Как закаляется и отпускается сталь

Как закаляется и отпускается сталь

Большая часть выплавляемого в доменных печах чугуна переделывается в сталь. Для этого из расплавленного чугуна выжигают углерод, пока его останется не более 2%.

Для каждого стального изделия нужно по­добрать подходящий сорт стали. Так, желез­нодорожные колеса изготовляют из мягкой, а поэтому вязкой стали, их ободья (бандажи) — из более твердой стали, так как иначе при трении о рельсы колеса быстро изотрутся. Для осей, на которые насажены колеса, сталь нужна еще более твердая.

Твердость стали придает содержащийся в ней углерод. Но вот что получилось при заби­вании трех гвоздей в твердое дерево: один сло­мался при первом же ударе, второй затупился, согнулся, и шляпка его расплющилась. И только третий послушно вошел в дерево. А между тем все три гвоздя изготовлены из одной и той же стали, с одним и тем же содержанием углерода. В чем же здесь секрет? Дело в том, что гвозди прошли разную термическую обра­ботку.

Двигателем в наших часах служит пружина. Раскручиваясь, пружина приводит в дейст­вие весь сложный механизм часов. Но если пружину перекрутить, она сломается. Такая сталь обладает упругостью и хрупкостью. Пер­вое свойство наряду с твердостью делает сталь почти незаменимым поделочным материалом. Со вторым же свойством поневоле приходится мириться.

Эти свойства стальное изделие получает во время закалки. Для закалки его нагревают, не давая расплавиться, и тем самым дают возможность атомам углерода проникнуть в его кристаллы.

Если теперь изделие медленно охладить, в нем произойдет то же, что в затвердевающем чугуне: железо освободится от растворенного в нем углерода, перейдя в альфа-железо.

Проделайте эту операцию со стальным пе­ром, иглой или кусочком стальной проволоки, и вы убедитесь, что материал неузнаваемо из­менился. Он легко сгибается, не ломаясь, и не возвращается к первоначальной форме. Упру­гость и твердость, а вместе с ними хрупкость утрачены. Вновь нагрейте докрасна этот пред­мет, но охладите его быстро, бросив в холодную воду. В результате сталь останется твердой, упругой и хрупкой.

При закалке стального изделия атомы угле­рода из-за быстроты охлаждения не успевают выделиться из кристаллов альфа-железа. Эти «застрявшие» атомы и придают закаленной стали особые свойства.

В закаленном состоянии сталь получает наи­высшую твердость, но становится такой же хрупкой, как чугун. Чтобы сделать ее менее хрупкой, изделие подвергается последней опе­рации — отпуску. Предмет еще раз нагревают до сравнительно невысокой температуры. Так, стальные инструменты отпускаются при тем­пературах всего 120—150°. При этом твердость стали почти не снижается, а хрупкость умень­шается. Для пружин и рессор сохранять высо­кую твердость не обязательно, поэтому их под­вергают отпуску при более высоких темпера­турах (300—400°); при значительной потере твердости достигается наибольшая упругость.