Поверхневе гартування.
До температур вище критичних нагрівається тільки тонкий поверхневий шар деталі, тому внутрішня зона – серцевина залишається незагартованою. Застосовують для деталей, які працюють в умовах циклічних навантажень та в умовах тертя з метою одержання високої твердості поверхні і в’язкої серцевини.
Поверхню нагрівають:
газовим полум’ям (для виробів з великою поверхнею);
лазерним променем (для виробів із складною поверхнею);
струмами високої частоти (СВЧ) (для невеликих заготовок з вуглецевих сталей при серійному і масовому виробництві).
Нагрів СВЧ: деталь поміщають в індуктор – мідну трубку, всередині якої циркулює вода для охолодження. СВЧ, що проходить по індуктору, створює змінне електромагнітне поле, яке індукує в заготовці вихрові струми, що швидко нагрівають поверхню (від 2 до 50 сек.). Після нагріву заготовку швидко охолоджують в спеціальному пристрої.
Поверхнево гартують деталі з вмістом вуглецю 0,35-0,5%. Перед гартуванням виконують нормалізацію для зміцнення серцевини, після гартування – низький відпуск.
Гартування з обробкою холодом – додаткове охолодження для перетворення залишкового аустеніту в мартенсит у сталях, для яких Мк < 0оС. Стабілізує розміри і підвищує твердість ( на 1-4 HRC). Застосовують для точних підшипників, різального і вимірювального інструменту з легованих і високовуглецевих сталей. Температура обробки холодом – не нижче -80оС.
Загартовуваність – здатність сталі підвищувати твердість в результаті гартування (вона тим більше, чим більше вміст вуглецю; сталі з % С < 0,2 не гартуються).
Прогартовуваність – здатність сталі загартовуватись на певну глибину. Залежить від від хімічного складу і критичної швидкості гартування.
Коли Vохол всередині виробу < Vкр, то виріб не прогартується наскрізь, якщо Vохол всередині виробу ≥ Vкр, то виріб прогартовується наскрізь. Глибина загартованої зони – відстань від поверхні до зони зі структурою 50% мартенситу + 50% трооститу. Визначають на зламі, макрошліфі або за розподілом твердості в перерізі виробу.
Відпуск сталі
Відпуск – нагрівання загартованої сталі до температури менше АС1, витримування при цій температурі і подальше охолодження (переважно на повітрі). Мета відпуску – зменшення залишкових напружень, зниження твердості і підвищення пластичності сталі.
Відпуск завжди проводять після гартування. З підвищенням температури відпуска міцність і твердість сталі зменшується, а пластичність зростає. Залежно від температури нагріву розрізняють низький, середній і високий відпуск.
Низький відпуск (рис. 5.14) – t нагріву = 150-250оС; частково знімаються внутрішні напруження, пластичність незначно зростає, твердість майже не змінюється (HRC 58-63). Мартенсит гартування перетворюється на відпущений мартенсит (зменшується тетрагональність решітки). Застосовують для різальних і вимірювальних інструментів, для цементованих і поверхнево-загартованих виробів.
Середній відпуск (рис. 5.15) – t нагріву = 350-450оС; частково знімаються напруження, зменшується твердість до HRC 40-50, збільшується границя пружності. Мартенсит гартування повністю розпадається з утворенням трооститу відпуску. Застосовують для пружин, ресор, ударного інструменту.
Високий відпуск (рис. 5.16) – t нагріву = 500-650оС; знімаються внутрішні напруження, твердість знижується до НВ 250-350, підвищується пластичність і в’язкість при задовільній міцності.
Гартування + високий відпуск – поліпшення сталі (дає найкраще сполучення механічних властивостей). Мартенсит гартування розпадається з утворенням сорбіту відпуску. Застосовують для деталей з середньовуглецевих сталей, які сприймають значні ударні та знакозмінні навантаження.
Рисунок 5.14. Графік гартування і низького відпуску.
Рисунок 5.15. Графік гартування і середнього відпуску.
Рисунок 5.16. Графік гартування і високого відпуску.