5. НОВЫЕ МЕТОДЫ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ

    Изотермическая закалка. Опыты русского ученого Д. К. Чернова и дальнейшие исследования советского ученого С. С. Штейнберга показали, что если сталь при закалке быстро охлаждать не до комнатной температуры, а до температуры 200 — 300° С в какой-либо горячей среде, то аустенит не успевает распадаться и некоторое время сохраняется с последующим переходом его в структуру так называемого игольчатого троостита. Эта структура близка к мартенситу, но обладает большей вязкостью и меньшей твердостью.

    В связи с тем, что при этом способе остывания аустенит медленно превращается в троостит, термические напряжения в детали получаются на много меньше, чем при обычной закалке. Деталь в меньшей степени коробится. Кроме того, при таком способе закалки деталь хорошо поддается правке (в горячем состоянии после закалки до температуры 200 — 300° С), так как в этот короткий период (приблизительно 1 — 3 часа) аустенит еще не полностью превратился в троостит и металл детали имеет достаточную вязкость.

    Индукционный нагрев стали иод закалку токами высокой частоты (т. в. ч.). Метод нагрева металла токами высокой частоты впервые был разработан в 1923 — 1924 г. В. П. Вологдиным. В настоящее время этот метод настолько усовершенствован, что широко применяется в самых разнообразных отраслях промышленности, где в той или иной мере подвергаются термической обработке детали и инструмент. Применение специальных индукторов и приспособлений позволяет этим методом производить нагрев и закалку на любую заданную глубину в пределах 1 ÷ 15 мм и более всей детали или любой части ее. Этим методом можно также производить другие виды работ: напайку твердосплавных пластинок па резцы, местный отпуск и т. д.

    Благодаря внедрению этого метода резко снизился процент брака из-за термической обработки. Производительность труда увеличилась на многих операциях закалки во много раз. Этим методом можно производить закалку мелких и средних по размеру деталей, а также и отдельные части крупных деталей (шейки валов, шпинделей станков и т. д.).

    Сущность этого процесса заключается в следующем. Деталь, подвергаемая нагреву, помещается в электромагнитном поле специального индуктора, приспособленного для данной или ей подобной детали. Индуктор изготовляется из медной трубки, в которой циркулирует вода для охлаждения его. Через индуктор пропускают ток высокой частоты от генератора, при этом вокруг индуктора образуется магнитное поле. На поверхности помещенной в это магнитное поле детали индуктируется (наводится) электрический ток, который и нагревает поверхность детали.

    Одновременно с нагревом нагретая деталь автоматически обрызгивается (обливается) обильно водой. Процесс нагрева и охлаждения длится несколько секунд.

    Различная глубина закаленного слоя получается путем регулирования продолжительности нагрева и мощности генератора.

    Обработка холодом. Сущность этого метода заключается в том, что детали после закалки и отпуска подвергаются охлаждению до температуры от 0° до — 120° С. При этом часть аустенита, не перешедшего при обычной закалке и отпуске в мартенсит, дополнительно распадается и превращается в мартенсит и этим повышается твердость изделия или инструмента. Обработка режущего инструмента холодом имеет широкое применение.

    Отрицательную температуру от 0° до — 80° С можно получить из смеси сухого льда (твердого СO₂) с ацетоном, спиртом и пр.

    Для точного мерительного инструмента обработка холодом применяется для стабилизации и завершения структурных превращений с тем, чтобы в процессе эксплуатации инструмент не изменял своих размеров за счет естественного старения.