ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Нагрев и охлаждение при закалке сталей из "Теория термической обработки металлов " Превращения в стали прн нагревании описаны в 23. Температуры нагрева под закалку углеродистых сталей можно выбрать по диаграмме состояния (рис. 156 ). Доэвтектоидные стали закаливают с температур, превышающих точку Лз на 30—50°С. Наследственно мелкозернистая сталь допускает более высокий нагрев. [c.266] Заэвтектоидные стали закаливают с температур, превышающих точк Al на 35—60°С. При закалке с температур в интервале Al—Аст В заэвтектоидных сталях наряду с мартенситом имеется вторичный цементит, который повышает износостойкость инструмента. Нагрев до температур выше Аст вреден, так как твердость лри этом не возрастает, но зато укрупняется аустенитное зерно, усиливается обезуглероживание поверхности и растут закалочные напряжения. При нагреве выше Аст твердость закаленной стали получается даже несколько ниже из-за растворения твердых цементитных частиц и повышения количества остаточного аустенита. [c.267] Температура нагрева под закалку большинства конструкционных и инструментальных легированных сталей находится в пределах 800—880°С (для каждой марки стали экспериментально подбирают свой более узкий интервал закалочных температур). Стали с большим содержанием карбидообразующих элементов (W, V, Сг) закаливают с более высоких температур, иногда близких к солидусу, чтобы перевести в аустенит большое количество труднорастворимых карбидов. Например, быстрорежущие стали типа Р9 и Р18 закаливают с температур 1250—1300°С, а штамповые й-па ЗХ2В8Ф — с 1050—1100°С. [c.267] Продолжительность выдержки при температуре нагрева должна быть такой, чтобы прошла гомогенизация аустенита. Скорость нагрева желательно иметь максимальной для повышения производительности. При закалке с высоких температур некоторых высоколегированных сталей, например быстрорежущих, для уменьшения термических напряжений испоитьзуют ступенчатый нагрев. [c.267] Многие изделия должны иметь высокую поверхностную твердость, высокую прочность поверхностного слоя и вязкую сердце-вину. Такое сочетание свойств на поверхности и внутри изделия достигается поверхностной закалкой. [c.267] Для поверхностной закалки стального изделия необходимо нагреть выше точки Ас только поверхностный слой заданной толщины. Этот нагрев должен совершаться быстро и интенсивно, чтобы сердцевина вследствие теплопроводности также не прогрелась до закалочных температур. Разновидности поверхностней закалки различаются способами нагрева. [c.267] В промышленности используют два основных способа поверхностного нагрева токами высокой частоты (ТВЧ) и пламенем горелки. [c.267] Высокочастотная закалка имеет неоспоримые преи-существа перед всеми другими метода.ми поверхностной закалки. Она распространена наиболее широко. [c.267] Как известно, с увеличением частоты переменного тока возрастает неравномерность распределения его по сеченню проводника. [c.267] Одновитковый или многовитковый медный индуктор подбирают для каждой детали в соответствии с формой нагреваем ой поверхности. Полый индуктор изнутри охлаждается водой. Расстояние между пове рхностью изделия и индуктора должно быть строго определенным, так как от него зависит глубина закалки. Это обусловлено эффектом близости, который заключается в том, что плотность индуцируемого тока зависит от расстояния между проводниками. При противоположном направлении тока в проводниках его плотность (будет максимальной в наиболее близких между собой точках поверхности проводников. Если изделие круглое, то для получения равномерной глубины закалки целесообразно вращать его в период нагрева в индукторе. [c.268] Важным преимуществом высокочастотной закалки является чрезвычайно большая скорость нагрева всего закаливаемого слоя. Скорость нагрева внешним источником тепла, например пламенем газовой горелки, лимитируется теплопроводностью металла чтобы провести нагрев с высокой скоростью, которая необходима при поверхностной закалке, приходится сильно перегревать поверхность изделия. При высокочастотном нагреве теплота генерируется в самом металле и весь закаливаемый слой быстро нагревается до необходимой температуры. При одинаковой толщине закаленного слоя высокочастотный нагрев по сравнению с другими методами характеризуется меньшим перегревом поверхности и гораздо более равномерным распределением температуры в закаливаемом слое. [c.268] Следовательно, температура высокочастотной закалки должна быть выше температуры закалки при обычном печном нагреве и тем выше, чем больше скорость нагрева и грубее выделения избыточного феррита. Например, сталь 40 при печном нагреве закаливают с тем1ператур 840—860°С, при индукционном нагреве со скоростью 50 град/с — с температур 880—920°С, а при скорости нагрева 400 град/с — с 930—980°С. [c.269] Желательно подвергать высокочастотной закалке сталь с измельченной исходной структурой, для чего можно спользовать нормализацию, а в отдельных случаях и улучшение, т. е. обычную сквозную закалку с высоким отпуском на сорбит. [c.269] Основные параметры индукционного нагрева — температура закалки и скорость нагрева в районе фазовых превращений. Для данной плавки стали и исходной структуры в зависимости от скорости нагрева подбирают оптимальную температуру закалки. [c.269] С увеличением степени перегрева скорость зарождения центров аустенита растет быстрее линейной скорости их роста. Поэтому в условиях высокочастотного нагрева, отличающихся сильным перегревом выше точек Л1 и Лз и отсутствием выдержки при максимальной температуре, образуется очень мелкое аустенитное зерно. Оптимальная температура закалки обеспечивает характерную для высокочастотного нагрева структуру безыгольчатого ( бесструктурного ) мартенсита в высокоуглеродистых сталях и мелкоигольчатого мартенсита в доэвтектоидных сталях. С увеличением температуры закалки выше оптимальной структура огрубляется и появляется крупноигольчатый мартенсит. [c.269] При недогреве до оптимальной температуры твердость понижена из-за неполноты аустенитизации, а при перегреве выше оптимальной температуры — из-за увеличенного количества остаточного аустенита и большей величины его зерна (рис 167). [c.269] Высокочастотная закалка повышает поверхностную твердость и износостойкость изделий. [c.269] Здесь она с успехом заменяет менее производительную цементацию. [c.269] При поверхностной закалке глубина закаленного слоя обычно е превышает глубины прокаливаемости. Поэтому высокочастотную закалку широко используют для углеродистых сталей с небольшой прокаливаемостью, таких, как стали 40 и 45. [c.270] Легированные стали в ряде случаев с успехом заменяют углеродистыми или низколегированными, упрочняемыми поверхностной закалкой с индукционным нагревом. [c.270] Вернуться к основной статье