м деформуванням роликами, кульками, алмазами. Фізичний стан поверхневого шару деталей в технології зміцнення найбільш часто характеризується параметрами структури і фазового складу. Структура - це характеристика металу, що залежить від методів вивчення його будови.
Виділяють такі типи структур:
кристалічна;
субструктура;
мікроструктура;
макроструктура.
Кристалічна структура. Метали являють собою кристали з тривимірною періодичністю. Основою кристалічної структури є тривимірна решітка, в просторі якої розташовуються атоми. Залежно від характеру розташування атомів в кристалічній решітці структури чистих металів поділяються на декілька типів. У реальному металі кристалічна структура має безліч дефектів, які в значній мірі визначають його властивості. Сукупність дефектів решітки та їх просторовий розподіл в кристалі називається Субструктура. Тут кристали можуть 5образовивать більш великі фрагменти - кристаліти, блоки, зерна, фрагменти, полігони. Розмір субмікрозерна: 10-2? 10-5 см.
Мікроструктура - це структура, що визначається за допомогою металографічних мікроскопів. Цей аналіз дозволяє визначити наявність, кількість і форму структурних складових сплаву. Розмір субзерна: 10-3? 10-4 см. [2].
Макроструктура - це структура, яка визначається неозброєним оком або при невеликих збільшеннях. За допомогою макроаналізу визначають тріщини, неметалеві включення, домішки та ін. Фізичний стан характеризується числом і концентрацією фаз, розподілом фаз по поверхневому шару, обсягом сплаву та ін. Дослідження фізичного стану здійснюється експериментальними методами фізики твердого тіла: дифракційними і мікроскопічними. Хімічний склад характеризується елементним складом сплаву і фаз, концентрацією елементів в обсязі фаз, сплаву та ін. Дослідження хімічного складу поверхневого шару дозволяють оцінити адсорбцію з навколишнього середовища молекул і атомів органічних і неорганічних речовин, дифузійні процеси, процеси окислення та інші, що відбуваються при обробці металів.
Малюнок 2. Типи кристалічної структури: а - об'ємно-центрована кубічна; б - гранецентрированная кубічна; в - гексагонально-щільноупакована
Механічне стан металу визначається параметрами: - опором деформуванню:
межу пружності, межа пропорційності, межа плинності, межа міцності, твердість та ін.;
пластичністю: відносне подовження, відносне звуження, ударна в'язкість і інші, встановлювані спеціальними випробуваннями зразків. [2].
Наприклад, у процесі пластичної деформації, яка завжди супроводжує механічну обробку, всі характеристики механічного стану поверхневого шару змінюються: показники опору деформації збільшуються, а показники пластичності зменшуються.
Це явище називають деформаційним зміцненням.
В інженерній практиці деформаційне зміцнення поверхневого шару визначають виміром твердості Н або мікротвердості. Для цього твердість вимірюють на поверхні металу і всередині металу (за допомогою пошарового травлення). У результаті встановлюють товщину зміцненого шару hH і ступінь деформаційного зміцнення? н:? н=(Нобре-Ніскі)/Нісько, де Нобре і Ніскі - відповідно твердість (мікротвердість) металу після і до обробки. Важливою характеристикою стану поверхневого шару є залишкові напруги. Залишкові напруження - це пружні напруги, які залишилися в деталі після обробки. [1].
У залежності від обсягу тіла, в яких розраховують залишкові напруги, вони умовно поділяються на залишкові напруги:
першого роду, врівноважені в макрооб'ємів тіла;
другого роду, врівноважені в межах розміру зерен;
третього роду, врівноважені в межах декількох міжатомних відстаней.
Залежно від характеру та інтенсивності фізико-механічних процесів, що відбуваються при обробці, залишкові напруги можуть мати різний знак:
(+) - розтягування;
(-) - стискання.
Умова рівноваги вимагає, щоб в обсязі деталі сума проекцій всіх сил дорівнювала нулю. Тому в деталі є область зі стискується і розтягується залишковими напруженнями.
В інженерній практиці залишкові напруги першого роду прийнято представляти у вигляді проекції на осі заданої системи координат. Наприклад, для тіла обертання використовують поняття осьових? про х, окружних (тангенціальних)? про т і радіальних? про r залишкових напруг. Узагальнено можна сказати, що залишкові напруги першого роду є результат нерівномірних пластичних деформацій різних верств деталі (викривлення деталі). Залишкові н...
