Конструкционные углеродистые стали (доэвтектоидные)
В зоне оплавления низкоуглеродистых сталей с содержанием С<0,3 % образуется мелкоигольчатый малоуглеродистый мартенсит. Микротвердость в этой зоне составляет (5000 - 6500 Мпа) и зависит от содержания углерода в стали. Зона закалки из твердой фазы характеризуется большей структурной неоднородностью. Сохранение в структуре зоны плазменного нагрева исходного феррита создает значительную неоднородность микротвердости. С увеличением содержания углерода в стали увеличивается доля перлитной составляющей и, как следствие этого, микротвердость возрастает и ее распределение более однородно, см.табл. 2.6., 2.7.
В переходной зоне ферритная составляющая, в основном, полностью сохраняется. Присутствие феррита может отрицательно влиять на некоторые эксплутационные характеристики стали (износостойкость, усталостную прочность), В связи с этим, плазменное упрочнение целесообразно использовать для сталей, где влияние ферритной фазы незначительно.
Однако обращает на себя внимание достаточно высокая твердость закаленного слоя на низкоуглеродистых сталях (5000 - 6000 МПа), что в обычных условиях стандартной термической обработки не достигается (закалка либо вообще не про-мсходит, либо не дает такой высокой твердости), рис. 2.18. По мнению [1, 15, 16], о6ъясняется значительным изменением зерен феррита и аустенита, а также реек, пластин и пакетов мартенсита.
Табл. 2.6.
Результаты плазменного упрочнения сталей (без оплавления поверхности)
Марка стали |
Глубина закалки, мкм |
Исходная микротвердость Н, МПа |
Микротвердость после закалки, Н, МПа | ||
Феррит |
Перлит |
Бывшие перлитные зерна |
Феррит | ||
0,8 10 20 35 40 45 60 У8 30ХГСА 40Х |
80 85 100 110 110 120 140 200 200 200 |
1200-1300 1300-1400 1200-1300 1800 1800 1900 2000 - - - |
2000 2000-2200 2200 2300-2400 2300-2400 2400-2500 2500 6200 3400 2300-2500 |
2800-3000 5800-6000 4800-5300 5000-5600 6000-7100 7800-8600 9000-10500 10900-11300 6000-7500 10500-11200 |
1600 1500-1600 1600 2500-2700 2500 2600 - - - - |
Табл. 2.7.
Результаты плазменного упрочнения стали
(с оплавлением поверхности)
Марка стали |
Микротвердость Н, МПа | |
Зона закалки из жидкой фазы |
Зона закалки из твердой фазы | |
10 35 4510 40Х 30ХГСА У8 |
4000-4400 5000-5700 7000-8000 8500-9000 6200-7900 8800-9000 |
5800-6500 7100-7500 7800-8600 9600-10500 7100-8200 10200-11200 |
Рис. 2.18. Микротвердость доэвтектоидных сталей после
обычной и плазменной закалки.
1- исходная без закалки; 2-обычная закалка; 3 - плазменная закалка