Изучение технологии поверхностной закалки стали (Исследовательский раздел дипломного проекта)

фазовых превращений, тем выше должна быть температура закалки для получения оптимальной структуры (мелкоигольчатого мартенсита) и максимальной твердости. Так, например, при печном нагреве температура закалки стали, содержащей 0,4% С, составляет 840 – 860°С, при нагреве т.в.ч. со скоростью 250 град/сек 880 – 920°С, а при скорости нагрева 500 град/сек 960 – 1020°С.

При индукционном нагреве, несмотря на более высокую температуру закалки, действительное зерно более мелкое, чем при обычной закалке. Это объясняется большой скоростью нагрева и отсутствием выдержки при нагреве.

Существуют следующие способы закалки с индукционным нагревом:

1)  одновременный нагрев и охлаждение всей поверхности. Этот метод применяют для    изделий,    имеющих небольшую поверхность  (пальцы, осевые инструменты);

2)   последовательный нагрев и охлаждение  отдельных участков. Этот метод применяют при закалке шеек коленчатых валов  (последовательный нагрев и закалка одной шейки за другой), зубчатых колес (закалка «зуб за зубом»), кулачков распределительных валов и т. д. Подача    охлаждающей    жидкости      (вода,    эмульсия) обычно осуществляется     через     душевое     устройство (спрейер), которым  часто является индуктор;

3)   непрерывно последовательный нагрев и охлаждение. Данный метод применяют для закалки длинных валов, осей и т. д. При этом изделие перемещается относительно неподвижного индуктора и охлаждающего устройства (спрейера) или наоборот. Скорость передвижения изделия (или индуктора) для получения слоя глубиной 1 – 10 мм при f = 500–100000 гц составляет 0,3 – 3,0 см/сек.

При выполнении индукционного нагрева следует учитывать эффект близости. (В системе из двух проводников, по которым течет переменный ток разного направления, наибольшая плотность тока создается в тех частях, которые ближе расположены друг к другу. Поэтому для получения равномерной толщины закаленного слоя расстояние от индуктора до детали должно быть одинаковым. Хорошие результаты получаются при вращении детали в индукторе.

После закалки с нагревом токами высокой частоты изделия подвергают низкому отпуску при 160 – 200° С. Нередко детали подвергают самоотпуску. В этом случае при закалке охлаждение проводят не до конца, и в детали сохраняется некоторое количество тепла, которое нагревает закаленный слой до температур отпуска.

Для поверхностной закалки при индукционном нагреве применяют углеродистые стали, содержащие 0,4 – 0,5% С. Эти стали обеспечивают твердость поверхности 55 – 60 HRC. Реже применяют легированную сталь. Для повышения механических свойств сердцевины сталь иногда предварительно нормализуют или подвергают улучшению.

Использование обычной углеродистой стали для деталей тонкого сечения, например зубьев шестерен небольшого модуля, может вызвать сквозную закалку, что создает опасность хрупкого разрушения в процессе эксплуатации. В этом случае применяют стали пониженной прокаливаемости 55ПП (0,55% С) и 110ПП (1,10% С), содержащие меньше марганца (около 0,2%) и кремния (0,3%). При использовании этих сталей упрочняемые элементы, например зубья шестерен, нагревают насквозь. Однако при этом закаливаются лишь поверхностные слои толщиной 1 – 2 мм.

Сталь, закаленная током высокой частоты, по сравнению с нагревом в печи обладает большей твердостью. Так, например, сталь, содержащая 0,4% С, после обычной закалки имеет твердость 54–55 HRC, а после