Обработка холодом. Способы поверхностного упрочнения. Химико-термическая обработка. Термомеханическая обработка

Обработка холодом обусловлена необходимостью разложения остаточного аустенита в высокоуглеродистых сталях, т.е. превращение его в мартенсит в процессе выдержки при отрицательной температуре. Обработка холодом производится сразу после термообработки. Деталь помещается в специальную емкость (криостат), выдерживается 1-2 часа, затем происходит отогрев детали на воздухе. При обработке холодом происходит стабилизация размеров инструмента.

К технологическим приемам поверхностной закалки относятся:

Газопламенная закалка осуществляется с помощью специальных форсунок или горелок путем нагрева поверхности пламенем с последующим быстрым охлаждением в закалочных средах. Температура пламени составляет 3000-3200 °С Температура нагрева под закалку t поверхности = 900-1050°C. Затем производится низкий отпуск - HRC = 50 – 56.

Закалка ТВЧ основана на Скин-эффекте. Деталь помещается в переменное магнитное поле высокой частотности и мощности. В результате в поверхностном слое детали индуктируются токи Фуко. Это вызывает очень быстрый разогрев поверхности детали. Достигается высокая твердость поверхности с вязкой сердцевиной.

Лазерная закалка может выполняться без переплава и с локальным переплавом (нагрев выше линии ликвидус). Закалка из жидкого состояния. В результате сканирования лазерного луча по поверхности детали происходит локальный разогрев, после чего очень быстрое охлаждение. Диаметр пятна регулируется в небольших пределах(от 0,5 до 3 мм).Преимущества : Зона лазерной закалки обладает очень высокой твердостью HV=8000 – 12000 МПа.

Плазменная обработка осуществляется струей плазмы. Пятно имеет большой диаметр. Регулируется скорость перемещения детали относительно плазменной струи, расход газа и сила подаваемого тока. Это обеспечивает различную глубину и температуру закаленного слоя.

Электронно-лучевая обработка: разогрев производится потоком электронов. Нагрев поверхности происходит за счет интенсивного торможения потока электронов поверхностью детали.

Химико-термическая обработка также относится к способам поверхностной обработки и заключается в насыщении поверхностного слоя детали каким-либо металлом или неметаллом с целью придания поверхности новых качеств или свойств (контактной выносливости, твердости, повышение износостойкости, коррозионной стойкости, декоративных качеств и т.д.). Насыщение поверхностного слоя проводится отдельными элементами или в комплексе и применяется только для изделий на конечных стадиях изготовления. Химико-термическая обработка состоит из трех элементарных процессов:

· первый процесс протекает в заполненном насыщающей средой объеме, где происходит выделение насыщающего элемента в атомарном или ионизированном состоянии;

· на втором этапе происходит захват атомов поверхностью насыщаемого тела;

· третий процесс заключается в диффузионном проникновении атомов насыщающего элемента в поверхностный слой изделия.

Разновидности процесса: цементация, азотирование, цианирование, алитирование, борирование, диффузионная металлизация.

Термомеханическая обработка обеспечивает более высокие механические свойства по сравнению с обычной закалкой и может осуществляться:

· высокотемпературным способом (ВТМО), при котором сталь нагревается выше точки Ас3, пластически деформируется при этой температуре (создается мелкоблочное строение аустенита) и закаливается (аустенит превращается в мартенсит тонкого строения); применяется для любых сталей, испытывающих γ→α превращение;

· низкотемпературным способом (НТМО), при котором сталь нагревается выше точки Ас3, охлаждается до температуры относительной устойчивости аустенита, но ниже температуры рекристаллизации, пластически деформируется при этой температуре (в аустените возрастает общая плотность дислокаций) и закаливается; применяется для специальных высоколегированных сталей.

Наибольшее упрочнение обеспечивается при НТМО. Процесс термомеханической обработки завершается отпуском стали; при этом количество углерода в твердом растворе – мартенсите уменьшается по сравнению с обычной закалкой.

Контрольные вопросы

1. Классификация видов термической обработки.

2. Что такое отжиг? Виды отжига.

3. Для чего применяется отпуск?

4. Дайте характеристику превращениям при отпуске.

5. Какие виды закалки Вам известны?

6. С какой целью проводится поверхностное упрочнение?

7. Чем обусловлено проведение обработки холодом?

8. Для чего проводится химико-термическая обработка? Из каких элементарных процессов она состоит?

9. Преимущества термомеханической обработки