2) недостаточная износостойкость и контактная
прочность (стойкость против контактного выкрашивания) как следствие
использования в большинстве случ,-,еь-при
поверхностной закалке доэвтектоидных сталей, содержащих 0,4—0,5%
С;
3) трудность или невозможность осуществления
равномерного поверхностного нагрева и закалки деталей, имеющих сложную
форму, например шестерен среднего модуля, колец подшипников качения,
крестовин и т. п.
Стремление преодолеть эти
недостатки метода поверхностной закалки при поверхностном нагреве привело
к созданию нового варианта поверхностной закалки — объемно-поверхностной
закалки (при глубинном индукционном нагреве). Главные особенности
этого способа термической обработки приведены ниже.
1. Глубина нагрева до надкритических температур
превышает необходимую глубину слоя по мартенситу не менее чем в 2
раза.
При этом, как правило, сечение
зоны, определяющей нагрузочную способность детали (например, зуба
шестерен, поперечное сечение стержневой детали), прогрезается под закалку
насквозь.
Однако применяемая сталь имеет
ограниченную, регламентированную, прокаливаемость, уровень которой
выбран так, что прн интенсивном охлаждении быстродвижущейся водой закалка
на мартенсит достигается только на части слоя, нагретого до закалочных
температур. Более глубокие слои закаливаются на структуру тонкого перлита
(гроостита или сорбита закалки). Таким образом, за один прием
осуществляется закалка поверхностного слоя на мартенсит и упрочнение
сердцевины рабочего сечения детали, что существенно повышает
конструктивную прочность деталей [26, 29, 30].
2. Для осуществления этого метода поверхностной
закалки применяются марки стали с регламентированной (РП), в частном
случае пониженной (ГШ) прокаливаемостью. Уровень прокаливаемостн сталей РП
и ПП выбирается применительно к размеру упрочняемого поперечного
сечения детали с тем, чтобы глубина слоя закалки до структуры
полумартепсита составляла 0,15—0.2 от диаметра или толщины упрочняемого
сечения [26, 30, 28].
3. Для обеспечения глубинного (в частных случаях
сквозного) нагрева изделий необходимо применять невысокие его скорости
(2—10° С/с) или изотермическую выдержку при выбранной температуре, во
всех случаях для получения высоких свойств изделий режим аустенитизации
должен выбираться так, чтобы он не приводил к росту зерна аустенита,
которое должно соответствовать 11 — 12-му баллу стандартной
шкалы.
Для выполнения сравнительно
медленного нагрева необходимы небольшие удельные мощности в пределах
0,05—0,2 кВт/см2, при этом время нагрева обычно лежит в
пределах 20—100 с. При таких режимах аустенитизации имеется
достаточное время для того, чтобы при нагреве доэвтектоидных и
заэБтектондных сталей в аустените в должной мере успела пройти диффузия
углерода и легирующих элементов и была достигнута необходимая их
концентрация в твердом растворе. При скорбстных режимах нагрева,
применяемых при поверхностной закалке с поверхностного нагрева, это
удается не всегда, вследствие чего наблюдается неравномерное строение
мартенсита, отрицательно сказывающееся на свойствах
поверхностно-закаленных деталей. Наиболее стабильно и целесообразно
глубинный индукционный нагрев может быть осуществлен с программным
его регулированием (см. Стр. 250).
При объемно-поверхностной закалке
(с глубинным нагревом) применение интенсивного охлаждения быстродвижущимся
потоком воды или душем является принципиально необходимым. Как это видно
из схемы, приведенной на рис. 30 (кривая 1), в этом случае по
сечению упрочняемого изделия создается значительный перепад скоростей
охлаждения.
На поверхности изделия скорость
охлаждения в интервале температур перлитного превращения составляет
4000—20 000° С/с, а в глубинных его слоях, расположенных на расстоянии
5—10 мм, снижается до скоростей, меньших 100° С/с. Если критическая
скорость закалки обрабатываемой стали имеет значение, лежащее в этом
интервале скоростей, то поверхностный слой / закаливается на мартенсит и
имеет высокую твердость и прочность (обычно Я/?С 60—65, ств = =
230-^-250 кгс/мм2.), а более глубокие слои //, где скорость
охлаждения меньше
