J7I. Твердость некоторых марок стали, подвергаемых закалке с нагревом т. в. ч., в различных охлаждающих средах

172. Виды брака, образующегося прн закалке с применением поверхностного индукционного нагрева

m so

Pb,hBt/cm 0,3

0 го 50 100 150 200 250 300П,ММ

Рис. 14. Зависимость времени иагрева t н удельной мощности Р , сообщаемой детали, от диаметра D нагреваемого цилиндра при частоте тока 250-440 кГш i 5 rлyбииa. закаленного слоЯ мм

ВО 50

40 30 20 10

%0 3,0 2,0

ого 50 100 150 200 250 ЗООВ.ш

Рис. 16. Зависимость времени иагрева (и удельной мощности Ро. сообщаемой детали, от диаметра D нагреваемого цилиндра при частоте тока 2500 Гц; t-7 - глубина закаленного слоя, мм

30 20 10

О го .50 ш ISO zoo В,мм

Рне. 16. Зависимость времени нагрева ( и удельной мощности Ро) сообщаемой детали, от диаметра О нагреваемого цилиндра прн частоте тока 8000 Гц:

2sf . глубина закаленного слоя, мм

Несколько слов следует сказать о химико-термической обработке, выполняемой при помощи индукционного нагрева. Этот способ не получил еще широкого распространения в промышленности, несмотря на ряд преимуществ, главным из которых является сокращение длительности процесса, Имеются примеры использования индукционного нагрева при цианировании в жидких и газообразных средах, местной химико-термической обработке при помощи обмазки пастами и т. п. Однако опыт применения индукционного иагрева для химико-термической обработки показал, что при использовании этого процесса приходится преодолевать значительные трудности при подборе состава диффузаита, преодолению роста зериа стали, поддержанию постоянной температуры в зоне протекания процесса и т. д. По-видимому, требуется еще время для широкого внедрения в промышленность этого прогрессивного процесса.

40. Местная газопламенная термическая обработка

Во многих случаях при изготовлении машиностроительных конструкций целесообразно применять местную термическую обработку с использованием в качестве источника теплоты газопламенного иагрева. Местный газопламенный нагрев применяется при следующих термических операциях:

1) поверхиостиая закалка;

2) местный отжиг, нормализация, отпуск для улучшения структуры и свойств металла изделий (в частности, сварных соединений) и создания возможности для последующей механической обработки;

3) местный отпуск - для снятия или перераспределения внутренних напряжений (чаще в сварных конструкциях);

4) поверхиостиая очистка полуфабрикатов, изделий или конструкций.

Наибольшее распростраиеиие получила закалка при газопламенном иагреве, которую мы рассмотрим более подробно.

Сущность процесса заключается в нагреве поверхностного слоя изделия до температуры выше критической с последующим охлаждением со скоростью большей, чем критическая скорость охлаждения стали, из которой изготовлено изделие.

Для достижения необходимой глубины закаленного слоя требуется его прогрев до заданной температуры аустенизации в зависимости от

173, Диаметр отверстий, расход газа и скорости истечения, применяемые в закалочных горелках

174. Влияние химического состава материала закаливаемой детали иа основные показатели режима закалкн

состава стали с последующим быстрым охлаждением в струе воды или воздуха.

В качестве источника нагрева при газопламеннор закалке применяется ацетилено-кислородное пламя (могут применяться заменители ацетилена). Газопламенной закалке могут подвергаться изделия, изготовленные из углеродистых и низколегированных сталей, а также чугуны. Твердость поверхностного закаленного слоя при данном виде вакалки выше твердости, получаемой при объемной закалке.

В табл. 173 и 174 приведены некоторые данные, необходимые для Назначения режима газопламенной закалки.

ГЛАВА X

БЕЗОКИСЛИТЕЛЬНЫЙ НАГРЕВ В КОНТРОЛИРУЕМЫХ АТМОСФЕРАХ

41, Общие вопросы

При нагреве в атмосфере воздуха или среде газов поверхность стальных изделий взаимодействует с окружающей средой, вызывая процессы окисления и обезуглероживания. Эти процессы, изменяя поверхностный состав стали, ухудшают качество изделий, приводят к безвозвратным потерям металла и дополнительным трудоемким очистным операциям.

Окисление стали, заключающееся в химическом взаимодействии кислорода и кислородсодержащих газов с железом и легирующими элементами, начинается уже при появлении цветов побежалости О200 °С). Повышение температуры нагрева усиливает процесс окисления и сопровождается окалинообразованием, 190

Обезуглероживание, которое начинается при температуре свыше 700 °С, характеризуется обеднением поверхностных слоев изделия углеродом, ухудшает свойства изделий при эксплуатации.

В табл. 175 приведены данные о влиянии обезуглероживания на предел усталости стали, которые показывают, что повреждение поверхности изделия из-за обезуглероживания значительно ухудапает качество готовых изделий. Такое же влияние на качество изделцй оказывает окисление.

175. Влияние обезуглероживания на предел усталости стали

Применение контролируемых атмосфер, защищающих поверхность изделий от окисления и обезуглероживания, повышает усталостную прочность и долговечность на 15-30 %, а достигаемая экономия металла ввиду отсутствия окалинообразования составляет до 3 % от массы садки. Таким образом, защита поверхности изделий в процессе нагрева под термическую обработку, а также при переносе в охлаждающую среду при закалке необходима.

42, Характеристика и способы приготовления контролируемых атмосфер

Контролируемая эндотермическая атмосфера *. Она получается в результате сложных химических реакций посредством частичного сжигания метана при большом недостатке воздуха и распаде (конверсии) остальной части метана без доступа воздуха. Исходным продуктом для получения эндогаза является природный газ или сжиженная пропан-бутановая смесь. Преимуществом эндотермической атмосферы является то, что в зависимости от точки росы или содержания двуокиси углерода она может воздействовать на сталь одного и того же состава: может ее науглероднть, обезуглеродить или находиться с ней в состоянии равно* весня. К числу преимуществ эндотермической атмосферы (эндогаза): можно отнести возможность автоматической регулировки ее состава.

Эндогаз обычно имеет состав: 20-40-40 (20 % окиси углерода, 40 % водорода и 40 % азота). В последние годы, особенно за рубежом,

* Реакция получения эндогаза идет с поглощением теплоты <о чем говорит приставка эндо ), в отличие от экзогаза, получение которого сопровождается выделением теплоты (приставка экзо ).