Вода как закалочная среда

Во времена, когда были известны лишь углеродистые стали, вода была одной из немногих закалочных сред [1]. В настоящее время технически чистая вода, обычно водо­проводная, применяется с успехом для закалки углеродистых и малолегированных сталей малой прокаливаемости, если изготовленные из этих сталей металлические изделия, детали машин или инструмента имеют простую и мало чувствительную к трещинам форму.
Перед более детальной характеристикой преимуществ и недостат­ков воды как закалочной охлаждающей среды следует обратить вни­мание на ее особые по сравнению с большинством других жидкостей физические и химические свойства. Наиболее характерной чертой воды как охлаждающей среды является ее исключительно высокая охлаждающая способность, обусловленная в основном большим зна­чением теплоты испарения и в определенной степени большой теплоемкостью [1]. В то же время теплопроводность воды по сравнению с теплопроводностью металла очень мала. Очень неблагоприятной по сравнению с охлаждающими масляными средами является температура кипения воды. К важным физическим свойствам воды относится легкость растворения много­численных неорганических соединений (солей, щелочей, кислот) и органических, а также газов. С химической точки зрения существенна также стабильность воды при контакте с нагретыми до температур закалки деталями, а также легкость ее коррозионного воздействия на поверхность стальных изделий.
В промышленной практике важными преимуществами воды явля­ются: невозгораемость, малая стоимость, безвредность для здоровья; вода способствует отслаиванию окалины, не наносит вред окружающей среде после попадания в стоки.
Наряду с приведенными преимуществами водная охлаждающая среда имеет также и много существенных недостатков. Важнейшими из них являются: не отвечающее кинетике фазовых превращений рас­пределение скорости охлаждения в зависимости от температуры поверхности, чрезмерно низко расположенная температурная область пузырькового кипения (около 380 - 100 °С), вследствие чего макси­мальная скорость охлаждения совпадает для большинства марок стали с областью мартенситного превращения, что вызывает большие структурные напряжения, деформации и опасность возникновения трещин. Паровая оболочка, образующаяся при температурах выше температуры начала пузырькового кипения, очень нестабильна. Это приводит к большому колебанию скорости охлаждения в этой фазе и в результате к термическим напряжениям деформации и образованию мягких пятен. Еще одним неприятным свойством воды является значительная зависимость охлаждающей способности от температуры, интенсивности движения и загрязняющих примесей. Следует отметить и то, что вода способствует коррозии.