Хіміко-термічна обробка і поверхневе зміцнення стали
§ 24. ХІМІКО-термічна обробка І ПОВЕРХНЕВЕ ЗМІЦНЕННЯ СТАЛИ
Мал. 45. Зміна концентрації (%) вуглецю в цементованном поверхневому шарі
Мал. 46. Колінчастий вал, загартований ТВЧ:
1 - в'язка серцевина валу, 2 - загартована шийка, 3 - загартована жолобник
Газопламенная гарт складається з нагріву поверхні сталевих деталей ацетилено-кисневим полум'ям і швидкого охолодження їх водяним душем. Поверхневий шар деталі нагрівається ацетилено-кисневим полум'ям до температури гарту за дуже короткий проміжок часу, протягом якого серцевина металу не встигає прогрітися до критичної точки і тому залишається при охолодженні незагартованої і м'якою. Залежно від призначення деталі глибина загартованого шару може бути рівною 2,5-4,5 мм, а його твердість становить HRC 56-58. Деталь після гарту залишається чистою, без слідів окалини і зневуглецювання. Газополум'яний загартування застосовують в основному в індивідуальному виробництві і при ремонті для загартування виробів з протяжними поверхнями.
Індукційний нагрів ТВЧ найбільш поширений, продуктивний і прогресивний спосіб гарту деталей різноманітної конфігурації. Крім того, до переваг цього способу відносять можливість повної автоматизації процесу загартування; відсутність вигорання вуглецю і інших елементів, а також помітного окислення і утворення окалини; досить точне регулювання глибини загартованого шару.
Принципова схема нагріву ТВЧ зображена на рис. 47. Змінний електричний струм підводять до індуктора 1 (кільцеподібне зігнутою мідної трубці). Деталь 2 поміщають в індуктор. Всередині індуктора виникає змінне магнітне поле 3, індукує в поверхневому шарі деталі електрорушійну, силу (ЕРС). Під дією ЕРС в металі виникають електричні вихрові струми (струми Фуко), що викликають нагрівання поверхні деталі до високої температури. Це забезпечує високу швидкість нагріву (протягом декількох секунд) і дозволяє виробляти місцевий нагрів. Охолодження деталі зазвичай подушне, для чого на внутрішній поверхні індуктора є численні отвори, через які після закінчення нагрівання на поверхню деталі подається вода.
Мал. 47. Схема нагріву ТВЧ
Токи високої частоти отримують за допомогою машинних і лампових генераторів. Машинні генератори, що перетворюють струм на частоту 0,5-10 кГц, використовують для загартування деталей на глибину до 7 мм, лампові генератори, що дають струми з частотою 100-10 000 кГц, - для гартування деталей на глибину до 2 мм. Твердість поверхневого шару загартованого металу при нагріванні ТВЧ на 3-4 одиниці HRC вище, ніж твердість, що отримується при звичайній об'ємної загартуванню. Для гарту ТВЧ використовують звичайні вуглецеві стали, містять 0,4% вуглецю і вище, тому що в противному випадку поверхневий шар деталі не отримає необхідної твердості.
Загартування в електроліті заснована на тому, що при пропущенні постійного струму через електроліт (5-10% -ний водний розчин кальцинованої соди) на катоді (деталь) утворюється тонкий шар (газова оболонка) з найдрібніших бульбашок водню. Через погану електропровідності бульбашок водню ток сильно зростає і катод (деталь) нагрівається до заданої температури, після чого гартується при відключенні струму в тому ж електроліті. Цей метод застосовують, наприклад, для гарту стрижнів клапанів автомобільних і тракторних двигунів.
Зміцнення пластичним деформуванням - прогресивний технологічний процес, що приводить, до зміни властивостей поверхневих шарів металевого виробу. При цьому способі пластично деформують тільки поверхню виробу обкаткою роликами, ударами кульок або дроби. Найчастіше застосовують дробеструйную обробку, при якій поверхню виробу піддається ударам бистролетящій круглих дробинок розміром 0,2-1,5 мм, виготовлених зі сталі або білого чавуну. Обробку виконують в дробометних установках. Удари дробинок призводять до пластичної деформації і наклепу мікрооб'ємів поверхневого шару. В результаті дрібоструминного обробки утворюється наклепаного шар глибиною 0,2-0,4 мм. Крім того, за рахунок збільшення обсягу наклепаного шару на поверхні виробу з'являються залишкові напруги стиску, що сильно підвищує втомну міцність. Наприклад, термін експлуатації кручених пружин автомобіля, що працюють в умовах, що викликають втому, підвищується в 50-60 разів, колінчастих валів - в 25-30 разів.
Заробіть на своїх знаннях. Відповідайте на питання і отримуйте за це гроші!