Закаливаемость — это глубина, на которую закаляется сталь после прохождения процесса термической обработки . Ее не следует путать с твердостью , которая является мерой сопротивления образца вдавливанию или царапанию. [1] Это важное свойство для сварки , поскольку оно обратно пропорционально свариваемости , то есть легкости сварки материала.
Когда горячая стальная заготовка закаливается , область, контактирующая с водой, немедленно охлаждается, и ее температура уравновешивается с температурой закалочной среды. Однако внутренние глубины материала не охлаждаются так быстро, и в заготовках, которые имеют большой размер, скорость охлаждения может быть достаточно медленной, чтобы позволить аустениту полностью трансформироваться в структуру, отличную от мартенсита или бейнита . Это приводит к заготовке, которая не имеет одинаковой кристаллической структуры по всей ее глубине; с более мягкой сердцевиной и более твердой «оболочкой». [2] Более мягкая сердцевина представляет собой некоторую комбинацию феррита и цементита , например, перлит .
Прокаливаемость ферросплавов , т. е. сталей, зависит от содержания углерода и других легирующих элементов, а также размера зерна аустенита. [1] Относительная важность различных легирующих элементов рассчитывается путем нахождения эквивалентного содержания углерода в материале.
Жидкость, используемая для закалки материала, влияет на скорость охлаждения из-за различных теплопроводностей и удельных теплоемкостей . Такие вещества, как рассол и вода, охлаждают сталь гораздо быстрее, чем масло или воздух. Если жидкость перемешивается, охлаждение происходит еще быстрее. Геометрия детали также влияет на скорость охлаждения: из двух образцов одинакового объема тот, у которого площадь поверхности больше, охладится быстрее. [3]
Прокаливаемость ферросплава измеряется с помощью теста Джомини: круглый металлический пруток стандартного размера (указан на верхнем изображении) преобразуется в 100% аустенит посредством термической обработки, а затем закаливается с одного конца водой комнатной температуры. Скорость охлаждения будет самой высокой на закаливаемом конце и будет уменьшаться по мере увеличения расстояния от конца. После охлаждения плоская поверхность шлифуется на образце для испытаний, а затем прокаливаемость определяется путем измерения твердости вдоль прутка. Чем дальше от закаленного конца распространяется твердость, тем выше прокаливаемость. Эта информация наносится на график прокаливаемости. [4] [5] [6]
Испытание на концевую закалку по Джомини было изобретено Уолтером Э. Джомини (1893-1976) и А. Л. Богехольдом [7] , металлургами из отдела исследовательских лабораторий корпорации General Motors , в 1937 году. За свою новаторскую работу в области термообработки Джомини был отмечен Американским обществом металлов (ASM) премией Альберта Совера за достижения в 1944 году. В 1951 году Джомини занимал пост президента ASM.