Вопрос 1. Плашки из стали У11А закалены: первая – от температуры 760°С, другая – от температуры 900°С. С помощью диаграммы железо-карбид железа объясните, какая из этих плашек закалена правильно, имеет более высокие режущие свойства и почему.

Заданная сталь У11А является заэвтектоидной сталью с содержанием углерода 1,1%. Исходная структура стали до нагрева под закалку: цементит + перлит; фазовый состав: феррит + цементит. При нагреве стали до t = t_Ас1 = 727°С происходит растворение избыточного цементита и затем превращение перлита в аустенит.

При дальнейшем нагреве плашек до температуры закалки t_зак1 =760°С сталь приобретает структуру: аустенит + вторичный цементит. После охлаждения стали от температуры закалки со скоростью выше критической образуется структура: мартенсит закалки + остаточный аустенит + нерастворённые частицы карбидов. Мартенсит и карбиды обладают высокой твёрдостью, обеспечивая и высокую твёрдость плашек: 62...63НRС. При этом сохраняется мелкая величина зерна, присущая исходной структуре.

При нагреве стали У11А до температуры t_зак2 = 900°С происходит полная аустенизация сплава, а также укрупнение зерна аустенита. Рост зерна аустенита происходит самопроизвольно и вызывается стремлением системы к уменьшению свободной энергии вследствие сокращения поверхности зёрен. Размер зерна, образовавшегося при нагреве до температуры 900°С, не изменяется при последующем охлаждении со скоростью выше критической. Таким образом, при закалке плашек от температуры 900°С образуется крупнозернистая структура, состоящая из мартенсита закалки и остаточного аустенита. Такая структура также обладает высокой твёрдостью, но более низкой прочностью и весьма низким сопротивлением хрупкому разрушению. Явление снижения механических свойств при нагреве стали до высоких температур называется перегревом стали.

Исходя из вышеизложенного следует признать, что оптимальная температура нагрева плашек из стали У11А под закалку равна t_зак =t_зак1 = 760°С. При этом закалённые плашки обладают наилучшими режущими свойствами.