6.2 Условия возникновения внутренних напряжений при индукционной поверхностной закалки

При термической обработке изделий возникают внутренние напряжения, которые частично сохраняются после термической обработки. Внутренние остаточные напряжения возникают из-за объемных изменений, происходящих вследствие неоднородного нагрева и охлаждения. Остаточные напряжения, вызванные неравномерностью распределения температуры, называют тепловыми напряжениями, а напряжения вызванные структурными изменениями, протекающими неодновременно в закаливаемом объеме – структурными напряжениями.

Структурные напряжения возникают при охлаждении в момент превращения аустенита в мартенсит связанного с увеличением его объема.

При охлаждении наружный охладившийся слой изделия перестает сокращаться в размерах, а более глубокий охлаждающийся слой металла начинает стягивать наружный холодный металл, создавая в нем сжимающие напряжения. В охлаждающем слое возникают растягивающие напряжения.

После полного охлаждения на поверхности закаленного слоя возникают напряжения сжатия порядка 60-80кГ/мм²; на границе закаленного слоя возникают растягивающие напряжения порядка 20-30кГ/мм², которые по направлению к центру постепенно снижаются.

Повышение предела выносливости стали после индукционной закалки, зависит от распределения остаточных напряжений. При эксплуатации изделия напряжения сжатия будут ослаблять растягивающие напряжения, которые являются причиной усталостных разрушений.

Для уменьшения влияния растягивающих напряжений применяют отпуск или самоотпуск изделий.

6.3 Отпуск поверхностно закаленных изделий

Поверхностно закаленные детали, как правило, подвергают низкому отпуску при температурах 150-250⁰С. Такой отпуск сохраняет в поверхностных слоях остаточные напряжения сжатия и не приводит к существенному снижению твердости. Продолжительность отпуска устанавливается в зависимости от размеров изделия.

В таблице 6.3 приведены основные параметры технологических режимов высокочастотной поверхностной закалки деталей, многократно апробированные в производственных условиях.

Таблица 6.3 – Технологические режимы высокочастотной поверхностной закалки деталей специфицированной программы

Наименование деталей	Температура нагрева, С	Время нагрева, сек.	Отпуск, С
Вал-шестерня m=16, z=15	880-910	8	160-200
Колесо зубчатое m=10, z=75	880-910	5	160-200
Вал-шестерня m=20, z=15	880-910	7.4	160-200
Вал-шестерня m=16, z=8	880-910	8	160-200
Ступица	880-910	17	160-200
Вал	880-910	11	160-200
Винт	880-910	14	160-200
Ось барабана	880-910	12	160-200