3 Выбор способа термической обработки

Так как детали программы работают в основном на износ, при высоких контактных нагрузках, а напряжения от рабочих нагрузок максимальны на поверхности и близки к нулю в центре сечения, то такие детали целесообразно подвергать поверхностному упрочнению.

Наиболее эффективными процессами поверхностного упрочнения являются нитроцементация, цементация, азотирование и поверхностная закалка токами высокой частоты.

Нитроцементация в качестве метода поверхностного упрочнения выбирают в тех случаях, когда глубина упрочняемого слоя не превышает 1 мм. Если требуется большая глубина упрочнения, то применяют цементацию. Однако цементация на глубину более 2 мм экономически невыгодна, так как сильно увеличивается продолжительность процесса.

Азотирование – ХТО, заключающаяся в диффузионном насыщении поверхностного слоя стали азотом. Недостатком этого метода является большая продолжительность процесса.

Для достижения глубины упрочняемого слоя более 2 мм применяется высокочастотная поверхностная закалка.

Первым и основным преимуществом высокочастотной поверхностной закалки является уменьшение хрупкости деталей. Хрупкость уменьшается в результате образования пластичной и вязкой сердцевины, а во многих случаях вследствие местного расположения закаленного слоя только на участках, твердость которых должна быть высокой.

Трещины и разрушения при перегрузках и ударах, а также при наличии выточек, переходов сечений и пороков металла, возникшие в твердом слое, в большинстве случаев не распространяется в мягкую и вязкую сердцевину. Благодаря значительному понижению склонности к хрупкому разрушению повышается допустимая твердость, и следовательно, сопротивление износу поверхностного закаленного слоя деталей.

Вторым преимуществом является существенное уменьшение деформаций во время нагрева и охлаждения, достигаемое за счет холодной и жесткой сердцевины.

Третье преимущество – практически полное устранение окисления и обезуглероживания.

Четвертым преимуществом является уменьшение затрат энергии на нагрев: нагреваемый слой во многих случаях составляет небольшую часть от массы детали.

При сравнении высокочастотной поверхностной закалки с методами химико-термической обработки обращает на себя внимание в первую очередь колоссальный выигрыш в длительности и стоимости процессов. При поверхностной закалке твердый слой толщиной в 1-2 мм может быть получен за несколько секунд, в то время как при цементации для упрочнения слоя толщиной в 2 мм требуется 16-17 часов.

Весьма существенным преимуществом поверхностной закалки ТВЧ является возможность использования более дешевой, в большинстве случаев углеродистой стали, в то время как для обеспечения сочетаний высокой твердости поверхности и достаточной прочности и вязкости сердцевины, цементуемые детали чаще всего изготавливают из легированных сталей.

На практике твердость цементованного слоя чаще всего находится в пределах 58-62HRC. При поверхностной закалке наиболее часто применяемых марок стали 40 и 45 также возможно получение твердости 58-62HRC.

Твердость, сопротивление износу и контактная прочность азотированного слоя превышает соответствующие свойства цементованного слоя. Однако, слой, полученный путем высокочастотной поверхностной закалки менее хрупок, чем цементованный или азотированный.

Таким образом с учетом преимуществ поверхностной закалки токами высокой частоты, принимаем её в качестве упрочняющей обработки для обеспечения заданных требований к деталям программы в дипломном проекте. обеспечения заданных требований к деталям программы в дипломном проекте.