50. - 51. Povrchové kalení

Povrchové kalení Pro rozvoj tepelného zpracování má značný význam povrchové kalení. Jeho účelem je dosažení dostatečně tvrdého povrchu, odolného proti otěru a opotřebení, při poměrně měkčím a houževnatějším jádru. Pro povrchové kalení jsou vhodné oceli uhlíkové a některé oceli slitinové, obsahující 0,45 až 0,60% uhlíku. Za určitých podmínek je však možné povrchově kalit i oceli nástrojové s vyšším obsahem uhlíku. Rovněž lze s úspěchem povrchově kalit i součásti ze šedé litiny. Při povrchovém kalení se předmět rychle ohřívá na teplotu asi o 200° C vyšší, než je teplota A3, podle rovnovážného diagramu, načež se prudce ochladí. Tím se povrch součásti zakalí do hloubky, která závisí na hloubce prohřátého povrchu. Tvrdá martenzitická struktura zakaleného povrchu pak zvolna přechází přechodovými strukturami do struktury žíhaného nebo zušlechtěného jádra. Hloubka tvrdé povrchové vrstvy bývá obvykle 2 až 3 mm, ale podle potřeby i podstatně větší. Značné strukturní rozdíly kaleného povrchu a nekaleného jádra jsou příčinou velkých vnitřních pnutí, která při nedostatečné pozornosti způsobují deformace, popř. i praskání. Proto se povrchově kalené součásti ihned dále tepelně zpracují, obvykle při teplotě 150 až 250°C, s cílem snížit vnitřní pnutí. Povrchově se kalí bud' plamenem nebo indukčně. Povrchové kalení plamenem. K ohřevu se používají vysokotlaké hořáky s kyslíkoacetylen-ovým, svítiplynovým nebo propanovým plamenem. Pro speciální účely se stavějí složité automaty. Kalí se jednorázově nebo postupně. Při jednorázovém kalení se ohřívá rychle rotující součást a sprchou se zakalí celý povrch současně (kalení čepů, ozubených kol apod.). Při postupném kalení je pomalu postupující hořák následován vodní sprchou (kalení vedení loží obráběcích strojů apod.). Sprcha postupuje v určité vzdálenosti za plamenem a prudce ochlazuje austenitizovaný povrch. Tento postup může být také obrácený. Hořák i sprcha stojí a ohřívaná součást se pohybuje. Povrchové kalení plamenem je vhodné i pro malý počet předmětů. Pro některé součásti, např. pro ozubená kola větších průměru, je povrchové kalení plamenem často jediným možným způsobem tepelného zpracování. Indukční povrchové kalení Při indukčním povrchovém kalení se předmět, který se má povrchově kalit, vkládá do cívky zvané induktor. Vzdálenost mezi ohřívanou plochou předmětu a induktorem je malá. Měděný, vodou chlazený induktor, různý pro různé předměty, je napájen vysoko-frekvenčním proudem z generátoru. V povrchu předmětu se indukuje vysokofrekvenční proud, který povrch ohřívá, a to tím blíže k povrchu, čím vyšší je kmitočet. Ohřev je velmi rychlý, trvá jen několik sekund, teplo nemá čas se rozvést z povrchu dovnitř předmětu. Po ohřevu na požadovanou teplotu následuje ihned zakalení. Ohřev lze provést bud' v celé ploše najednou, nebo postupně. Při ohřevu celé plochy najednou, což je vhodné pro menší předměty, se plocha ohřívá induktorem, který ji úplně obklopuje, a to zpravidla se stejnou vzduchovou mezerou (obr. 70a). K vyrovnání nepravidelností je u rotačních předmětů výhodné, aby se ohřívaný předmět v induktoru otáčet. Při postupném ohřevu se ohřívá jen část povrchu předmětu, který se posouvá. Ohřátá část se ihned kalí. Předností indukčního povrchového kalení je, že při kalení nenastávají deformace kalených součástí a kalení je možno zařadit jako poslední operaci. Ohřev při indukčním kalení je velmi rychlý, teploty značně překročí teplotu A3 a mohlo by zhrubnout zrno, a tím se zhoršit vlastnosti zakalené vrstvy. Při indukčním kalení trvá však ohřev velmi krátce a není tedy dostatek času, aby zrno zhrublo.

Video: Povrchové kalení