Урок 13. ПОВЕРХНОСТНАЯ ЗАКАЛКА СТАЛЕЙ

Вопросы для повторения:

1. Назначение закалки.

2. Виды отпуска стали.

3. Температуры среднего отпуска.

Поверхностную закалку применяют с целью получения высокой твердости в поверхностном слое детали с сохранением вязкой сердцевины.

Поверхностная закалка менее продолжительна, чем химико-термическая обработка. Если продолжительность поверхностной закалки равна или меньше длительности смежных операций механической обработки, то возможен перевод термической обработки из термических цехов в общий поток механического цеха. Это позволяет более полно осуществить автоматизацию технологического процесса.

Сущность способов поверхностной закалки состоит в том, что поверхностные слои детали быстро нагреваются выше критических точек и создается неравномерное распределение температуры по телу детали.

Наиболее распространенными методами поверхностного нагрева являются: нагрев кислородно-ацетиленовой или газовой горелкой, нагрев в водном электролите при пропускании электрического тока, контактный нагрев электротоком, индукционный нагрев токами высокой частоты.

Закалка в электролите была разработана инженером И.З. Ясногородским, Метод основан на физическом явлении, называемом "эффектом нагрева катода". Процесс закалки заключается в следующем: в ванну с электролитом (5 - 10%-ный раствор кальцинированной соды) опускают закаливаемую деталь. Деталь присоединяют к отрицательному полюсу источника постоянного тока напряжением 220-250 В, а корпус ванны к положительному полюсу. При пропускании электрического тока через электролит происходит диссоциация электролита и положительно заряженные ионы водорода устремляются к поверхности детали, образуя водородную рубашку. Сила и плотность тока зависят от глубины погружения детали в электролит и от условий нагрева. Водородная оболочка обладает большим сопротивлением и нагревается до высоких температур при прохождении электрического тока. От разогретой водородной оболочки нагревается до высоких температур поверхность детали. После нагрева детали ток отключают и происходит охлаждение непосредственно в электролите.

При закалке в электролите температура плавно падает от поверхности детали к сердцевине, что способствует снижению остаточных растягивающих напряжений и предотвращает образование закалочных трещин.

В результате закалки в поверхностном слое получают мартенсит, а в сердцевине сорбитообразный перлит и феррит.

Этот способ закалки применяют для упрочения клапанов, винтов, штанг, рычагов и других деталей тракторов.

Закалка с газопламенным нагревом.

Поверхность детали нагревают ацетиленокислородным пламенем, имеющим высокую температуру (2400-3150°С). В результате подводе большого количества тепла поверхность детали быстро нагревается до температуры закалки, а сердцевина не успевает нагреться. Последующее быстрое охлаждение обеспечивает закалку поверхностного слоя.

В качестве горючего используют главным образом ацетилен, а также природный газ, керосин и др.

При пламенной закалке применяют следующие способы: одновременная закалка - стационарный и вращательный способы; непрерывная закалка -поступательный, и комбинированный способы.

Толщина закаленного слоя колеблется от 2 до 4 мм, а твердость НРС от 50 до 56. В тонком поверхностном слое образуется мартенсит, а в нижележащих слоях структура состоит из мартенсита и троостита.

Основными факторами, влияющими на толщину закаленного слоя, являются: скорость передвижения закалочной горелки относительно закаливаемой детали, расход горючего и кислорода.

В результате пламенной закалки получается чистая, без следов окисления и обезуглероживания поверхность и уменьшается деформация изделий.

Для получения высокого качества закалки необходимо изделия перед пламенной закалкой подвергать отжигу или нормализации.

Пламенная закалка широко применяется в мелкосерийном и индивидуальном производстве.

Поверхностная закалка при контактном нагреве (метод Н.В. Гевелинга).

Сущность данного способа закалки заключается в следующем. Электрический ток напряжением от 2 до 8 В от трансформатора подается к детали и к медному ролику диаметром 200 - 300 мм и шириной 10 - 15 мм. Нагрев поверхности осуществляется за счет тепла, выделяемого в месте контакта медного ролика и детали. Плотность тока равна 500 - 1500 А/мм (ширины ролика).

Обрабатываемая деталь вращается, а медный ролик перемещается вдоль поверхности со скоростью 5 - 8 мм/с, оставляя за собой нагретую ленту стали. Охлаждение нагретой поверхности осуществляется из спрейера, который движется за роликом.

Если ширина закаливаемой поверхности превышает ширину медного ролика, то для закалки всей поверхности проводится последовательное в или многократное прохождение ролика до детали. При этом каждая последующая закаленная полоса вызывает отпуск соседней узкой зоны. В итоге твердость закаленной поверхности полосок будет неравномерной; НРС 56 - 62 с мартенситной структурой и значительно ниже (на HРС 15 - 20) зон, подвергнутых отпуску и имевших сорбитную структуру. Этот способ поверхностной закалки применим только для тел вращения, что существенно ограничивает его использование.

Поиск по сайту: