Поверхностная закалка твч3
Поверхностная закалка при нагревании токами высокой частоты осуществляется на специальных установках ТВЧ. При этом способе металлическая деталь 1 (рис.2) помещается в концентрированное переменное электромагнитное поле, создаваемое индуктором 2, вследствие чего в поверхностном слое детали возбуждаются (индуктируются) высокой плотности вихревые токи4, тепловая энергия которых почти вся выделяется в этом же слое и вызывает его нагрев.
Изменяя силу тока, можно получить любую скорость нагрева, температуру и глубину прогрева. После нагрева поверхностного слоя деталь 1 перемещается в спрейер 3 (душирующее устройство) для интенсивного охлаждения5.
Рекомендуемые глубины закаленных слоев:
1,5...3 мм - детали, работающие на истирание (износ), усталость;
4...5 мм - детали, работающие в условиях смятия (продавливающих нагрузок), а в ряде случаев еще и с последующей перешлифовкой;
10...15 мм - детали, работающие с большими контактными нагрузками.
На рис.3 дан пример макроструктуры стальной детали с поверхностно закаленным слоем.
Рис.2. Индукционный нагрев: а - схема индукционного нагрева; б – закалка; I – закалка при одновременном нагреве всей поверхности; II – закалка при непрерывно-последовательном нагреве; 1 – деталь; 2 – индуктор; 3 – спрейер;
4 – силовые линии электромагнитного поля
Рис.3. Макроструктура зуба шестерни (а) и зубьев звездочки (б) после ТВЧ-закалки. Темные участки - закаленный слой после травления
Детали, подвергаемые поверхностной закалке, чаще всего изготовляют из обычной среднеуглеродистой стали с содержанием углерода 0,4…0,5%. При меньшем содержании углерода трудно получить высокую твердость. При большой концентрации углерода стали склонны к образованию трещин и хрупкому разрушению в эксплуатации. При правильной конструкции закалочного устройства, обеспечивающего равномерное охлаждение, закалка ТВЧ позволяет закаливать стали с любым содержанием углерода (до 1,0…1,2%) без трещин. Поверхностный слой стали имеет структуру из очень мелкоигольчатого мартенсита (рис.4) и отличается твердостью на 2...4 HRC выше, чем после закалки с печного нагрева.
Твердость, близкую к максимально достижимой, можно получить уже при содержании углерода в стали около 0,6 %.
а
б
Рис.4. Микроструктура поверхностного слоя зуба шестерни после ТВЧ-закалки, х200, травление ниталем: а – мелкоигольчатый мартенсит;
б – троосто-сорбит
В табл.2 приведен пример поверхностной твердости некоторых сталей после закалки ТВЧ.
Таблица 2
Твердость сталей после закалки ТВЧ
Марка стали |
НRC до отпуска |
Марка стали |
HRC до отпуска |
35 |
50... 55 |
35Г2 |
53... 58 |
45 |
55... 60 |
45Г2 |
56… 61 |
50 |
57. . .62 |
50Г |
57… 62 |
65Г |
59... 63 |
40ХНМ |
55... 60 |
У8 |
60. . .64 |
ШХ15(~1%C) |
62... 64 |
45Х |
50... 61 |
40ХН |
55…60 |