Поверхностная закалка сталей

Основное назначение поверхностной закалки: повышение твердости, износостойкости и предела выносливости деталей (зубьев шестерен, шеек валов, направляющих станин металлорежущих станков и др.). Сердцевина детали остается вязкой и хорошо воспринимает ударные и другие нагрузки.

Общим для всех способов поверхностной закалки является нагрев поверхностного слоя детали до температуры выше критической точки Ас₃ с последующим быстрым охлаждением для получения структуры мартенсита.

При поверхностной закалке мартенсит образуется только в приповерхностном слое, а в сердцевине протекает диффузионный распад аустенита с образованием структур различной степени дисперсности (перлит, сорбит, троостит). Вязкая сердцевина обеспечивает хорошее сопротивление детали ударным нагрузкам.

Для поверхностной закалки могут применяться различные источники нагрева поверхности: газопламенный, токи высокой частоты, контактный нагрев, высококонцентрированные источники энергии (лазер, электронный пучок, плазменные потоки и т.д.).

Для деталей несложной формы наиболее часто применяют индукционную закалку с нагревом токами высокой частоты (ТВЧ). При этом способе изделие помещается в переменное электромагнитное поле. Для создания электромагнитного поля используется индуктор – одновитковый или многовитковый контур медной трубы, через который пропускается переменный электрический ток. Нагрев происходит вследствие того, что вблизи поверхности изделия индуктируются вихревые токи (токи Фуко). Охлаждение при закалке производится через отверстия индуктора (после выключения тока). Оно может быть водным спрейерным или водо-воздушным.

Преимущества закалки ТВЧ по сравнению с объемной закалкой:

– более мелкое зерно, так как высока скорость нагрева и отсутствует выдержка в аустенитной области;

– повышение предела выносливости: в два-три раза по сравнению с объемной закалкой;

– сокращение времени термообработки, повышение производительности;

– получение изделий без окалины;

– уменьшение коробления при закалке;

– возможность полной механизации и автоматизации процесса (включения его в поточную линию обработки, без разрыва технологического цикла).