поверхностная закалка, обработка стали теплом или механическими средствами для увеличения твердости внешней поверхности, в то время как сердцевина остается относительно мягкой. Сочетание твердой поверхности и мягкой внутренней части очень ценится в современном машиностроении, поскольку может выдерживать очень высокие нагрузки и усталость, что необходимо для таких изделий, как зубчатые колеса и подшипники качения. Сталь с поверхностной закалкой также ценится за низкую стоимость и высокую гибкость в производстве.
Старейшим методом поверхностного упрочнения является науглероживание, при котором сталь помещается на несколько часов при высокой температуре в углеродистую среду. Углерод диффундирует в поверхность стали, делая ее более твердой. Для повышения эффективности и снижения стоимости были разработаны различные методы науглероживания. Пакетный метод предполагает упаковку в стальной ящик деталей, подлежащих закалке, вместе с составом из древесного угля или кокса, в который добавлены карбонаты. Затем пакет нагревается до очень высокой температуры, обычно 1 700°-1 750° F (925°-955° C). Глубина проникновения углерода зависит от времени выдержки и температуры. При газовом науглероживании детали нагреваются в контакте с такими углеродсодержащими газами, как монооксид углерода, диоксид углерода, метан или пропан. Обычно этот процесс происходит в большой печи, в которую детали подаются с одного конца и из которой они выходят с другого конца в закаленном состоянии. При карбонитрировании используется тот же процесс, но в атмосферу печи добавляется аммиак, и он происходит при более низких температурах, что приводит к меньшим деформациям стали. Шестерни, шариковые и роликовые подшипники, а также поршневые пальцы относятся к изделиям, изготовленным методом науглероживания.
Другой метод поверхностного упрочнения, называемый азотированием, использует азот и тепло. Этим способом обычно закаливают кулачковые валы, топливные насосы и стержни клапанов. Закалка пламенем и индукционная закалка, при которых высокое тепло прикладывается на короткое время (газовым пламенем или высокочастотным электрическим током, соответственно), а затем сталь немедленно закаливается, обычно используются для крупных орудий.
Механические способы упрочнения поверхности стальных деталей включают упрочнение, представляющее собой обстукивание нагретой поверхности молотком, например, железными гранулами или дробеструйной обработкой, и холодную обработку, которая заключается в прокатке, обстукивании или волочении при температурах, не влияющих на состав стали.
