5. Качество термически обработанных деталей.

В результате термической обработки изделия становятся более надежными и долговечными главным образом вследствие повышенной сопротивляемости усталости и износу.

Поэтому вопрос о качестве термообработанных деталей необходимо рассматривать отдельно для деталей, упрочняемых с поверхности и по всему сечению.

С поверхности: помимо повышения усталостной и контактной прочности обеспечивается повышение износостойкости.

По всему сечению: повышается усталостная прочность, сопротивляемость износу и хладноломкости.

Повышение качества поверхностноупрочненного слоя достигается химико-термической обработкой, закалкой ТВЧ или газовым пламенем. Качество поверхностного слоя определяется структурой закаленного и отпущенного слоя: он должен состоять из дисперсного мартенсита или троостита и мартенсита в зависимости от требуемой твердости. Феррит при всех условиях не допускается.

Требования к деталям: закалке ТВЧ подвергаются, как правило, среднеуглеродистые стали (Сталь 40, Сталь 45, Сталь 40Х и т.п.).

Детали, подвергаемые улучшению: качество данной детали зависит от структуры. В сердцевине не должно содержаться феррита, должна быть сорбитная, сорбито-трооститная или троостито-мартенситная структура. Для особоответственных деталей улучшенная сталь должна обладать высокой пластичностью и вязкостью, в этом случае после термической обработки вырезают образцы из центральной части детали в нагруженных, наиболее напряженных местах и подвергают испытанию на статическую прочность и ударную вязкость.

Напряжения и трещины, возникающие при термической обработке изделий

1. Причины, вызывающие внутренние напряжения.

Остаточные и внутренние напряжения в термообработанных изделиях впервые были описаны и подсчитаны Н.В. Колокутским в 1887 г. Напряжения, возникающие при термической обработке, представляют собой упругое взаимодействие слоев стали в пределах отдельных зон изделия. Одни зоны находятся в упругодеформированном состоянии растяжения, другие – сжатия. На образование внутренних напряжений при термической обработке затрачивается тепловая энергия, которая подводится и отводится от разных частей объема в разных количествах и в изделии в один момент времени происходят различные структурные трансформации, что вызывает разность удельных объемов стали и, как следствие, внутренние напряжения. Непосредственными причинами образования внутренних напряжений при термической обработке являются перепад температур и неоднородность химического состава по сечению изделия. Следует учитывать, что неоднородность химического состава может образовываться как при изготовлении литейной заготовки, так и являться следствием термической и химико-термической обработки. В связи с этим, образование трещин предупреждается главным образом технологическими мероприятиями, которые различны для каждого типа трещин.

Большое значение для образования внутренних напряжений является неодновременность протекания структурных превращений, и особенно превращения Аустенит  Мартенсит: наружные слои изделия приобретают мартенситное строение раньше, чем внутренние и в какой-то момент времени мартенситный слой опоясывает аустенитную сердцевину. При дальнейшем превращении аустенитной сердцевины в мартенсит возникают растягивающие напряжения.

Аналогичные явления в стали происходят при наличии разности химического состава по сечению. В этом случае даже без перепада температур возникают существенные напряжения в металле изделия.