Поверхностное науглероживание резко повышает твердость, но еще лучшийрезультат дает последующая закалка быстрым охлаждением в жидкости. Механизмзакалки очень сложен. Коротко дело обстоит так. Горячая сталь состоит изаустенита, то есть из раствора углерода в такой модификации железа, котораянестабильна при комнатной температуре. Процесс распада аустенита с выделениемуглерода определяется особенностями охлаждения. При сравнительно медленномохлаждении получается перлит. Под микроскопом структура такой стали выглядитпереливчатой, отсюда и название – “перлит” значит жемчужный. Переливы даютчередующиеся полоски или слои чистого железа (феррит) и карбида железа(цементит). Сталь с такой регулярной структурой получается вязкой и довольнопрочной, но не особенно твердой. Если аустеинт охлаждать очень быстро,то в основном получится мартенсит -другой вариант железоуглеродистого кристалла,в котором положение атомов углерода среди атомов железа таково, что исключаетвозможность движения дислокаций, и кристалл получается крайне твердым.Обычно эустенит превращается в мартенсит с очень высокой скоростью (что-нибудьоколо 5 км/час), для получения большого количества мартенсита охлаждатьизделие нужно с наибольшей возможной скоростью.
Закалку можно производить в воде, обычно так и делается; но исторически,вероятно, всегда отдавалось предпочтение разным биологическим жидкостям,например моче. Оказывается, действительно такая практика имеет двапреимущества. Первое состоит в более быстром охлаждении металла. Когда горячийметалл попадает в воду, вокруг него образуется оболочка из пара, которая непозволяет жидкой воде касаться металла, что затрудняет передачу тепла. Если призакалке применяется моча, на поверхности металла при испарении воды образуетсяслой кристалликов. Это улучшает теплопередачу, поскольку паровая прослойкауменьшается. Более того, содержащиеся здесь соединения азота – мочевина иаммиак – разлагаются и азот проникает в железо, то есть происходит азотированиеповерхности, при этом образуются твердые игловидные кристаллы нитрида железа
