглеродистой стали , которая была подвергнута термической обработке, а затем закалке с последующим отпуском . Закалка приводит к образованию метастабильного мартенсита , доля которого уменьшается до желаемого количества во время отпуска. Это наиболее распространенное состояние для готовых изделий, таких как инструменты и детали машин. Напротив, тот же состав стали в отожженном состоянии мягче, что требуется для формовки и обработки .
В зависимости от температуры и состава стали ее можно закалить или размягчить. Чтобы сделать сталь тверже, ее нужно нагреть до очень высоких температур. Конечный результат того, насколько твердой станет сталь, зависит от количества углерода, присутствующего в металле. Только сталь с высоким содержанием углерода может быть закалена и отпущена. Если металл не содержит необходимого количества углерода, то его кристаллическая структура не может быть нарушена, и, следовательно, физический состав стали не может быть изменен.
Часто термин «закалка» ассоциируется с закаленной сталью . Оба процесса используются рука об руку при закалке стали. Двухэтапный процесс начинается с закалки стали, чтобы она стала твердой и не изнашивалась со временем. Однако очень часто этот процесс оставляет сталь очень хрупкой и подверженной поломкам во время использования. Закалка снижает твердость кованой стали совсем немного, но улучшает общее качество продукта, поскольку в результате получается сталь, которая гораздо менее хрупкая.
Два основных процесса закалки и отпуска можно разбить на четыре основных этапа. Во-первых, кусок углеродистой стали постепенно нагревается до тех пор, пока не достигнет температуры выше критической температуры сплава. Затем сталь закаливается, обычно в воде или масле (хотя иногда для достижения определенного результата используются и другие закалки, такие как соляной раствор или растворы гидроксида натрия). Теперь сталь имеет максимальную твердость данного сплава, но, как указано выше, также хрупкая. На этом этапе отпуск обычно выполняется для достижения более полезного баланса твердости и вязкости. Сталь постепенно нагревается до тех пор, пока не будут получены желаемые цвета закалки, как правило, при температуре значительно ниже критической температуры сплава. Различные цвета в спектре закалки отражают различные балансы твердости и вязкости, поэтому различные уровни закалки подходят для различных применений. Затем сталь повторно закаливается, чтобы «зафиксировать» закалку на желаемом уровне. Талантливый кузнец или слесарь может точно настроить характеристики стального инструмента или предмета на то, что требуется, основываясь исключительно на тщательном наблюдении за цветами закалки. Визуальное представление этого процесса может облегчить понимание концепции.
Нелегко определить, прошла ли сталь процесс закалки и отпуска, просто взглянув на нее, но есть надежный и простой тест. [1] Чтобы осмотреть кусок стали, возьмите ручной напильник и подпилите кромку выбранного металла. Если кусок стали не прошел процесс закалки, напильник должен легко «вгрызаться» в образец. Если металл был закален, напильник не врежется в образец и соскользнет с небольшим видимым эффектом.
Изделия , подвергнутые поверхностной закалке, начиная с низкоуглеродистой стали (содержание углерода 0,5–1,5%), также могут называться закаленной сталью.