8.4.1.1 Структура и свойства стали после закалки твч

Строение закаленного ТВЧ слоя соответствует распределению температур по сечению изделия при нагреве: у самой поверхности. Там, где температура превышала А_С3 , располагается зона полной закалки со структурой мартенсита и остаточного аустенита, далее зона неполной закалки и незакаленная сердцевина. При правильных режимах нагрева ТВЧ образуется мелкоигольчатый или бесструктурный мартенсит из-за кратковременности нагрева и более мелкого размера зерна аустенита.

Отсутствие выдержки при нагреве ТВЧ ухудшает условия гомогенизации аустенита, поэтому мартенсит получается неоднородным по содержанию углерода. Таким образом, структура поверхностно закаленного слоя отличается большей неоднородностью по сравнению со структурой после объемной закалки.

Твердость закаленного ТВЧ изделия (рис. 10.3) также изменяется по сечению: у поверхности она на 2 – 3 единицы HRC выше, чем при объемной закалке (явление «сверхтвердости»). В ряде случаев наблюдаются отклонения от обычного распределения твердости:

1. постепенное снижение твердости к поверхности, что связано с повышенным содержанием остаточного аустенита при перегреве;

2. резкое снижение твердости к поверхности из-за наличия обезуглероженного слоя, оставшегося после предварительной обработки;

3. повышенная твердость сердцевины. Наблюдается, если изделие перед закалкой подвергалось улучшению, т.к. твердость понижается в слое, нагревшемся до температур в интервале 650 – А_С1 .

Закалке с нагревом ТВЧ подвергаются изделия из среднеуглеродистых сталей (чаще 40, 45). Легированные стали применяются реже, т.к. не используется их основное преимущество – более глубокая прокаливаемость. Поверхностной закалке подвергается также инструмент из сталей У7 – У12, валки холодной прокатки из стали 9ХС и другие изделия.

После поверхностной закалки производится низкий отпуск (печной, самоотпуск или электроотпуск) для снижения внутренних напряжений и сохранения высокой твердости ( 54 – 60 HRC). Для получения одинаковых результатов температура самоотпуска и электроотпуска должна быть выше температуры печного отпуска (около 300 °С вместо 160 – 200 °С).

Т, °С НВ

Ас₃ 1

2

Ас₁

3

М+Аост М+Ф Ф+П М+Аост М+Ф Ф+П

1 2 3 1 2 3

а б

Закалка ТВЧ имеет ряд преимуществ:

• короткий цикл обработки изделий;

• меньшая деформация изделий, т.к. нагреваются тонкие поверхностные слои;

• отсутствие окисления и обезуглероживания;

• возможность механизации и автоматизации процесса, установки оборудования и выполнение термообработки в потоке механических цехов;

• незначительные тепло- и газовыделения.

Однако следует также отметить и недостатки закалки с нагрева ТВЧ:

• твердость в поверхностном слое среднеуглеродистой стали после закалки ТВЧ и отпуска ниже, чем после цементации;

• сложность и высокая стоимость оборудования;

• необходимость изготовления для каждого типоразмера изделия собственного индуктора (зазор между индуктором и деталью не должен превышать 2 – 4 мм);

• относительно простая форма изделий.