Преимущества регулирования
углеродного потенциала атмосферы можно подтвердить данными, приведенными
на рис. 2 для расчетного или регулируемого потенциала 0,55%
С.
Правильный выбор режимов
термической обработки после насыщения углеродом или углеродом и
азотом поверхностного слоя является вторым важнейшим условием формирования
окончательной структуры и свойств деталей. Все виды режимов
термической обработки, проводимой после цементации или
нитроцементации, целесообразно разделить на две группы: с
непосредственной закалкой и закалкой с повторного нагрева. Первая
технология предпочтительна для снижения деформации и коробления детали,
и ее обычно используют для
валов и шестерен с крайне
ограниченным (после термической обработки) объемом обработки резанием
(хонинг отверстий, шлифование шеек под подшипники и т. д.). Промежуточную
термическую обработку и закалку с повторного нагрева используют
обычно для высоколегированных сталей, в частности, с высоким
содержанием никеля (до 5%). Сюда относятси особо ответственные детали
рулевого управления и передней подвески (вал сошки руля, передние
полуоси и др.).
Используемые для хромоникелевых
сталей типа 20Х2Н4А схемы химико-термической обработки и достигаемые при
этом свойства приведены в табл. 7.
При закалке непосредственно после
насыщения (или подстуживания) необходимо учитывать интенсивность
охлаждения, чтобы обеспечить требуемую структуру слоя, исключить
опасность образования трещин, а также не превысить допустимую деформацию.
Для минимального рассеяния прочностных свойств деталей в пределах одного
поддона даже при обеспечении отмеченной выше стабильности углеродного
потенциала (см. рис. 2) необходимо иметь закалочную среду, обеспечивающую
оптимальную скорость охлаждения деталей. Это является третьим
важнейшим условием успешного выполнения современного технологического
процесса химико-термической обработки.
Практика современных
высокопроизводительных агрегатов показывает, что увеличение садки >100
кг на поддон нежелательно, так как оно приводит к значительному
различию структуры, свойств и геометрии деталей из-за резкого изменения
условий охлаждения деталей на краях и в центре садки.
При назначении технологического
режима термической обработки деталей сложной конфигурации следует помнить
о различии в фактических скоростях охлаждения отдельных сечений детали.
Так, вершина зуба шестерни первой передачи КПП ЗИЛ-130 (модуль 4)
охлаждается в 2 раза быстрее впадины и в 10— 15 раз быстрее поверхности
втулки шестерни.
Для оценки критических скоростей
охлаждения применяемых в автостроении сталей, которые обеспечивают в
оптимальных условиях насыщения твердость поверхности HRC 61
и сердцевины HRC 35,
можно использовать данные ГАЗа (табл. 8) {2]. Следует, однако, помнить,
что возможность образования поверхностных дефектов в насыщенном слое (внутреннее
окисление, избыточное количество карбидной или карбонитридной фаз и др.) приводит к изменению
фактического состава твердого раствора, а следовательно, к изменению
допустимых критических скоростей охлаждении. О возможном снижении свойств
шестерен при наличии поверхностных дефектов в насыщенном слое можно
судить по данным, приведенным в табл. 9.