Теплофизическая картина анодного нагрева. Деталь-анод окружена сплошной парогазовой оболочкой (ПГО), в которой действуют объемные источники тепла, обусловленные прохождением электрического тока. При увеличении напряжения толщина ПГО возрастает, поэтому вольтамперная характеристика (ВАХ) нагрева падающая. Вольт-температурная характеристика (ВТХ)– возрастающая вплоть до напряжений 260–270 В из-за увеличения выделяемой мощности. Дальнейшее уменьшение температуры при росте напряжения объясняется изменением характера проводимости ПГО. Разработанные теплофизические модели анодного нагрева позволяют рассчитывать ВАХ и ВТХ решением уравнения теплопроводности в ПГО с различными граничными условиями, описывающими теплообмен между оболочкой, деталью-анодом и электролитом. Плотность теплового потока из оболочки в электролит пропорциональна напряжению нагрева. Описание теплообмена между оболочкой и деталью усложняется отсутствием материальной теплоотдающей поверхности. Ее аналогом является поверхность максимальной температуры в ПГО, что затрудняет традиционное описание процесса с помощью коэффициента теплоотдачи, поэтому в расчетах используется плотность теплового потока из оболочки в деталь, меняющая знак при некотором значении координаты. Следствием этого является наличие вертикального градиента температуры нагрева. Имеется возможность управления поверхностными распределениями температуры и механических свойств после термообработки. Наблюдаемый вертикальный градиент температуры может быть уменьшен с помощью контролируемого обтекания погружаемой детали. Для этого используются дополнительные вертикальные или радиальные потоки электролита, его вращение и др. Высокие скорости разогрева до 100 град/с обусловлены тонкой (десятки микрометров) ПГО, температурный диапазон от 400 до 1000°С позволяет проводить термическую обработку некоторых сплавов. Наличие в растворе летучих соединений создает условия для диффузионного насыщения детали-анода легкими элементами, причем высокие скорости нагрева обеспечивают быстрое достижение равновесной концентрации адсобированных компонентов. Движение парогазовой смеси гарантирует отсутствие застойных областей и обеспечивает подвод активной среды и отвод продуктов реакций. Легко осуществляется локальная обработка погружением в электролит рабочего участка детали или подачей на него струи электролита. Отключение напряжения приводит к закалке в том же электролите. Электрохимические особенности анодного нагрева связаны с высокими температурами деталианода (до 1000 °С), что приводит к высокотемпературной коррозии в среде ПГО. Многие закономерности традиционного электролиза в условиях анодного нагрева сохраняются. Например, стальные образцы сильнее растворяются в растворе хлорида аммония, менее интенсивно в нитрате аммония, еще слабее – в растворах сульфата или ацетата аммония, что подтверждает анионный механизм проводимости ПГО. Повышение температуры нагрева ведет к снижению массы детали, при этом растет содержание продуктов ее анодного растворения в электролите. Масса железа в электролите превышает убыль массы стального анода, их разность соответствует массе кислорода, поступившего в поверхностный оксидный слой. При нагревании титановых образцов эта разность незначительна, вероятно, из-за недостаточно развитого оксидного слоя. Закономерности растворения нагреваемых хрома, меди, платины также подтверждают роль анионов. Выработка электролитов связана с их испарением и термическим разложением некоторых компонентов. Технологические процессы модификации связаны с диффузионным насыщением металлов и сплавов азотом, углеродом, кислородом, бором, соединения которых испаряются из электролита и адсорбируются на поверхности обрабатываемых изделий. Разработан процесс нитрозакалки среднеуглеродистых сталей, позволяющий значительно улучшить их механические и антикоррозионные свойства. Наибольшее распространение в промышленности получила цементация малоуглеродистых сталей с закалкой. Обнаружено влияние процессов растворения и оксидирования на скорость насыщения стальных деталей углеродом. В частности, рост концентрации хлорида аммония способствует увеличению толщины цементованного слоя, предположительно, за счет меньшей толщины тормозящего оксидного слоя. Показана возможность насыщения титановых сплавов азотом и кислородом для повышения их коррозионной стойкости в различных средах. Для реализации анодного нагрева разработаны применяемые в промышленности установки типа УХТО и АТО.