Поверхностная закалка

Поверхностная закалка состоит в нагреве поверхностного слоя стали выше А_с3 с последующим охлаждением для получения высокой твердости и прочности в поверхностном слое детали в сочетании с вязкой сердцевиной.

Нагрев под закалку чаще всего производят токами высокой частоты (ТВЧ), а также пламенем газовых или кислородно-ацетиленовых горелок; лазерным излучением. При нагреве токами высокой частоты магнитный поток, создаваемый переменным током, проходящим по проводнику (индуктору), индуцирует вихревые токи в металле детали, помещенной внутри индуктора. Форма индуктора соответствует внешней форме изделия. После нагрева в индукторе деталь охлаждают с помощью специального охлаждающего устройства. Через имеющиеся в нем отверстия на поверхность детали разбрызгивается охлаждающая жидкость.

Структура закаленного слоя состоит из мартенсита, а переходной зоны - из мартенсита и феррита. Глубинные слои при этом не упрочняются.

Высокочастотной закалке подвергают шейки коленчатых валов, гильзы цилиндров, поршни, детали гусениц и т.д.

Лазерная закалка поверхности стальных деталей существенно увеличивает их износостойкость, предел выносливости при изгибе. Лазерная закалка - перспективный метод поверхностного упрочнения изделий сложной формы, работающих в условиях износа и усталостного нагружения, а также инструментальных сталей.

Химико-термическая обработка

Химико-термической обработкой (ХТО) называют процесс, сочетающий в себе поверхностное насыщение стали тем или иным элементом при высокой температуре и термическую обработку, в результате которых происходит изменение химического состава, микроструктуры и свойств поверхностных слоев деталей.

Химико-термическая обработка включает в себя следующие стадии:

1. Диссоциация - выделение насыщающего элемента в активном состоянии в результате разложения исходных веществ. Количественно оценивается степенью диссоциации. Зависит от свойств насыщающей среды.

2. Абсорбция - захват поверхностью металла свободных атомов насыщающего элемента. Зависит от свойств металла и технологии насыщения.

3. Диффузия - проникновение элементов внедрения в глубь металла. Характеризуется свойствами металла и элементов внедрения (в частности, коэффициентами диффузии).

Распределение элементов внедрения по сечению неравномерно. Поверхностный слой детали, отличающийся от исходного материала по химическому составу, называется диффузионным слоем. Материал детали под диффузионным слоем с неизменившимся химическим составом называется сердцевиной (рис.4).

Рис.12.1. Распределение элемента насыщения по сечению.

На рис.12.1 показана концентрация элементов внедрения при ХТО по сечению детали где:

С_п, % - концентрация элемента внедрения на поверхности;

С_р, % - средняя концентрация элемента внедрения;

С_исх, % - исходная концентрация (в сердцевине)

К основным видам ХТО относятся:

1. Цементация (насыщение углеродом)

2. Азотирование (насыщение азотом)

3. Нитроцементация (совместное насыщение азотом и углеродом)

4. Диффузионная металлизация (насыщение металлами - алюминием, хромом, кремнием и др.)