Термическая обработка марганцевой стали
Поговорим про термическую обработку марганцевой стали. Температура закалки зависит от содержания углерода в стали. Чем больше содержание углерода в стали, тем выше должна быть температура закалки. При содержании 1% C в стали достаточна температура нагрева под закалку, равная 900 градусам; при содержании 1,5% С температура нагрева должна быть выше 1000 градусов, при 1,6% С — выше 1050 градусов. На практике допускаются более высокие температуры. Обычно отливки, содержащие 1 — 1,4% С, нагревают до 1000 — 1050 градусов и охлаждают в воде. Повышение температуры нагрева приводит к ускоренному росту аустенитных зерен, но зато обеспечивается полное растворение карбидов, ухудшающих качество отливок. Продолжительность выдержки при высокой температуре зависит от толщины стенок отливки. При средней толщине отливки 30 мм достаточна выдержка в течение 4 часов, в то время как отливка с максимальной толщиной 125 мм необходимо выдерживать 24 часа при температуре закалки.
Износоустойчивость марганцевых сталей в литом состоянии, как показали многочисленные испытания, примерно такая же, как после закалки. Аустенитная металлическая матрица, окруженная карбидной сеткой, ведет себя в условиях износа аналогично однородному аустениту в закаленной стали. Поэтому можно предполагать, что литая марганцевая сталь в отдельных микрообъемах имеет такую вязкость и износоустойчивость, как и закаленная, и что повышенная ее хрупкость является результатом влияния карбидной сетки, вызывающей сильную концентрацию внутренних напряжений. Из этого следует, что литая марганцевая сталь достаточно вязка и износоустойчива, как и закаленная сталь, но наличие карбидной сетки в литой стали вызывает в ней значительные внутренние напряжения, в результате чего отливка становится хрупкой. Хрупкость стали в литом состоянии настолько велика, что при небольших динамических нагрузках в отливках образуются трещины. Поэтому с целью обеспечения максимальной надежности в эксплуатации отливок из марганцевых сталей их необходимо подвергать закалке.
Несмотря на то, что эти стали были разработаны более 60 лет назад, а сталь Гадфильда является наиболее распространенной легированной сталью, нельзя сказать, чтобы инженеры, техники и в особенности конструкторы имели полное представление об этих сталях.