Время нагрева рассчитывается по способу Смольникова [ ]:
- суммарный физический фактор нагрева, зависящий от температуры нагрева, нагревательной среды и материала детали, мин/см;
- коэффициент равномерности нагрева;
- геометрический показатель тела равный отношению объёма тела V к площади его поверхности F:
Для данной детали, имеющей форму полого цилиндра, геометрический показатель тела W равен:
D-наружный диаметр детали, см; d-внутренний диаметр детали, см; l-длина детали, см.
Размеры данной детали следующие: D=3,6 см, d= 1,2 см, l=6,9 см.
Нагрев детали происходит в газовой атмосфере, поэтому коэффициент К принимаем равным
=45 мин/см [ ], а при выбранном расположении детали
=1,4 , тогда:
Следовательно, время нагрева детали составляет:
Рис.12 График режима
цементации
Время выдержки при цементации зависит от температуры нагрева, вида карбюризатора, особенностей стали и требуемой глубины слоя. В данном случае цементацию проводят в газе, получаемом при разложении синтина, при температуре 960°С. Для получения слоя глубиной 1,0...1,6 мм время выдержки должно составлять 5 часов [ ]:
чОхлаждение после цементации проводим на воздухе.
Высокий отпуск.
Отпуск - это операция термической обработки стали, заключающаяся в нагреве стали до температуры ниже Ас1, выдержке при заданной температуре и последующем охлаждением с определённой скоростью.
В изделиях из высоколегированных хромоникелевых сталей после цементации в структуре цементованного слоя сохраняется много остаточного аустенита. Для его устранения проводят высокий отпуск 650°С в течение 2-10ч [ ]. При таком отпуске происходит выделение дисперсных карбидов из остаточного аустенита, твёрдый раствор обедняется углеродом и легирующими элементами, повышаются температуры начала и конца мартенситного превращения, что в итоге приводит к уменьшению количества остаточного аустенита при последующей закалке. Такой высокий отпуск необходимо применять и для данной стали[ ].
Расчёт времени нагрева и выдержки при высоком отпуске.
Время нагрева при отпуске зависит от температуры, нагревательной среды, формы и размеров детали. Для данного зубчатого колеса, имеющего геометрический показатель тела W, равный 0,5 мм. Время нагрева при отпуске с температурой 650°С рассчитывается по формуле [ ]:
Рис.13 График режима высокого
отпуска
Учитывая пониженную теплопроводность стали, увеличиваем время нагрева на 50%:
.Время выдержки определяем с учётом структурных превращений, которые должны произойти при высоком отпуске цементованного изделия. Как следует из литературных данных
равно 2-4 ч. Принимаем равным 3ч [ ]: 
чЗакалка.
Закалка - это операция термической обработки, заключающаяся в нагреве стали на 30-50°С выше критических точек Ас3 - для доэвтектоидных и Ас1 - для заэвтектоидных сталей и выдержке при этой температуре для завершения фазовых превращений и последующем охлаждении со скоростью выше критической. Сталь 12Х2НВФА является доэвтектойдной, критическая точка Ас3 равна 840°С, поэтому температура нагрева при закалке равна
. Оптимальной охлаждающей средой при закалке для данной стали является масло, так как оно быстро охлаждает сталь в интервале температур минимальной устойчивости аустенита и замедлено в интервале температур мартенситного превращения, то есть при охлаждении в масле происходит одновременное мартенситообразование во всей детали, и снижается возможность образования закалочных трещин. В результате закалки прочность и твёрдость увеличиваются, а пластичность и вязкость снижается.Структура после закалки: на поверхности мелкоигольчатый мартенсит, с равномерно распределёнными карбидами и аустенит остаточный, в сердцевине - малоуглеродистый мартенсит.
Расчёт времени нагрева и выдержки при закалке.
Для закалки общее время пребывания детали в печи рассчитывается следующим образом:
- время подогрева; 
- время выдержки при подогреве; 
- время окончательного нагрева; 
- время выдержки при окончательном нагреве.Время подогрева рассчитывается по способу Смольникова [ ]:
- суммарный физический фактор нагрева, зависящий от температуры нагрева, нагревательной среды и материала детали, мин/см; - коэффициент равномерности нагрева; - геометрический показатель тела.Коэффициент К принимаем равным
=45 мин/см [ ], =1,3 мин/см[ ],W=0,51см (см. ранее). Следовательно, время подогрева детали составляет: 
Выдержка при подогреве необходима для выравнивания температуры по сечению детали. Время выдержки обычно принимают равным 25...30% от времени нагрева
. Тогда: 
Однако такое значение времени выдержки при подогреве недостаточно, так как данная сталь является легированной и имеет пониженную теплопроводность, поэтому следует увеличить время выдержки, введя поправочный коэффициент равный 3, тогда:
Принимаем время выдержки при подогреве равным 30мин.
Далее деталь переносят в другую печь с температурой 880°С. Время окончательного подогрева рассчитывается аналогично времени подогрева по способу Смольникова [ ]:
При наличии предварительного подогрева расчётное время нагрева уменьшают на 20-30% [ ], тогда:
Принимаем время окончательного нагрева равным 20мин.
Рис.14 График режима закалки
Принимаем время окончательной выдержки равным 30мин.
Общее время:
Обработка холодом.
Обработка холодом заключается в охлаждении закалённой стали до температуры ниже Мк. Температура Мк данной стали равна -70°С, поэтому обработку холодом проводится при температуре - 50°С.Рис.15 График обработки
холодом
Низкий отпуск.
Низкий отпуск - это операция термической обработки, заключающаяся в нагреве закалённой стали до температуры не выше температуры в точке Ас1, выдержке при этой температуре и охлаждении на воздухе. Низкий отпуск проводят для снятия внутренних напряжений, возникающих при закалке и обработки холодом. Низкий отпуск данной стали проводят с нагревом до температуры 250°С [ ].
Расчёт времени нагрева и выдержки при низком отпуске.
Общее время нагрева и выдержки при низком отпуске:
