Способы плазменного поверхностного упрочнения
и γ→α
- превращений протекаютужедостаточноплотно.
|
Третий энергетический порог W
3
соответствует началу микроплавления. Энергетический порог W
2
–
W
3
,
по мнению [23-25],можно считать интервалом гарантированного упрочнения (ИГУ) для данного материала, рис. 2. 15.
Рис. 2.15. Влияние плотности энергии в пятне нагрева
на поверхностную твердость
Однако на практике использование этого энергетического параметра не нашло широкого применения. Как правило, в качестве основных параметров используют силу тока дуги в плазмотроне, дислокацию упрочнения, диаметр сопла, скорость обработки. Наиболее сильно на степень упрочнения оказывает влияние скорости обработки и сила тока, т.к. они позволяют регулировать скорость нагрева и охлаждения, рис. 2.16.
Рис. 2.16. Влияние основных параметров плазменного упрочнения:
силы тока /а/, скорости упрочнения /б/, дистанции обработки /в/, диаметра сопла /г/
на твердость упрочненной зоны / закалка без оплавления/;
1 - Сталь 20 ; 2 – Сталь 45 ; 3 – Сталь 60
Для поисков оптимальных режимов рекомендуется использовать следующий прием. На образце-свидетеле производится упрочнение оплавления поверхности (изменяя параметры: силу тока или скорость упрочнения). При появлении первых признаков оплавления, плавным
изменением одного из параметров добиваются исчезновения оплавления и вблизи этого порога проводят упрочнение без оплавления поверхности. Экспериментально установлено, что при таком подходе нет необходимости производить трудоемкой операции (металлографический анализ), т.к. глубина плазменного упрочнения оказывается максимальной.
Кроме того, для нахождения максимальной глубины закалки можно использовать выражение Z
= √4а
t
,
где а
- температуропроводность материала, которое определяет глубину проникновения тепловой энергии в металл за время t
.
Степень упрочнения (отношение закаленной структуры к исходной) определяют при помощи измерения микротвердости. Твердость тонких слоев, толщиной менее 0,5 мм., измерять по шкале HRC нельзя,
т.к. алмазный конус может проникнуть на глубину, превышающую толщину упрочненного слоя и показывать твердость низлежащих областей. Характер распределения микротвердости по глубине и ширине и ширине зоны плазменного воздействия показан на рис. 2.17. Размеры зоны зависят не только от параметров плазменного упрочнения, но и от особенностей фазовых структурных превращений (в сталях различного состава) и их прокаливаемости.
Рис. 2.17. Общий характер микротвердости по глубине /а/ и ширине /в/ зоны
термического воздействия ЗТВ при обработке без оплавления
Z
зз – глубина закаленного слоя;
Z
пз – глубина переходного слоя;
Z
зтв – общая глубина ЗТВ; Взз – ширина закаленного слоя;
Впз – ширина переходного слоя; Взтв – общаа ширина ЗТВ
Многочисленные металлографические исследования структур, полученных в результате плазменного, лазерного и электронно-лучевого упрочнения, приведенные