9.1 Особенности технологии поверхностной закалки твч

В конструкторских чертежах на детали, подвергающиеся закалке т.в.ч, как правило, указывается глубина упрочненного (закаленного) слоя. Кратковременность нагрева вызывает ряд особенностей, которые необходимо учитывать при разработке технологии поверхностной закалки:

1. Основными параметрами нагрева является конечная температура нагрева и средняя его скорость в области фазовых превращений, а для объемного нагрева (печной) – это температура и время;

2. Повышение скорости нагрева обуславливает более высокие температуры завершения процесса образования аустенита, поэтому температура нагрева под закалку выбирается на 80-150 °С выше чем при объемном нагреве;

3. Аустенит при быстром нагреве получается неоднородным по химическому составу, то есть по углероду и легирующим элементам, так как практически отсутствует выдержка;

4. Зерно аустенита при скоростном нагреве не успевает вырасти до значений, присущих печному нагреву. Если при нагреве т.в.ч. его размер соответствует 11-14 баллу стандартной шкалы по ГОСТ 5639-82, то при печном нагреве 7-8 баллу, то есть по площади зерна это в 15-30 раз крупнее;

5. Исходная структура перед закалкой должна быть мелко дисперсной. Наличие крупных зерен структурно свободного феррита в доэвтектоидных сталях вынуждает сильно перегревать стали на 150-260 °С выше точки А_с3.

Такой нагрев приводит к росту зерна аустенита и ухудшает свойства (особенно вязкость) закаленного слоя. Для получения высокодисперсной структуры рекомендуется перед закалкой проводить нормализацию или улучшение;

6. Мелкозернистый неоднородный по составу аустенит обладает пониженной устойчивостью к распаду, поэтому при закалке необходимо применять интенсивное охлаждение – водяным душем или быстрым потоком воды. Такое охлаждение подавляет распад мартенсита и фиксирует наибольшее количество в нем углерода, что обеспечивает повышенную твердость.

7. Создается возможность применения широкой механизации и автоматизации, повышение культуры производства.

8. В закаленном поверхностном слое создаются напряжения сжатия до 300-700 МПа, повышающие усталостную прочность и снижающие чувствительность к концентраторам напряжений.

Измельчение зерна аустенита при индукционной закалке обеспечивает соответственно измельчение кристаллов мартенсита, что существенно повышает его прочность и особенно важно пластичность. Повышенная пластичность мартенсита позволяет использовать детали с высокой твердостью 61-65 HRC без риска хрупкого разрушения, а также надежно предотвращает образование трещин в средне- и высокоуглеродистых сталях при закалке в интенсивном потоке воды. Закалка т.в.ч. может применяться вместо ХТО, объемной закалки, позволяет использовать углеродистые стали вместо легированных.

Недостатками индукционного нагрева является: поштучность обработки; трудность унификации индукторов, охлаждающих устройств, закалочных станков, так как они конструктивно разрабатываются индивидуально для каждого типа и размера деталей. Экономически целесообразно такую обработку использовать в массовом и крупносерийном производстве из-за дорогостоящего оборудования – преобразователей токов высокой частоты.