Свойства сталей после плазменного упрочнения

Страница 1

Основная цель поверхностного упрочнения концентрированными потоками энергии сталей, чугунов, цветных сплавов, является повышение износостойкости. Однако, высоко дисперсный структура упрочненного поверхностного слоя металла, характеризующуюся высокой твердостью, оказывает определенное влияние на изменение не только износостойкости, но и других механических свойств (прочность, пластичность, выносливость, трещиностойкость) тепло- и коррозиностойкость. Кроме того, работоспособность многих деталей часто зависит не только от механи­ческих свойств, сколько от физических. Так, например, стойкость режущего инструмента тем выше , чем меньше тепло- и температуропроводность инструментальной стали.

В случае низкой теплопроводности разогрев режущей кромки инстру­мента меньше, так как теплоотвод осуществляется больше стружкой, чем инстру­ментом.

Влияние поверхностного упрочнения на механические и физические свойст­ва металлов и сплавов наиболее широко исследовано для случая лазерного термоупрочнения [1, 15, 16. 32, 35, 48-50], в меньшей степени для электронно-лучевого упрочнения 52-56. Применительно к плазменному упрочнению, таких работ очень мало [9, 24, 25, 51].

Анализ многочисленных работ по поверхностному упрочнению концентри­рованными источниками нагрева сталей 09Г2С, 3, 26, 30, 45, 60, 4СХ, 65Г, ЗОХГСА, 9ХФМ, У8, У10, У12, 65ХЗМФ, ШХ15, 38ХС, ХВГ показывает, что упрочнение в большинстве случаев снижает прочные характеристики ( σв, σ02 ) на 5-40 %, характеристики пластичности на 150-300 % 3. Установлено, что ударная вязкость стали 09Г2С снижается на 10-15 %, стали 20 на 15=20 %, стали 45, 60, 40Х, 65Г

на 40-70 %, стали У8,У10, 9ХФ на 50-70 %. Снижение ударной вязкости обусловлено вы­сокой хрупкостью закаленного слоя и, как следствие этого, очень низким значени­ем работы зарождения трещины в этом слое.

Табл. 2.17

Материал

Кн

КС

Мдж/м2

КС3

Мдж/м2

КСр

Мдж/м2

υ

м/с

Р

max

,

кН

РсД

кН

К1сД

Мпа/м1/2

30ХГСА

(наплавка)

45

50ХН

65Х3ФМ

9ХФ

1,0

2,0

3,5

1,0

2,0

4,7

1,0

1,8

4,5

1,0

1,7

4,7

1,0

1,7

3,8

0,18

0,13

0,11

0,36

0,18

0,13

0,51

0,19

0,19

0,24

0,10

0,08

0,11

0,08

0,07

0,14

0,10

0,07

0,33

0,15

0,10

0,37

0,12

0,10

0,20

0,07

0,06

0,09

0,06

0,02

0,04

0,03

0,04

0,03

0,03

0,03

0,14

0,07

0,09

0,04

0,03

0,02

0,02

0,02

0,02

250

240

240

200

190

200

70

77

66

230

240

230

270

300

300

10,20

9,39

8,75

7,80

7,00

7,50

7,60

6,30

5,50

7,20

6,00

5,60

6,60

6,56

5,10

9,15

8,11

7,43

7,15

5,70

5,35

6,45

5,20

4,40

6,35

5,10

4,75

5,35

5,75

4,20

23,3

20,6

18,9

18,2

14,5

13,6

15,4

13,2

11,2

16,1

12,9

12,1

13,6

14,6

10,7

Степень повышения твердости Кн = Нупр/ Нисх, КС – ударная вязкость, КС3 – работа зарождения трещины,

КСр – работа распространения трещины, Рmax – максимальное усилие разрушения, РсД – расчетное разрушающее усилие,

υ – скорость распространения трещины, К1сД – критический коэффициент интенсивности напряжений.

Испытания на трещиностойкость табл. 2.17. упрочненных сталей 45, ЗОХГСА, 5ЭХР1, 9ХФ, 65ХЗМФ показали [9], что процесс разрушения этих сталей происходит в несколько этапов. Субмикроскопическая трещина зарождается, растет в закален­ной зоне и останавливается в переходной зоне (более пластичной) упрочненного слоя. Для дальнейшего ее распространения необходимы существенно большие уси­лия, чем усилим зарождения в закаленном слое. Качественный анализ диаграмм раз­рушения и фрактографический анализ изломов показал, что разрушение упрочненных сталей с содержанием углерода до 0,9 %, происходит по механизму «множественного» разрушения с торможением трещины в переходной зоне по механизму искривления траектории. Эффект торможения трещины не приводит к повышению трещиностойкости, из-за недостаточно высокой вязкости разрушения слоя основного металла, распространенного под упрочненным слоем.

Страницы: 1 2 3 4 5 6