Поверхневе зміцнення сталевих деталей

 

Конструкційна міцність часто залежить від стану матеріалу в поверхневих шарах деталі. Одним зі способів поверхневого зміцнення сталевих деталей є поверхневе загартування.

У результаті поверхневого загартування збільшується твердість поверхневих шарів виробу з одночасним підвищенням опору стиранню й границі витривалості.

Загальним для всіх видів поверхневого загартування є нагрівши поверхневого шару деталі до температури загартування з наступним швидким охолодженням. Ці способи різняться методами нагрівання деталей. Товщина загартованого шару при поверхневому загартуванні визначається глибиною нагрівання.

Найбільше поширення мають електротермічна загартування з нагріванням виробів струмами високої частоти (ТВЧ) і газополум’яна загартування з нагріванням газово-кисневим або киснево-гасовим полум'ям.

 

Загартування струмами високої частоти.

 

Метод розроблений радянським ученим Вологдиним В.П.

Заснований на тім, що якщо в змінне магнітне поле, створюване провідником-індуктором, помістити металеву деталь, то в ній будуть індукціюватися вихрові струми, що викликають нагрівання металу. Чим більше частота струму, тим тонше виходить загартований шар.

Звичайно використовуються машинні генератори із частотою 50…15000Гц і лампові генератори із частотою більше 10⁶ Гц. Глибина загартованого шару - до 2 мм.

Індуктори виготовляються з мідних трубок, усередині яких циркулює вода, завдяки чому вони не нагріваються. Форма індуктора відповідає зовнішній формі виробу, при цьому необхідно сталість зазору між індуктором і поверхнею виробу.

Схема технологічного процесу загартування ТВЧ представлена на мал.

Схема технологічного процесу загартування ТВЧ

 

Після нагрівання протягом 3...5 з індуктора 2 деталь 1 швидко переміщається в спеціальний охолодний пристрій - спрейер 3, через отвори якого на нагріту поверхню розприскується гартівна рідина.

Висока швидкість нагрівання зміщає фазові перетворення в область більше високих температур. Температура загартування при нагріванні струмами високої частоти повинна бути вище, ніж при звичайному нагріванні.

При правильних режимах нагрівання після охолодження виходить структура дрібногілчатого мартенситу. Твердість підвищується на 2...4 HRC у порівнянні зі звичайним загартуванням, зростає зносостійкість і границя витривалості.

Перед загартуванням ТВЧ виріб піддають нормалізації, а після загартування низькій відпустці при температурі 150…200^oС (самовідпуск).

Найбільше доцільно використовувати цей метод для виробів зі сталей зі змістом вуглецю більше 0,4 %.

Переваги методу:

• більша економічність, немає необхідності нагрівати весь виріб;

• більше високі механічні властивості;

• відсутність зневуглероджування й окислювання поверхні деталі;

• зниження шлюбу по жолобленню й утворенню гартівних тріщин;

• можливість автоматизації процесу;

• використання загартування ТВЧ дозволяє замінити леговані сталі на більше дешеві вуглецеві;

• дозволяє проводити загартування окремих ділянок деталі.

Основний недолік методу – висока вартість індукційних установок і індукторів.

Доцільно використовувати в серійному й масовому виробництві.