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
-
Основан на использовании диффузионных (нормальных) фазовых превращений при охлаждении металлов и сплавов. Основные параметры отжига II рода : температура...
-
Закалка стали - Характеристика и структурные методы исследования металлов
Закалкой называется операция термической обработки, состоящая из нагрева до температур выше верхней критической точки AC3 для доэвтектоидной стали и выше...
-
Термомеханическая обработка - Характеристика и структурные методы исследования металлов
Термомеханическая обработка стали заключается в сочетании механической обработки давлением (прокатки, штамповки) с термической обработкой (закалкой). Это...
-
Отпуск стали - Характеристика и структурные методы исследования металлов
Отпуск закаленных углеродистых сталей Отпуском называют термическую операцию, заключающуюся в нагреве закаленной стали до температур, не превышающих...
-
Отжиг I рода - Характеристика и структурные методы исследования металлов
1. Отжиг 1 рода предназначен для выравнивания физической или химической неоднородности. Целью этого отжига не является фазовая перекристаллизация,...
-
Дефекты термической обработки - Характеристика и структурные методы исследования металлов
Дефекты при отжиге и нормализации. В процессе отжига и нормализации могут возникнуть следующие дефекты: окисление, обезуглероживание, перегрев и пережог...
-
Мартенситное превращение в стали - Характеристика и структурные методы исследования металлов
Мартенситное превращение происходит при быстром охлаждении высокотемпературной фазы. Такой процесс часто называется закалкой, хотя для различных металлов...
-
Серый и белый чугун - Характеристика и структурные методы исследования металлов
ЧУГУН Сплавы железа с углеродом (> 2,14% С) называют чугуном. Присутствие эвтектики в структуре чугуна обусловливает его использование исключительно в...
-
Закалка, Отпуск - Химико-термическая обработка металлов
Закалкой называется процесс термической обработки металлов, состоящий в их нагреве и быстром (иногда постепенном) охлаждении. Закалка применяется для...
-
Рекристаллизация - Характеристика и структурные методы исследования металлов
Первичная рекристаллизация. При дальнейшем повышении температуры подвижность атомов возрастает и при достижении определенной температуры образуются новые...
-
Высокопрочный чугун получают присадкой в жидкий чугун небольших добавок некоторых щелочных или щелочноземельных металлов. Чаще для этой цели применяют...
-
Полиморфные превращения одного или обоих компонентов сплава изменяют его структуру и свойства. Рис. 43. Диаграмма состояния сплавов, компоненты которых...
-
Изменение структуры при отпуске. Находясь в напряженном и неустойчивом состоянии, закаленная сталь стремится к своему устойчивому стабильному состоянию,...
-
Образование стабильной фазы графита в чугуне может происходить в результате непосредственного выделения его из жидкого (твердого) раствора или вследствие...
-
Если сталь со структурой аустенита, полученной в результате нагрева до температуры выше (для доэвтектической стали) или выше (для заэвтектоидной стали),...
-
Рост зерна аустенита при нагреве - Характеристика и структурные методы исследования металлов
Зародыши аустенита при нагреве выше температуры. образуются на границах раздела феррит -- карбид. При таком нагреве число зародышей всегда достаточно...
-
При многих видах термической обработки сталь нагревают до температур, соответствующих существованию аустенита (процесс аустенитизации). Образование...
-
Частицы примеси имеют ту же решетку с металлом, что дает когерентность роста. Чем больше примесей, тем больше зерен и меньше их размер. Такой рост...
-
Возврат и полигонизация - Характеристика и структурные методы исследования металлов
При нагреве до сравнительно низких температур (обычно ниже (0,2--0,3) Тдл1) начинается процесс возврата, под которым понимают повышение структурного...
-
Основой большинства современных легированных сталей является феррит, легированный одним или несколькими элементами. Легирование феррита сопровождается...
-
Структура сплавов - Характеристика и структурные методы исследования металлов
Строение металлических сплавов зависит от того, в какие взаимодействия вступают компоненты, их образующие. Под структурой, как уже указано ранее,...
-
Железо -- металл сероватого цвета. Атомный номер 26, атомная масса 55,85, атомный радиус 0,127 нм. Чистое железо, которое может быть получено в настоящее...
-
Холодная и горячая деформации - Характеристика и структурные методы исследования металлов
При нагреве сопротивление металла деформации значительно снижается, т. е. уменьшается предел текучести. Для успешной обработки давлением необходимо точно...
-
Диаграмма состояния для случая полной взаимной растворимости компонентов А и В в жидком и твердом состояниях и изменение энергии Гиббса в зависимости от...
-
Специальные чугуны - Характеристика и структурные методы исследования металлов
К этой группе чугунов (ГОСТ 7769--82) относятся жаростойкие, которые обладают окалиностойкостью, ростоустойчивостью и трещиноустойчивостью, жаропрочные,...
-
Ковкий чугун - Характеристика и структурные методы исследования металлов
Ковкий чугун получают длительным нагревом при высоких температурах (отжигом) отливок из белого чугуна. В результате отжига образуется графит хлопьевидной...
-
1. точечные: - вакансии (дефекты Шоттки), т. е. узлы решетки, в которых атомы отсутствуют - Межузельные атомы (дефекты Френкеля) образуются в результате...
-
Электроннолучевая плавка металлов Для получения особо чистых металлов и сплавов используют электроннолучевую плавку. Плавка основана на использовании...
-
Структурные классы легированных сталей - Характеристика и структурные методы исследования металлов
Легированные стали по структуре в условиях равновесия можно разделить на следующие классы (рис. 97): доэвтектоидные стали, содержащие в структуре...
-
Диаграмма состояния железо - углерод (цементит) приведена на рис. 3. Она показывает фазовый состав и структуру сплавов с концентрацией от чистого железа...
-
Перлитное превращение Аустенита происходит при фазовом превращении гамма-железа - аустенита в альфа-железо - феррит. Однако превращение...
-
Легирующие элементы в стали - Характеристика и структурные методы исследования металлов
Влияние легирующих элементов на полиморфные превращения железа. Все элементы, за исключением углерода, азота, водорода, и отчасти бора, образуют с...
-
Диаграмма состояния сплавов, образующих ограниченные твердые растворы и эвтектику (рис. 39 и 40). Между линиями ликвидус и солидус в равновесии находятся...
-
Промежуточное (бейнитное) превращение - Характеристика и структурные методы исследования металлов
Это превращение имеет черты, как диффузионного перлитного превращения, так и бездиффузионного мартенситного. Бейнитное превращение так же, как и...
-
Твердые растворы - Характеристика и структурные методы исследования металлов
Твердые растворы - фазы, в которых один из компонентов сплава сохраняет свою кристаллическую решетку, а атомы других компонентов располагаются в решетке...
-
Диаграммы фазового равновесия - Характеристика и структурные методы исследования металлов
Диаграммы фазового равновесия, или диаграммы состояния, в удобной графической форме показывают фазовый состав сплава в зависимости от температуры и...
-
Сталь является многокомпонентным сплавом, содержащим углерод и ряд постоянных или технологических примесей: Mn, Si, S, Р, О, Н, N и др., влияющих на ее...
-
Переход сплава из жидкого состояния в твердое, как и при Кристаллизации чистых металлов, протекает только при наличии некоторого переохлаждения, когда...
-
Старение - изменение свойств, протекающие во времени без заметного изменения микроструктуры. 1. Термическое старение В результате изменения растворимости...
-
Все металлы и металлические сплавы - тела кристаллические, атомы (ионы) расположены в металлах закономерно в отличие от аморфных тел, в которых атомы...
Поверхностная закалка - Характеристика и структурные методы исследования металлов