При охлаждении с некоторой
средней скоростью (погружение в воду, слабый душ или поток воды)
наблюдается значительная неравномерность температур, что ведет
к большим тепловым напряжениям в
процессе закалки и трещинам. При большой скорости охлаждения (резкий душ
или поток воды) температуры разных зон изделия в процессе закалки
примерно одинаковы, тепловые напряжения невелики, что устраняет причины,
приводящие к закалочным трещинам; твердость при этом достигает
максимального значения.
Применение Самоотпуска
(120—150° С) при Рис. 20. Схема
изменения твер-
кнтенсивном охлаждении
уменьшает возмож- Д£™е 1овер"*™™™л^>_ ность
появления трещин при закалке. В связи с Ного стержня в зависимости от этим склонную к
трещинообразованию сталь температуры отпуска 40ХНМА для полной гарантии от
появления
трещин целесообразно закаливать
с самоотпуском при температуре 120—150 °С.
При такой температуре самоотпуска твердость практически не
снижается и находится для сталей с
содержанием углерода 0,4—0,45% на уровне HRC 60
-62.
Контроль за качеством
поверхностной закалки осуществляется макроанализом. Для выявления
макроструктуры закаленного слоя рекомендуется так называемый тройной
реактив, который окрашивает зоны слоя, имеющие мартен-ситную структуру, в
светлый цвет, а зоны, имеющие
структуру троостита или сорбита, —
в темный. Таким образом, если на какой-либо части поверхности имело место
недостаточно быстрое охлаждение при закалке, которое привело к
образованию трооститной структуры, то оно надежно выявляется при
применении этого
реактива.
Помимо обнаружения трооститных
пятен на поверхности закаленных деталей реактив используют для выявления
распределения зоны закалки и ее глубины в сечении поверхностно-закаленной
детали.
Состав 1 реактива: 30
см3 концентрированной HN03 + 970 см3
дистиллированной воды; состав II
реактива: 150 г хромистого ангидрида (Сг03) + 850
см3 дистиллированной воды + 4 см3 концентрированной
H2S04; состав III
реактива: 100 см3 концентрированной HCl + 900
см3 дистиллированной воды + несколько кристалликов хлористого
олова + несколько зерен металлического олова.
Макротравление осуществляется в
следующей последовательности!
1) образец погружается в реактив I и
выдерживается до полного почернения поверхности;
2) образец промывается струей воды (желательно
теплой) и погружается в реактив II, где выдерживается до полного осветления
поверхности;
3) образец снова промывается в струе теплой воды
и погружается в реактив III, где
выдерживается 2—3 мин; этот реактив закрепляет окраску макротравления;
окончательной операцией является промывание образца в теплой воде и его сушка.
Влияние низкого отпуска на свойства поверхностно-закаленной
стали. В целях достижения наиболее высоких свойств
изделий после поверхностной закалки их необходимо отпускать прн низких
температурах (150—250° С). Более высокие
температуры применять не следует, так как это приводит К снижению
твердости, статической (рнс. 20) и усталостной прочности, износостойкости
поверхностно-закаленных изделий.
Поверхностно-закаленная
неотпущенная сталь разрушается хрупко (см. рис.
20). Низкий отпуск, незначительно снижая твердость
поверхностно-закаленного изделия, существенно (часто в 1,5—2 раза)
повышает сопротивление стали хрупкому разрушению. На рис, 21 приведены
эпюры остаточных напряжений после поверхностной закалки при индукционном
нагреве. В поверхностно-закаленной детали имеет место упругое сжатие
поверхностных слоев (0= 70-7-80 кгс/мм2.), сердцевина растянута
при напряжении 30—40 кгс/мм2.
