1. Окисление и обезуглероживание

Оно происходит при нагреве в пламенных или электрических печах без контролируемых (защитных) атмосфер. Нагрев в соляных ваннах или расплавленном свинце предохраняет поверхность детали от окисления и обезуглероживания.

2. Передержка и перегрев

Проявляется в укрупнении зерна аустенита и, следовательно, укрупнении игл мартенсита. Это способствует охрупчиванию и появлению при закалке трещин. Устраняется повторной закалкой.

3.Недостаточная твердость

Может быть вызвана недогревом или недостаточно интенсивным охлаждением

4.Образование «мягких пятен»

«Паровая рубашка», захват клещами, сохранение приставшей окалины, включения феррита – все это способствует образованию мягких пятен.

 

5.Трещины – образуются после окончательного охлаждения. Склонность к образованию трещин растет с увеличением содержания углерода в стали, повышению температуры закалки и скорости охлаждения. Кроме этого способствуют появлению трещин резкое изменение сечений изделий, подрезы, выступы, углубления. При конструировании – необходимо избегать их.

6. Деформация и коробление

Внутренние напряжения при закалке

Закаленная сталь всегда находится в структурно напряженном состоянии.

Внутренние напряжения, возникающие при закалке бывают:

• тепловые

• структурные

 

Тепловые возникают вследствие неравномерного охлаждения поверхности и сердцевины изделия, т.е. они вызваны перепадом температур по сечению изделия.

Структурные – возникают в результате превращения аустенита в мартенсит. Так, мартенсит обладает наибольшим удельным объемом из всех прочих состояний. Величина их тем больше, чем выше температура закалки и скорость охлаждения.

Снимаются последующим видом термообработки – отпуском.

Закаливаемость и прокаливаемость стали

Под закаливаемостью – понимают способность данной стали приобретать высокую твердость в результате закалки.

Она зависит в основном от содержания углерода в стали, чем его больше, тем выше твердость стали после закалки.

Под прокаливаемостью – понимают степень проникновения закалки во внутренние слои изделия, т.е. способность образовывать мартенситную или троостито-мартенситную структуру на определенную глубину.

Прокаливаемость стали зависит от устойчивости переохлажденного аустенита. Чем выше устойчивость переохлажденного аустенита, тем выше прокаливаемость.

Практически для углеродистой стали полную прокаливаемость получают прутки диаметром 25 мм или 1 дюйм, т.е. если валик будет иметь диаметр 25 мм, то он полностью прокалится. Это примерная ориентация.

Поверхностная закалка стали

Часто на практике нужна лишь поверхностная твердость, т.к. у ряда изделий износ составляет лишь доли мм. А твердость в сердцевине не только не нужна, но и нежелательна.

В этих случаях применяют так называемую поверхностную закалку.

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

Назначение поверхностной закалки:

повышение твердости, износостойкости, предела выносливости

сердцевина при этом остается вязкой, хорошо воспринимающей ударные нагрузки.

Различают следующие виды поверхностной закалки:

-поверхностную закалку с индукционным нагревом

-газовую поверхностную закалку

Закалка с индукционным нагревом

Впервые индукционный нагрев для термической обработки был предложен в 1935 году Вологдиным. В 1937 году этот процесс был применен на Зиле для упрочнения многих деталей автомобиля.

Индукционный нагрев происходит вследствие теплового действия тока, индуктируемого в изделии, помещенном в переменное магнитное поле.

Для нагрева изделие устанавливают в индуктор, представляющий собой один или несколько витков пустотелой водоохлаждающей медной трубки.

Переменный ток, протекая через индуктор, создает переменное магнитное поле.

В результате индукции в поверхностном слое возникают вихревые токи и происходит выделение джоулевого тепла. Ток проходит в основном в поверхностном слое проводника. Это явление называется – поверхностным эффектом.

Источниками электропитания служат машинные и реже ламповые генераторы.

Для каждого типа детали изготавливают отдельный индуктор, конфигурация которого соответствует форме закаленной детали.

ВЧ-закалка является высокопроизводительным и экономически выгодным способом лишь при серийном и массовом производстве, когда в индукторе обрабатывают большое количество деталей.

ПРЕИМУЩЕСТВА ВЧ-ЗАКАЛКИ перед обычными методами:

-возможность получения слоя заданной глубины

-высокая производительность

-получение высокой твердости

-отсутствие окалины и незначительное коробление

-возможность полной автоматизации процесса

-возможность закалки любых поверхностей и деталей различной конфигурации.