2. Пламенная поверхностная закалка

При поверхностной закалке деталь (или отдельные участки ее) подвергают быстрому интенсивному нагреву и затем быстро охлаждают. При этом до температуры закалки нагревается только поверхностный слой, который и принимает закал­ку, сердцевина же сохраняет свои первоначальные свойства. Поверх­ностная газокислородная закалка является одним из наиболее доступ­ных и эффективных способов увеличения износостойкости деталей. Достоинства ее – высокая производительность, возможность закаливать детали любой конфигурации независимо от их размера. Пламенную поверхностную закалку можно производить несколькими способами. Шейки и цапфы валов, ролики, короткие оси, небольшие шестерни и другие детали цилиндрической формы и небольшой длины подвергают обычно так называемой быстрой закалке. Она состоит в 4050-секундном прогреве детали, вращающейся со скоростью 812 м/мин, и последующем охлаждении ее водой.

Большое распространение получили непрерывные способы закалки, когда горелка и разбрызгиватель жестко скреплены друг с другом и одновременно перемещаются, со скоростью 50250 мм/мин. вдоль закаливаемой поверхности, которая при этом медленно (спиральный способ закалки) или быстро (кольцевой способ закалки) вращается. Плоские поверхности при непрерывном способе закалки закрепляются неподвижно или перемещаются возвратно-поступательно.

Наиболее эффективные результаты получаются при применении для нагрева де­талей ацетиленокислородного пламени. Вместо ацетилена можно использовать также коксовый и природный газы, пары бензина и кероси­на и др.

Пламенную поверхностную закалку применяют для обработки деталей, изготовленных из углеродистых и низколегированных сталей с содержанием углерода 0,350,7 %, а также для повышения износо­стойкости чугунных деталей, при условии содержания в них общего углерода не более 3,3% (в том числе связанного углерода не менее 0,4 %) и кремния не более 2 %. Для легированных чугунов содержание никеля должно находиться в пределах 12 %, а суммарное содержание хрома, молибдена и ванадия – в пределах 0,75 %.

Глубина закалки принимается обычно на 12 мм больше макси­мального износа детали, т.е. 26 мм. На основании практических данных оптимальное расстояние между средней зоной пламени и струёй охлаждающей воды для универсальных горелок можно принять 15 мм. В отдельных случаях при сложной конфигурации закаливаемой детали это расстояние увеличивают. Наилучшая температура охлаждающей воды 1520 °С. Более низкая температура может способствовать образованию трещин, более высокая уменьшает твердость закаленного слоя. Износоустойчивость деталей, прошедших пламенную поверхност­ную закалку, увеличивается в 24 раза.

Поверхностная закалка токами высокой частоты. При нагреве дета­лей в высокочастотных установках (3·10⁵5·10⁵ Гц) поверхност­ный слой их очень быстро нагревается до высокой температуры, тогда как внутренние слои почти не нагреваются или нагреваются очень слабо. Переменный ток высокой частоты получается в машинных или лам­повых генераторах из обычного переменного тока промышленной час­тоты (50 Гц). Регулируя частоту, мощность и время действия тока высокой частоты, можно получить прогрев детали на любую тол­щину, от нескольких долей миллиметра до десятков миллиметров. При быстром охлаждении изделия, поверхность которого нагрета выше критической точки, происходит закалка этой поверхности.

Для уменьшения внутренних напряжений и стабилизации струк­туры закаленной стали, а также для уменьшения ее хрупкости де­тали после высокочастотной закалки подвергают отпуску при 150200 °С. Срок службы деталей после высокочастотной закалки увели­чивается в 24 раза.