Способ поверхностной закалки стальных изделий

ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ О ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) Федюкин В.К. Метод термоциклическойобработки металлов. Л 1984, с. 70-73.Авторское свидетельство М 461956,кл. С 21 О 9/22, 1974,(54) СПОСОБ ПОВЕРХНОСТНОЙ ЗАКАЛКИСТАЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ(57) Использование: при термической обраИзобретение относится к термической обработке углеродистых сталей и может быть использовано для поверхностной закалки массивных изделий из конструкционных и строительных сталей.Целью изобретения является увеличение глубины закаленного слоя без перегрева поверхности изделий.Сущность способа заключается в том, что деталь помещают в индуктор, обеспечивая минимальный зазор между нагреваемой поверхностью и витками индуктора, При включении генератора закаливаемая поверхность прогревается на глубину, зависящую от частоты тока и при достижении температуры Асз+(3070 С) т.е, несколько меньшей, чем температура закалки, генератор отключают и выдерживают отключенным, пока самопроизвольное охлаждение разогретого слоя произойдет до температур Аг 1+(2050 С), т.е. в области красного свечения, Продолжительность отключения ботке углеродистых сталей. Сущность изобретения: способ включает циклический индукционный нагрев обрабатываемой поверхности выше Асз с последующим охлаждением, нагревом под закалку и закалку, При этом в каждом цикле после разогрева поверхности до температуры Асз+(3070 С) осуществляют самопроизвольное охлаждение при отключенном индукторе до температуры Аг 1+(2050 С), После серии циклов (не менее двух), и ри достижении необходимой глубины разогретого под закалку слоя с последнего разогрева до температуры Асз+(3070 С) осуществляют закалку изделия. 2 табл. генератора зависит от геометрии детали, отношения объемов, прогреваемых под закалку, к общему объему детали и условий теплопередачи, Затем цикл повторяют, добиваясь одновременно увеличения толщи- - й ны прогретого под закалку слоя и объемного разогрева детали, снижающей опасность , появления закалочных трещин. После серии циклов (не менее двух) при достижении необходимой глубины разогретого под закалку слоя, с последнего разогрева до Асз+(30,70 С) на поверхность воздействуют охлаждающим реагентом для закалки,П р и м е р 1. Цилиндрический образец иэ стали 45 диаметром 30 и высотой 30 мм подвергался индукционному нагреву с одного из торцев с помощью лампового генератора ЛПЗс частотой 66000 Гц при зазоре между индуктором и нагреваемым торцем образца 0,5 мм, При этом второй торец образца притирался к медному холодильнику массой 2 кг, Глубина разогрева до45 50 55 температуры закалки фиксировалась с помощью подвижной иглы установленного рядом с образцом штатива, температура нагрева и охлаждения определялась оптическим пирометром.При одноразовом нагреве под закалку в течение 10 с удалось получить закаленный, а равно и светящийся слой около 3 мм, При увеличении времени разогрева до 15 с поверхность перегрелась до белого каления и начала искрить. Глубина слоя увеличилась до 3,5 - 3,7 мм. Дальнейшее увеличение времени нагрева (20 с) привело к оплавлению поверхности при глубине светящегося слоя 4 - 4,2 мм.Уменьшение времени индукционного нагрева до 8 с практически не изменяло глубину прогретого слоя =3 мм, но закалка фиксировала неоднородную твердость.Зксперимент повторялся с циклическим нагревом образцов.по предлагаемому способу при значениях для стали 45 Асз =790 С и Аг 1 =730 С и по известному способу, выбранномуза прототип. Конкретные режимы осуществления способов приведены в табл, 1.Моделирование известного режима осуществлялось на образце из стали 45, предварительно прогретом объемно до температуры относительной устойчивости аустенита ( =550 С) и установленном под индуктор для циклических нагревов. Нагрев под закалку осуществляли в течение 10 с в первом цикле для обоих образцов, но по известному способу выполняли более глубокое охлаждение до отсутствия свечения, вследствие чего очередной нагрев до температуры 840 С занимал практически такое же, как и в первом цикле, время,Глубина разогретого под закалку слоя после 7-го цикла нагрева по известному способу практически не отличалась от исходной и составила около 3,5 - 3,7 мм, а разбросы твердости по глубине закаленного слоя были практически идентичны,П р и м е р 2. Колесо ведущее гусеничного движителя кишиневского трактора из стали 45 Л подкбргалось термической обрабо ке по известному и предлагаемому способам.В соответствии с порядком операции, предусмотренным известным способом, ведущее колесо подвергалось объемном нагреву в течение 1,5 ч до температуры 550 С, после чего его помещали в установку ТВЧ, где оно автоматически центрировалось по 5 10 15 20 25 30 35 40 отношению к индуктору и подвергалось циклическим разогревом по контуру зубчатого венца до температуры 840 С и самопроизвольным охлаждением после отключения индуктора до 550 С. Время нагрева слоя составляло 105-130 с при мощности генератора 360 кВт, При частоте тока 2400 Гц глубина прогретого под закалку слоя за это время достигала 7 мм во впадине зуба и 8 мм по контуру зуба. Время охлаждения слоя до 550 С после отключения индуктора составило около 120 с, после чего вновь включался индуктор для нагрева зубчатого венца. П родолжительность второго нагрева до температуры поверхности 840 С не уменьшилась и составила, как и в первом цикле, 107 с,В пределах точности измерения глубина разогретого под закалку слоя также не изменилась и составила 7 и 8 мм соответственно во впадине зуба и по контуру зуба, После охлаждения слоя до 550 С в течение 130 с выполнялся третий цикл нагрева, который также не позволил заметно увеличить глубину прогретого под закалку слоя, и осуществляли закалку в спрейере.Второе колесо в соответствии с предлагаемым способом подвергали индукционному нагреву от комнатной температуры и через 120 с температура прогретого слоя достигла 840 С, а глубина 7 мм. Индуктор отключали на 36 с, в течение которых температура прогретого слоя снизилась до 760 С, а толщина слоя с этой температурой возросла до 9,5 - 10 мм, и вновь включали индуктор для разогрева слоя до 840 С в течение 60 с. Цикл повторяли трижды и с последнего разогрева при толщине прогретого под закалку слоя 13 мм, производили спрейерную закалку. Результаты экспериментов приведены в таблице 2. Формула изобретения Способ поверхностной закалки стальных изделий, включающий циклический индукционный нагрев поверхности выше Асз с последующим охлаждением, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью увеличения глубины закаленного слоя без перегрева поверхности изделий, нагрев поверхности ведут до Асз+(3070 С), охлаждение - до Аг+(2050)С, а с последнего нагрева осуществляют закалку, при этом циклы повторяют до достижения заданной глубины закаленного слоя.1768655 Таблица 1 Таблица 2 10 Составитель А,ОрешкинаТехред М.Моргентал Корректор М.Керецман Редактор А.Бер Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 Заказ 3623 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5