Поверхностная закалка - Характеристика и структурные методы исследования металлов

Это закалка, при которой только поверхностный слой изделия нагревают до заданной температуры.

При поверхностной закалке на некоторую (заданную) глубину закаливается только поверхностный слой, тогда как сердцевина изделия остается незакаленной.

Основное назначение поверхностной закалки: повышение твердости, износостойкости и предела выносливости обрабатываемого изделия. Сердцевина остается вязкой и воспринимает ударные нагрузки.

Поверхностной закалкой называют процесс термической обработки, заключающийся в нагреве поверхностного слоя изделия до температуры выше Ас для доэвтектоидных и Асх для заэвтектоидных сталей с последующим охлаждением с целью получения структуры мартенсита в поверхностном слое.

Наиболее распространены следующие методы поверхностной закалки: с индукционным нагревателем (нагрев токами высокой час­тоты - ТВЧ), газоплазменная поверхностная и в электролите. Все способы поверхностной закалки основаны на быстром нагреве поверхностного слоя выше точек фазовых превращений и последующем охлаждении, приводящем к тому, что слой I, нагретый выше температуры Асъ, закалится полностью, слой II - частично, а слой III оста­нется незакаленным. В результате обеспечивается высокая прочность и износостойкость поверхностных слоев в сочетании с пластично­стью и вязкостью сердцевины изделия.

Закалочные температуры для поверхностной закалки выбираются более высокими (на 100...200 °С), чем для обычной, так как при на­греве с высокими скоростями превращение перлита в аустенит про­исходит в области более высоких температур. Поскольку перегрев тонкого поверхностного слоя осуществляется с очень большой скоро­стью и выдержка при Температуре закалки отсутствует, он не приводит к ухудшению структуры за счет роста зерна аустенита. Глубина закал­ки составляет 1,5...15 мм и определяется условиями работы деталей. Так, детали, подвергающиеся усталостному изнашиванию, закалива­ются на глубину 1,5...3 мм, при особо высоких контактных нагруз­ках - 10...15 мм.

При закалке ТВЧ изделия помещают в специальный индуктор (ка­тушку), состоящий из одного или нескольких витков медной трубки (рис. 3.11, б). Для равномерного нагрева поверхности изделий раз­личной формы применяют индукторы, по форме и размерам соответствующие деталям. Через индуктор 1 пропускают переменный ток высокойчастоты(500...15 000 Гц). При этом вокруг индуктора возни­кает магнитное поле, а в детали 2 генерируются вихревые токи, кото­рые и нагревают поверхность детали до температуры закалки, после чего следует резкое охлаждение водой и низкий отпуск.

Скорость нагрева колеблется от 100 до 1000 °С/с. Время нагрева за­висит от скорости нагрева и находится в пределах 1,5...40 с. Толщина закаленного слоя зависит от частоты тока, которая определяет глубину проникновения индуцируемых в деталях вихревых токов. Закалка ТВЧ позволяет получить структуру стали с твердостью на 3...5 HRC, выше, чем при обычной закалке, с более мелким зерном (на 2...4 балла) и меньшим браком по короблению и образованию закалочных тре­щин. При нагреве ТВЧ не происходит окалинообразования и выгора­ния углерода. Кроме того, обеспечивается высокая производитель­ность труда. Этот вид закалки используют для сталей, содержащих 0,4...0,5 % углерода (40, 45, 40Х, 45Х, 40ХН и др.), которые после за­калки имеют высокие твердость (50...60 HRC3), сопротивляемость из­нашиванию и не склонны к хрупкому разрушению.

Газоплазменная поверхностная закалка заключается в нагреве по­верхностного слоя детали пламенем сгорающего газа, имеющего тем­пературу 2400...3000 °С, и последующем охлаждении водой. Толщина закаленного слоя 2...4 мм, твердость 50...56 HRC3, структура состоит из мартенсита и феррита. Применяется газоплазменная закалка в основ­ном для крупных изделий, таких как коленчатые валы особо мощных двигателей, прокатные валы и т. п. При этом в крупных деталях созда­ются меньшие напряжения, чем при обычной объемной закалке.

Закалка в электролите основана на том, что при пропускании тока через электролит (5...10%-ный раствор кальцинированной соды) на катоде, которым является закаливаемая деталь, образуется газовая ру­башка водорода. Ток при этом сильно возрастает и деталь нагревается, после чего, отключив ток, можно сразу закалить ее в том же электро­лите. Способ применяется для закалки небольших деталей в условиях массового производства. .

Похожие статьи




Поверхностная закалка - Характеристика и структурные методы исследования металлов

Предыдущая | Следующая