Что такое поверхностное упрочнение?
Поверхностная закалка — это процесс, при котором поверхностный слой детали укрепляется физическими или химическими методами, сохраняя при этом прочность сердцевины. Он направлен на улучшение твердости поверхности, износостойкости и усталостной прочности без существенного изменения размеров или общих характеристик детали.
Общие процессы включают цементацию, азотирование, карбонитрирование, индукционную закалку и пламенную закалку. Эти процессы создают слой высокой твердости за счет изменения микроструктуры поверхности, сохраняя при этом хорошую внутреннюю прочность и ударную вязкость.
Полученные детали демонстрируют значительно улучшенную износостойкость и срок службы и обычно используются для деталей, подвергающихся трению или циклическим нагрузкам, таких как шестерни, валы, формы и крепежные детали. 
Расценки на детали с поверхностной закалкой
Преимущества процесса поверхностной закалки
Значительно повышает твердость поверхности и износостойкость за счет упрочнения поверхностного слоя деталей.
Сохраняет прочность сердечника, продлевает срок службы и повышает усталостную устойчивость.
Минимизирует изменения размеров после обработки, что делает его пригодным для изготовления прецизионных деталей.
Может использоваться для локального или общего укрепления поверхности.
Подходит для комбинации с различными процессами.
Применение процесса поверхностной закалки
Автомобильная промышленность: шестерни, приводные валы, кулачки, крепежные детали и компоненты подвески.
Аэрокосмическая промышленность: компоненты шасси, шестерни двигателя, приводные валы и детали, выдерживающие высокие нагрузки.
Машиностроение: валы, формы, шестерни, тела качения и износостойкие детали.
Энергетическое оборудование: валы насосов, клапаны, детали турбин и детали, несущие большие нагрузки.
Инструменты и прецизионное оборудование: режущие инструменты, измерительные инструменты, тела качения и износостойкие детали.
Процесс поверхностного упрочнения
Поверхностная закалка укрепляет поверхностный слой деталей физическими или химическими методами, сохраняя при этом прочность сердцевины, улучшая износостойкость, усталостную прочность и срок службы. Подходит для шестерен, валов, пресс-форм и деталей, подвергающихся высоким нагрузкам. 
Процессы поверхностного упрочнения обычно включают в себя следующие ключевые этапы:
1. Предварительная обработка:
Очистка, обезжиривание и шлифовка поверхности детали от оксидных слоев и примесей, обеспечивающая равномерный затвердевший слой и повышенную адгезию.
2. Упрочняющая обработка:
В зависимости от процесса выбираются такие методы, как цементация, азотирование, карбонитридирование, индукционная закалка или пламенная закалка, чтобы сформировать слой высокой твердости на поверхности при сохранении прочности сердцевины.
3. Последующая обработка:
После обработки можно выполнить снятие напряжений, полировку или очистку поверхности для повышения точности размеров, качества поверхности и коррозионной стойкости, обеспечивая стабильную работу детали.
Типы процессов поверхностного упрочнения
Цементация
Науглероживание предполагает введение углеродистых элементов в поверхность стали при высоких температурах для образования высокоуглеродистого закаленного слоя. Это значительно улучшает твердость поверхности и износостойкость при сохранении хорошей прочности сердцевины. Обычно используется для изготовления шестерен и деталей валов.
Азотирование
Азотирование включает введение элементов азота в поверхность стали при средних и низких температурах для формирования азотированного слоя высокой твердости. Этот слой демонстрирует превосходную износостойкость и усталостную прочность при минимальной деформации и широко используется для прецизионных механических деталей.
Карбонитрирование
Карбонитрирование одновременно вводит углерод и азот в поверхность стали, что приводит к быстрому и равномерному закаленному слою. Он подходит для пакетной обработки деталей малого и среднего размера, таких как крепеж и шестерни.
Индукционная закалка
При индукционной закалке используется высокочастотный индукционный нагрев для быстрого нагрева и упрочнения поверхностного слоя с образованием мартенситного слоя высокой твердости. Область нагрева регулируется и обычно используется для валов, шестерен и деталей с локальным упрочнением.
Пламенная закалка
Пламенная закалка достигается за счет быстрого охлаждения поверхности после нагрева пламенем. Он отличается простотой оборудования, высокой адаптируемостью и подходит для крупных деталей или для локальной поверхностной закалки.
Примеры применения деталей с поверхностной закалкой:
Часто задаваемые вопросы по поверхностной закалке
Насколько долговечен материал с поверхностной закалкой?
Поверхностно-упрочненный слой обладает высокой износостойкостью и усталостностью, что значительно продлевает срок службы деталей. Толщина и однородность закаленного слоя определяют износостойкость и трещиностойкость детали. Как правило, детали с поверхностной закалкой могут сохранять свою функциональность и механические свойства в течение длительного использования.
Влияет ли поверхностная закалка на размеры деталей?
Поверхностная закалка обычно изменяет только микроструктуру поверхности, оставляя размеры сердцевины практически неизменными. Однако во время цементации или высокотемпературной закалки толстый закаленный слой может вызвать небольшие изменения размеров. Сложные или прецизионные детали требуют компенсации термической обработки или последующей финишной обработки.
Можно ли использовать поверхностную закалку для всех деталей?
Не все детали пригодны для поверхностной закалки. Тонкостенные или термочувствительные детали могут деформироваться или ухудшиться в результате высокотемпературной обработки. Для этих деталей можно выбрать методы низкотемпературной обработки или локальной закалки, чтобы обеспечить размеры и рабочие характеристики детали.
Можно ли обрабатывать детали с поверхностной закалкой?
Высокая поверхностная твердость деталей с поверхностной закалкой делает прямую резку или фрезерование непригодными. Перед закалкой обычно требуется грубая механическая обработка, за которой следует лишь легкая чистовая обработка или шлифовка для обеспечения точности размеров.
Какие детали подходят для индукционной закалки?
Индукционная закалка подходит для деталей, требующих локального упрочнения и контролируемого высокочастотного нагрева, таких как валы, шестерни и рейки. Этот процесс обеспечивает быстрый нагрев, позволяет проводить локальную обработку, позволяет избежать общей деформации, высокоэффективен и подходит для массового производства.
