Под прокаливаемостью понимают глубину проникновения закаленной зоны, имеющей структуру мартенсита или мартенсита с трооститом (троостита не более 50%). Однако, полумартенситная структура во многих случаях не обеспечивает максимума механических свойств. Поэтому часто прокаливаемость определяют по глубине закаленного слоя со структурой 90—95% мартенсита. Нескзозная закалка приводит к неоднородности свойств по сечению детали как после закалки, так и после отпуска. В сердцевине детали механические свойства стали после закалки с не сквозной прокаливаемостью ниже, особенно предел текучести и ударная вязкость.
Оптимальное сочетание прочности и вязкости в термически обработанной стали достигается в том случае, если обеспечена сквозная прокаливаемость изделия. При закалке должна быть обеспечена сквозная прокаливаемость, если деталь испытывает напряжения растяжения или сжатия, которые равномерно распределены по сечению детали, а также для изделий, подвергаемых в эксплуатации упругим деформациям с большой амплитудой (рессоры, пружины). При сложно напряженном состоянии (наиболее частый случаев современном машиностроении) сердцевина детали может испытывать значительные напряжения. В этом случае к металлу сердцевины предъявляются требования по прочности, что может быть достигнуто при условии обеспечения сквозной прокаливаемости.
Многие детали машин испытывают при работе изгибающие напряжения или напряжения кручения, которые распределяются неравномерно но сечению: в сердцевине эти напряжения обычно равны нулю, а на поверхности достигают максимума. В подобных условиях нет необходимости требовать полной прокаливаемости стали по всему сечению. Для более надежного обеспечения прочности ответственных деталей, работающих в эксплуатации в основном на изгиб и кручение, принимается, что закаленный слой со структурой 90% мартенсита и 10% троостита закалки должен располагаться на глубине не менее 1/2 радиуса от поверхности.
В качестве меры прокаливаемости используют критический диаметр D_кр— диаметр изделия максимального сечения, прокаливающегося насквозь в данной охлаждающей среде (в центре изделия после закалки при заданных условиях охлаждения получается полумартенситная структура— 50% мартенсита и 50% троостита).
Если сталь подходит по требуемым характеристикам механических свойств при проведении закалки с соответствующим отпуском, то проводят проверку стали на прокаливаемость. Определение прокаливаемости стали следует проводить по методике, изложенной в работе № 10 «Определение прокаливаемости стали методом торцовой закалки» Можно также использовать данные, приведенные в отчете к указанной лабораторной работе.
Кривые и полосы прокаливаемости для различных сталей, с помощью которых определяют h — расстояние от закаливаемого торца до полумартенситной зоны, приводятся в справочниках по термической обработке сталей .
Выбор материала считается закопченным, если сталь, удовлетворяющая требованиям задания но механическим свойствам, обеспечивает сквозную прокаливаемость (для деталей, как указано выше, которые при работе испытывают действие напряжений, равномерно распределенных по сечению):
при закалке в воде D_дет ≤ D_кр50 в воде;
при закалке в масле D_дет ≤ D_кр50 в масле;
Критический диаметр для 95% мартенсита примерно на 25% меньше критического диаметра, определенного по полу-мартенситной зоне: D_кр95=0,75D_кр50.