Методы поверхностного упрочнения

роликом.

с сохранением вязкой сердцевины применяют поверхностную закалку. Методы высокоскоростного нагрева под закалку
В расплавленных металлах или солях;
Пламенем ацетиленокислородной горелки;
Лучом лазера (лазерная закалка)
Электрическими (электроконтактный, индукционный или высокочастотная закалка) Q = J2 Rτ.
Сущность любого способа поверхностной закалки состоит в высокоскоростном нагреве поверхностного слоя детали выше критических точек и быстрое охлаждение - слой металла, нагретый выше АС3 получит полную закалку.

Высокочастотная закалка
Наиболее распространенное применение получил метод нагрева в индукторе, известный как нагрев токами высокой частоты (ТВЧ)

− нагрев в расплавленных солях; в − электроконтактный нагрев;
г − нагрев в электролите; д − индукционный нагрев ТВЧ

силовые линии магнитного поля

Схема непрерывно-последовательной закалки вала в пятивитковом индукторе

ТВЧ:
Фазовые превращения протекают одновременно во всем нагреваемом слое, так что к моменту закалки температура по всему слою практически одинакова - уменьшается опасность перегрева;
- одинаковые структура и свойства во всем закаленном слое;
При высокой скорости нагрева фазовые превращения, кинетика которых определяется диффузионными процессами, смещаются в область более высокой температуры. Верхнее значение интервала АC1 может быть выше температуры полиморфного превращения феррита. Например, температура АC3 при скорости нагрева 1200/с стали с содержанием углерода 0,75% - 9200С вместо 780 по диаграмме состояния.

Необходимо выбирать частоту тока так, чтобы глубина его проникновения была равна или близка к толщине закаленного слоя.
Частота тока, гц Глубина проникновения тока, мм
108 0,0022
10 6 0,02
105 0,07
104 0,2

замкнутой дугой – струей.

Общий вид установки для плазменной закалки

подавление диффузионных
процессов перераспределения углерода в аустените в связи с кратким временем
пребывания металла при высоких температурах. Механизм образования аустенита при этом зависит от исходной структуры стали. Поэтому при нагреве сталей с феррито-перлитной структурой образуется неоднородная структура, состоящая из участков высокоуглеродистого мартенсита малоуглеродистого феррита. Эти два типа участков очень сильно различались по твердости. Такое различие сохранялось вплоть до температуры плавления, по этой причине стали с феррито-перлитной структурой не подвергаются лазерной закалке. При лазерном нагреве сталей с мартенситной или бейнитной структурой происходит ориентированное образование аустенита, сопровождающееся воспроизведением размера, формы и ориентации первоначальных зерен аустенита. Этот эффект структурной наследственности проявляется при лазерном нагреве более широко, чем при обычном нагреве. В связи с этим формируется более однородная структура закаленной стали с одинаковой твердостью по всей зоне воздействия лазерного пучка.

2 - лазерный пучок,
3 – фокусирующая линза,
4 - сопло с потоком защитного газа, 5 - подача защитного газа (He+Ar),
6 - парогазовый канал в металле,
7 - кристаллизационная ванна жидкого металла
8 - лазерная плазма (приповерхностная и внутриканальная)
9-кристаллизовавшийся металл

(углеродом, азотом, бором и т. п.) путем его диффузии из внешней среды. Изделие помещают, в среду богатую элементом (КАРБЮРИЗАТОР), и нагревают.
Происходят следующие процессы:
диссоциация – распад молекул карбюризатора и образование атомов диффундирующего элемента; адсорбция – поглощение атомов элемента поверхностью детали; диффузия – проникновение атомов элемента от поверхности вглубь металла (в поверхностные слои детали).

МЕТОДЫ ПОВЕРХНОСТНОГО УПРОЧНЕНИЯ ХИМИКО-ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА

- цементуемые изделия;
3 – приспособления для укладки деталей;
4 – контейнер;
5 - электропечь

Приспособление для цементации зубчатых колес средних и мелких размеров (а) и крестовина со штангами для подвески зубчатых колес

Схема упаковки деталей в цементационный ящик:
1 – обмазка; 2 – ящик; 3 – карбюризатор; 4 – детали

- γ΄- Fe4N
III слой – азотистый феррит (α)