1Krytyczna szybkość chłodzenia (górna krytyczna szybkość chłodzenia) – najmniejsza szybkość chłodzenia stali, przy której jest możliwa przemiana martenzytyczna, czyli bezdyfuzyjna przemiana przesyconego węglem roztworu stałego węgla w γ–Fe (austenit) w martenzyt (hartowanie). Po hartowaniu w strukturze występuje martenzyt i austenit szczątkowy^[1][2] .

W wyniku chłodzenia z szybkością mniejszą od krytycznej powstaje struktura stali, zawierająca sorbit, troostyt lub bainit. Krytyczna szybkość hartowania stali zależy od zawartości węgla i dodatków stopowych (różne położenie „krzywych C” na wykresach CTP).

Hartowność stali – zdolność do tworzenia w trakcie hartowania struktury martenzytycznej.

Głównym czynnikiem wpływającym na hartowność stali jest jej skład chemiczny, czyli zawartość węgla oraz pierwiastków stopowych i technologicznych. Poza składem chemicznym wpływ na hartowność mają także wielkość ziarna i jednorodność austenitu oraz obecność innych, nierozpuszczonych cząstek. Dodatki stopowe (wyjątek stanowi kobalt), zwiększają hartowność stali poprzez zmniejszenie krytycznej szybkości chłodzenia. Krytyczna szybkość chłodzenia, czyli najmniejsza szybkość chłodzenia pozwalająca na uzyskanie struktury martenzytycznej związana jest z trwałością przechłodzonego austenitu do rozpoczęcia się jego przemian, dla stali węglowych może ona wynosić nawet 400–500 °C/s. Temperatura początku i końca przemiany martenzytycznej w dużym stopniu zależą od zawartości węgla w austenicie (por. wykresy ilustrujące przemiany fazowe w funkji czasu i temperatury tzw. wykresy CTP ). Dodatki stopowe wpływają na przehartowalność stali, a co za tym idzie na możliwość zahartowania przedmiotów o większym przekroju. Zawartość węgla w stali jest głównym czynnikiem wpływającym na twardość stali po hartowaniu. Wyższa hartowność pozwala na zastosowanie mniejszych szybkości chłodzenia (hartowanie w oleju), unikając w ten sposób naprężeń hartowniczych. Głębokość zahartowania, jaką można uzyskać w stalach węglowych, mieści się w granicach 3 do 10 mm, w zależności od jej składu. Dodatki w stalach stopowych pozwalają zwiększyć głębokość zahartowania.

Krzywa hartowności opisuje zmiany twardości próbki, w zależności od odległości od chłodzonego strumieniem wody czoła i jest wynikiem próby Jominy’ego wykonanej dla stali o określonym, znanym składzie chemicznym. Biorąc pod uwagę charakter typowych krzywych hartowności jako ich matematyczny odpowiednik wykorzystano funkcję w postaci:

Twardość krytyczna - jest to twardość, która odpowiada strukturze

półmartenzytycznej, tzn. składającej się w 50% z martenzytu i w 50% z innych

składników strukturalnych, takich jak bainit, ferryt, perlit.

Średnica krytyczna - jest to średnica pręta, przy której po zahartowaniu

w ośrodku o określonej zdolności chłodzącej uzyskuje się w osiowej części

przekroju strukturę o określonej zawartości martenzytu, lecz nie mniejszej niż 50%.

Metody wyznaczania średnicy krytycznej

a) doświadczalną,

b) obliczeniową,

c) wykreślną.