Нагрев стали под закалку. Закалка деталей на ТВЧ

Выбор температуры нагрева при закалке углеродистых сталей производится по левой нижней части диаграммы железо — цементит.

При закалке доэвтектоидные стали нагревают до температуры на 30—50° выше верхней критической точки Ас3 [Ас3 + + (30—50°)], т. е. выше линии GS диаграммы железо — цементит. При таком нагреве исходная феррито-перлитная структура превращается в аустенит, а после охлаждения со скоростью больше критической образуется структура мартенсита. При нагреве доэвтектоидной стали до более низкой температуры, например, выше критической точки Асг, т. е. выше линии PS диаграммы железо — цементит, но ниже точки Ас3, структура и свойства стали будут изменяться следующим образом. Исходная фер-рито-перлитная структура при таком нагреве не будет полностью превращаться в аустенит, а часть феррита останется не превращенным и структура будет аустенит + феррит. Феррита в стали останется тем больше, чем температура нагрева ближе в точке Асх. Естественно, что после охлаждения полностью мартенситной структуры не образуется и часть феррита останется в закаленной стали. Структура после охлаждения будет мартенсит + феррит. Феррит, имеющий низкую твердость, понижает общую твердость закаленной стали. Такая закалка называется неполной.

При закалке заэвтектоидные стали нагревают до температуры на 30—50° выше нижней критической точки Асх [Асх + (30—50°)], т. е. выше линии SK диаграммы железо — цементит. Так как эта линия горизонтальная и соответствует температуре 727° С, для заэвтектоид-ной стали можно указать интервал температуры нагрева для закалки 760—790° С. При таком нагреве исходная структура перлит будет полностью превращаться в аустенит, а часть вторичного цементита останется нерастворенной, структура будет состоять из аустенита и цементита. После охлаждения со скоростью больше критической аустенит превратится в мартенсит. Структура закаленной стали будет состоять из мартенсита и цементита. Как было указано выше, такая закалка называется неполной. Но если неполная закалка доэвтектоидных сталей оказывает неблагоприятное влияние на их свойства, то неполная закалка заэвтектоидных сталей не ухудшает, а, наоборот, улучшает их свойства и является нормальной. Это объясняется тем, что в заэвтектоидных сталях в результате неполной закалки сохраняется избыточный цементит, обладающий большей твердостью по сравнению с твердостью мартенсита. Поэтому наличие в структуре закаленной за-эвтектоидной стали, кроме мартенсита, еще и цементита повышает твердость и износостойкость стали.

ТВЧ закалка – зачем она нужна?

Металлические детали, работающие на трение, кручение, изгиб и т.п., должны обладать высокой твердостью, но этим свойством они должны обладать только на поверхности, в центре же излишняя твердость металла нежелательна. Для достижения подобных свойств у металла детали подвергаются поверхностной закалке, закаляется при этом только наружный слой до определенной температуры, а затем деталь быстро охлаждается, и металл внутри детали сохраняет свойства которые были у него изначально.

Поверхностный слой детали можно эффективно нагревать токами высокой частоты (ТВЧ). Такая процедура придает металлу высокую механическую прочность на трение и истирание, поэтому закалка поверхности с помощью ТВЧ является, способом одним из самых эффективных и соответствующих требованиям современного массового производства, который придает металлу различные степени твердости с помощью термической обработки.

есть ряд преимуществ:высокая твердость,

· высокая производительность,

· любой уровень глубины закаленного слоя детали,

· отсутствие окалины,

· возможность закалки деталей любых форм,

· возможность внедрения полной автоматизации закалки.

· Высокая твердость.

Цементация стали

Цементация стали — поверхностное диффузионное насыщение стали углеродом с целью повышения твёрдости, износоустойчивости.

Цементации подвергают низкоуглеродистые (обычно до 0.25 % C) и легированные стали, процесс в случае использования твёрдого карбюризатора проводится при температурах 900—950 °С, при газовой цементации (газообразный карбюризатор) — при 850—900 °С.

После цементации изделия подвергают термообработке, приводящей к образованию мартенситной фазы в поверхностном слое изделия (закалка на мартенсит) с последующим отпуском для снятия внутренних напряжений.

Способы цементации:

· в твёрдом карбюризаторе

· в газовом карбюризаторе

· в кипящем слое

· в растворах электролитов

· в пастах

Азотирование и цианирование стали

Азотирование. Выполняется подобно газовой цементации. Через печь, нагретую до 500-600°, пропускают аммиачный газ, содержащий азот и водород. Проникая в поверхностный слой загруженных в печь стальных деталей, азот соединяется с железом и образует очень твердые соединения (нитриды).

После азотирования детали имеют твердость поверхностного слоя до 1000 единиц НВ, мало изнашиваются в условиях трения, не ржавеют. Лучше других азотируются стали марок 38ХМЮА, 30ХЮА и другие малоуглеродистые и низколегированные стали.

Цианирование. Состоит в одновременном насыщении поверхностного слоя стали углеродом и азотом на глубину 0,1-0,2 мм и выше с целью повышения твердости и прочности деталей. Цианирование производится в твердой и жидкой средах, а также в газах.

Наибольшее значение имеет жидкостное высокотемпературное цианирование в расплавленных цианистых солях при 800-900° с выдержкой в течение 1-2 час и последующей закалкой и отпуском. Таким способом цианируют упорные и регулировочные болты, гайки, винты, валики, шестерни и другие детали из углеродистой и легированной стали с небольшим содержанием углерода.

Серый и белый чугун

Серый – самый дешевый – пластины

Только в белом чугуне углерод в связанном состоянии

Практические не поддается мех. Обработке

Получают из белого – ковкий, путем длительного отжига

В СЧ – углерод, в свободном состоянии в виде графита. Все зависит от формы графитовых включений.

Маркировка СЧ: во всех чугунах первые 3 цифры – предел прочности при расстяжении в кг*сила/мм²

В белом чугуне весь углерод находится в виде цементита. Структура такого чугуна — перлит, ледебурит и цементит. Такое название этот чугун получил из-за светлого цвета излома.

Серый чугун это сплав железа, кремния (от 1,2- 3,5 %) и углерода, содержащий также постоянные примеси Mn, P, S. В структуре таких чугунов большая часть или весь углерод находится в виде графита пластинчатой формы. Излом такого чугуна из-за наличия графита имеет серый цвет