Почему сталь при закаливании становится прочнее?

Сталь при закаливании становится прочнее благодаря изменению ее микроструктуры и укреплению кристаллической решетки. Процесс закаливания включает резкое охлаждение нагретой стали из высокой температуры в среду с более низкой температурой, например, в воду или масло. 

В результате быстрого охлаждения, происходит формирование твердого и хрупкого состояния стали, называемого мартенситом. Мартенсит обладает высокой твердостью и прочностью, поскольку он имеет очень плотную и регулярную кристаллическую решетку. Взаимодействие атомов стали при охлаждении происходит настолько быстро, что не удается произвести обычную рекристаллизацию, и кристаллы стали остаются упорядоченными. 

Между атомами мартенсита образуются эластичные напряжения из-за деформации, вызванной резким охлаждением. Эти напряжения делают мартенсит особенно прочным, так как они препятствуют перемещению дислокаций – дефектов кристаллической решетки, которые препятствуют пластической деформации. 

Важно отметить, что прочность и твердость стали после закаливания также зависят от состава сплава, скорости охлаждения и последующей термической обработки. Контролируя эти параметры, можно добиться желаемых механических свойств стали. 

Таким образом, при закаливании сталь превращается в мартенсит, что приводит к укреплению кристаллической решетки и повышению прочности. Но следует помнить, что мартенситный штамп не обладает достаточной вязкостью и хрупок, поэтому для улучшения его характеристик может проводиться последующая термическая обработка, такая как отпуск или упрочнение. Это позволяет достичь оптимального сочетания прочности и пластичности, подходящего для конкретного применения.