Поверхностное упрочнение стали

В автомобилестроении нередко требуются детали с вязкой сердцевиной и твердым поверхностным слоем. Для этого применяют поверхностное упрочнение материала.

Способы поверхностного упрочнения:

  • • поверхностная закалка;
  • • химико-термическая обработка;
  • • пластическое деформирование;
  • • диффузионная металлизация.

Поверхностная закалка

Различают следующие методы поверхностной закалки:

  • • электротоком, индуцируемым в поверхностных слоях детали;
  • • пламенем ацетиленокислородной или газовой горелки;
  • • в расплавленных металлах или солях;
  • • в электролитах;
  • • лучом лазера;

Все методы поверхностной закалки заключаются в быстром нагревании детали выше критических точек только поверхностного слоя с последующим охлаждением.

Поверхностной закалке подвергают углеродистые стали с содержанием углерода 0,4 % и выше. При меньшем содержании углерода поверхностный слой не приобретет необходимой твердости.

Закалка индукционным нагреванием токами высокой частоты (ТВЧ) заключается в том, что пропущенный через деталь электрический ток нагревает ее. Изменяя силу тока, можно получить различное тепловыделение, а также любую температуру и скорость нагревания. Сопротивление металла зависит от его вида.

Особенность электротермической обработки заключается в очень большой скорости нагревания, в сотни и тысячи раз превышающей скорость нагревания в печи от внешнего источника теплоты. При этом нагреваются только поверхностные слои металла. Чем больше частота тока, тем меньше глубина нагревания.

При нагревании токами высокой частоты магнитный поток, создаваемый переменным током, индуцирует в металле вихревые токи, которые и нагревают деталь.

Ток высокой частоты для индукционного нагревания металла получают от специального генератора (частота от 500 до 5000 и даже до 15 000 Гц) или от лампового генератора (частота до 10 000 000 Гц).

Распределение переменного тока по сечению проводника неравномерно: плотность тока на поверхности больше, чем в сердцевине.

Основное условие правильного и по возможности равномерного (индукционного) нагревания — создание для каждой детали индуктора соответствующей конфигурации. Индуктор изготавливают в виде петли или витка из трубок красной меди (рис. 2.20, а). Внутри индуктора помещают деталь (рис. 2.20, б), затем часть детали перемещают из индуктора в душирующее устройство (спрейер), где деталь закаливается (рис. 2.20, в).

Преимущества высокочастотного нагревания:

  • • высокая производительность;
  • • отсутствие выгорания углерода и других химических элементов;
  • • отсутствие заметного окисления и образования окалины;
  • • минимальное коробление;
  • • возможность регулирования глубины закаленного слоя.

Вышеперечисленные преимущества, а также высокая производительность и возможность автоматизации делают метод индукционной высокочастотной закалки одним из наиболее рациональных методов термической обработки.

К недостаткам данного метода можно отнести, во-первых, то, что для закалки единичных изделий изготовлять индуктор

а б в

Рис. 2.20. Закалка нагреванием токами высокой частоты: 1 — закаливаемая

деталь; 2 — индуктор; 3 — спрейер

экономически нецелесообразно, во-вторых, возможна обработка деталей только с относительно небольшой поверхностью.

Закалка пламенем ацетиленокислородной или газовой горелки. При этом способе пламя ацетиленокислородной или газовой горелки 1 (рис. 2.21) направляют на поверхность закаливаемой детали, быстро нагревая ее до температуры выше критической. Вслед за горелкой перемещают трубку 2, из которой на поверхность направляется струя воды, и нагретый поверхностный слой закаливается. Данный способ применяют для закалки больших поверхностей.

Закалка нагреванием пламенем газовой горелки

Рис. 2.21. Закалка нагреванием пламенем газовой горелки: 1 — пламя;

2 — горелка; 3 — трубка; 4 — вода

 
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ     След >