Охлаждение заготовок при различных операциях термической обработки выполняется с разной скоростью. При отжиге охлаждение должно быть медленным, а при закалке некоторых сталей, напротив, очень быстрым. Скорость охлаждения регулируется применением различных охлаждающих сред.
Охлаждение заготовок в режиме охлаждения печи, т. е. весьма медленное, используют при отжиге. Для всех остальных операций термической обработки охлаждение выполняется с большей скоростью. Охлаждение на воздухе используют при нормализации, а также при закалке сталей с очень высокой прокаливаемостью (воздушно-закаливающиеся стали).
Минимально допустимая скорость охлаждения при закалке сталей (чем ниже скорость, тем меньше величина закалочных напряжений (рис. 1) определяется их прокаливаемостью.
Чем выше прокаливаемость стали, тем медленнее можно производить закалочное охлаждение (рис. 2), по этому для разных сталей используют закалочные жидкости, обеспечивающие различную скорость охлаждения.
Охлаждающая (закалочная) среда должна обеспечить высокую скорость охлаждения при температурах наименьшей устойчивости переохлажденного аустенита — 650... ...550°С (рис. 3), чтобы предотвратить его распад.
Напротив, в интервале температур мартенситного превращения (Мн...Мк) целесообразно медленное охлаждение для уменьшения закалочных напряжений. Характеристики наиболее применяемых в практике термической обработки закалочных сред приведены в табл. 2.
Вода и водные растворы — это дешевые и широко распространенные охладители. Их достоинство — высокая скорость охлаждения в области минимальной устойчивости переохлажденного аустенита; недостаток — также высокая скорость охлаждения в области мартенситного превращения (табл.). Использование этих сред повышает прокаливаемость, но увеличивает вероятность появления деформаций и трещин. Воду также используют при закалке углеродистых сталей.
При закалке в воде возможно появление так называемой пятнистой твердости. Для предотвращения это го брака в качестве закалочных жидкостей используют водные растворы солей и щелочей, обладающие более высокой температурой парообразования. Но при этом резко повышается скорость охлаждения (табл.), что определяет бо́льшую величину закалочных напряжений.