Закалка

ЗАКАЛКА, термическая обработка материалов (изделий) для повышения их твёрдости и прочности; осуществляется путём нагревания и последующего быстрого охлаждения с целью фиксации высокотемпературного состояния материала. Закалке  в основном подвергают сплавы металлов (например, сталь, алюминиевые и титановые сплавы) и стекло. Структуры, возникающие в результате закалки металлов, метастабильны; в более устойчивое состояние они переходят при нагревании, поэтому закалку металлов, как правило, сочетают с отпуском металлов или старением металлов.

Закалку  стали проводят сначала нагреванием изделия выше температуры фазового превращения в структуру аустенита, после чего изделие охлаждают со скоростью, достаточной для перехода в неравновесную структуру (мартенсит) и исключающей возможность диффузионного распада аустенита в перлитной и бейнитной областях. Наименьшая скорость охлаждения, обеспечивающая развитие мартенситного превращения, называется критической и зависит от содержания в стали углерода и легирующих элементов (чем сложнее химический состав стали, тем ниже критическая скорость охлаждения). Мартенситное превращение протекает в условиях непрерывного охлаждения в интервале температур начала и конца превращения (рис.). В сталях с повышенным содержанием углерода (более 0,6%) при охлаждении до комнатной температуры мартенситное превращение полностью не завершается, в структуре стали сохраняется некоторое количество аустенита (так называемый остаточный аустенит). В результате закалки сталь приобретает повышенную твёрдость и пониженное сопротивление хрупкому разрушению. Закалка  сопровождается возникновением в изделии высокого уровня внутренних напряжений. Для уменьшения внутренних напряжений и формирования необходимого комплекса свойств закалённую сталь подвергают отпуску при 100-650 °С.

Закалка  сплавов цветных металлов основана на явлении переменной растворимости компонентов в основном металле. Резкое охлаждение сплава из области максимальной растворимости приводит к получению пересыщенного твёрдого раствора, который характеризуется высокой пластичностью и повышенными (по сравнению с равновесным состоянием) твёрдостью и прочностью. При последующем нагреве до 50-100 °С (старении) происходит выделение мелкодисперсных избыточных фаз, что сопровождается значительным упрочнением.

При закалке нагревание проводят в термических печах, печах-ваннах (в расплавах солей), в индукционных установках и др. Выбор способа охлаждения зависит от химического состава материала, требуемой твёрдости, а также формы, размеров и массы изделия. В качестве охлаждающих сред используются холодная и горячая вода, водные растворы солей, минерального масла, жидкий азот и др.

О закалке стекла смотри в статье Стекло.

Лит.: Металловедение и термическая обработка стали. Справочник / Под редакцией М. Л. Бернштейна, А. Г. Рахштадта. 4-е изд. М., 1991. Т. 1 ; Смирнов М. А., Счастливцев В. М., Журавлев Л. Г. Основы термической обработки стали. М., 2002.