Зміна твердості по глибині термоупрочненного шару зразка №7
Глибина, мм00,050,250,370,530,830,981,11,391,92,23Твердость, HV557562573558555474435435389383397
Загартування зразка була виконана без оплавлення поверхні.
Мікроструктурний аналіз показав, що верхній шар ЗТВ (до 0,7 мм) складається з мартенситу із зерном 4-го бала. Далі він переходить в мартенсит із зерном 2-го бала, одночасно з цим в структурі з'являються прожилки фериту (на глибині 0,7-1,4 мм). У зоні основного металу переважаюча структура - сорбіт.
Малюнок 13 - Ізмененіе.твердості по глибині термоупрочненного шару зразка №7
. 7 Результати вивчення мікроструктури зразка №3 зі сталі 40Х
Результати вимірювання твердості зразка №8 представлені в таблиці 15. На підставі цих даних був побудований зображений на малюнку 14 графік зміни твердості по глибині загартованого шару.
Таблиця 15 - Зміна твердості по глибині термоупрочненного шару зразка №8
Глибина, мм00,040,110,170,290,430,58Твердость, HV657558432373341297182
Загартування зразка була виконана без оплавлення поверхні.
Мікроструктурний аналіз показав, що верхній шар ЗТВ (до 0,11 мм) складається з мартенситу 5б. Далі він переходить в структуру, що складається з мартенситу 5б і сорбіту (ділянка 0,11 - 0,17 мм). Потім спостерігається прошарок з мартенситу, сорбіту та перліту (на глибині 0,17 - 0,29 мм), яка переходить у структуру із зерен сорбіту та перліту У зоні основного металу спостерігається пластинчастий перліт і феритної сітка.
Малюнок 14 - Зміна твердості по глибині термоупрочненного шару зразка №8
Після обробки поверхні наявних зразків було підтверджено припущення про те, що середньовуглецеві стали добре піддаються зміцненню плазмовою дугою. Було приблизно визначено, що твердість поверхневого шару зразків зростає в два і більше разів у порівнянні з вихідними значеннями.
Так само було показано, що змінюючи режими обробки, можна управляти структурними параметрами основний і перехідної зони, отримуючи таким чином, необхідну твердість і глибину зміцненого шару.
При збільшенні сили струму при незмінній швидкості обробки на зразках зі сталі 30ХНМА відбулося збільшення твердості по всій глибині зміцненого шару. Також хороші результати по твердості показав зразок зі сталі 40ХНМА, який оброблявся при підвищених значеннях сили струму.
Зразок № 6 із сталі 30ХН2МА, який також оброблявся при підвищених значеннях струму, звернув на себе увагу найвищими показниками по твердості і глибині зміцненого шару серед всіх зразків. Це можна пояснити тим, що в даній стали підвищений вміст нікелю, який у свою чергу відноситься до групи аустенітообразующіх легуючих елементів [37], тобто розширює область існування аустеніту. Таким чином процес аустенізації протікає досить повно навіть на глибині близько двох міліметрів від поверхні зразка, а значить там стає можливим утворення мартенситу.
Низькі значення сили струму, відповідно до очікувань не дозволили отримати істотного приросту по твердості в зоні термічного впливу (зразки зі сталі 45, 40ХН2МА).
Експеримент також показав, що зі збільшенням швидкості гарту (продуктивності) максимальна глибина загартованого шару зменшується. Це пов'язано з тим, що знижується час поширення тепла в тіло гартує деталі, внаслідок чого глибокі шари не встигають прогрітися і пройти аустенізацію, необхідну для наступного мартенситного перетворення [6]. Дослідження твердості зразка зі сталі 40Х, обробленої на швидкості близько 4 см/м, виявило значний недогрів.
Впровадження результатів дослідження
У сфері поверхневого зміцнення металевих виробів плазменное вплив концентрованими джерелами енергії знаходить все більш широке застосування. Але найчастіше підходи конструкторів до проектування деталей з зносостійкої робочою поверхнею по загартуванню обмежуються вимогами щодо застосування ТВЧ, цементації або азотування.
Накопичений досвід впровадження плазмової гарту свідчить про високу економічну ефективність її використання. Особливо коли підприємство-замовник є кінцевим споживачем і комплексно здійснює зміцнення і експлуатацію виробів. Технологічно грамотне застосування плазмової гарту може істотно розширити перелік упрочняемих деталей. Так, ця технологія дозволяє термообрабативают деталі різних типорозмірів, як з відносно простою геометрією (прокатні валки, вали, колеса, бандажі, шківи тощо) в автоматичному режимі, так і поверхні з розвиненим профілем (шестерні, гравюри штампів, зірочки, шліцьові з'єднання тощо) в ручному та автом...
