160 кВт і більше, а ефективний ККД нагріву - 0,85. Плазмове обладнання по вартості і складності виготовлення цілком можна порівняти з електродуговим, відрізняється малими габаритами і високою маневреністю. Його широко застосовують для різання, наплавлення, напилення, зварювання і більш обмежено для зміцнення [5].
2. Закономірності формування структури поверхневих шарів сталей при високоенергетичному впливі
Всі методи поверхневого високоенергетичного зміцнення сталей призначені для формування загартованих шарів, що забезпечують підвищений рівень зносостійкості робочих поверхонь деталей, що знаходяться у важких умовах зовнішнього навантаження. Незважаючи на принципові відмінності використовуваного для поверхневої обробки обладнання, механізм формування зміцнюваного шару в загальному випадку однаковий [12]. Він полягає у швидкому нагріванні локального обсягу деталі до аустенітного стану і наступному відвід тепла в сусідні обсяги, що не встигли нагрітися в той період, коли джерело нагріву був включений. У зв'язку з тим, що маса нагрітого шару значно менше, ніж маса оброблюваної деталі, швидкість охолодження поверхневого шару як правило вище критичної [12]. Отже, на стадії охолодження аустеніт зазнає мартенситне перетворення.
Комплекс механічних властивостей поверхневого шару, в першу чергу твердості і показників проч?? ості, забезпечується високими значеннями швидкостей нагрівання та охолодження стали [29]. Ця обставина пояснює малий розмір мартенситних кристалів, що виникають в дрібних зернах аустеніту і відсутність явних ознак самоотпуска пересиченого твердого розчину [3]. При обробці матеріалу в його поверхневих шарах розвиваються фізико-хімічні процеси, характер яких визначається хімічним складом, температурою, часом, швидкістю нагріву і подальшого охолодження [7].
Формування високотемпературної фази в результаті нагрівання висококонцентрованими потоками енергії, на відміну від повільного нагрівання, коли перетворення перліт? аустеніт відбувається в близьких до ізотермічних умовах, через надлишок енергії, що підводиться йде в умовах безперервно підвищується від A с1 поч до A с1 кін температури [20]. Графік зміщення критичної точки зображений на малюнку 3.Следить зазначити, що аустеніт, отриманий при високошвидкісному нагріванні, відрізняється підвищеною кількістю дефектів. Велике число дефектів обумовлено спадкуванням їх з б - фази, а також додатковою освітою внаслідок посилення ефекту фазового наклепу в умовах перетворення при високій швидкості нагріву. Ступінь завершеності процесу аустенітизації для конкретного складу железоуглеродного сплаву визначається швидкістю і температурою нагріву, часом теплового впливу [20, 24], точніше часом перебування деякого об'єму нагрітого металу в діапазоні температур існування аустеніту.
Малюнок 3 - Зсув критичної точки A с1 при швидкому нагріванні сталі.
Оскільки при обробці концентрованими потоками енергії різні шари матеріалу нагріваються до різних температур, зону термічного впливу умовно можна що з ряду шарів, плавно переходять один в одного. Схема будови ЗТВ показана на малюнку 4
Перший шар - зона оплавлення, має місце при загартуванню з розплавленого стану. Зона оплавлення має стовпчасті будову з кристалами, витягнутими в напрямку тепловідведення. Основна структурна складова для среднеуглеродистой сталі - мартенсит [29]. Слід зазначити, що в міру віддалення від поверхні зміцнюваного вироби в глиб розміри кристалів мартенситу плавно змінюються. Обумовлено це тим, що температура матеріалу в різних зонах швидко нагрітого шару істотно відрізняється (не дивлячись на те, що структура в цих зонах перед охолодженням була однаковою - аустеніт).
Малюнок 4 - Схема будови ЗТВ при плазмовому зміцненні: 1 - зона оплавлення; 2- зона гарту; 3 - перехідна зона
Проте, мартенсит основного шару характеризується високою дисперсністю складових його елементів. Це обумовлено тим, що максимальна довжина кристала мартенситу відповідає розміру аустенітного зерна. Зерно аустеніту через короткочасність витримки не встигає вирости і тому мартенсит, що утворюється в його межах, є дрібнодисперсним. Крім того, при зміщенні процесу утворення аустеніту в область високих температур зменшується концентрація вуглецю, знижується стійкість зародка, отже, швидкість зародження при цьому різко збільшується, що обмежує зростання зерен [29].
Другий шар - зона гарту з твердої фази, що утворюється в інтервалі температур Тпл> Тзак> ТАс1. За глибиною шар характеризується сильною структурною неоднорідністю, так як поряд з повною загартуванням відбувається неповна гарт. У верхній межі шару, ближче до поверхні, спостерігається мартенсит і залишковий аустеніт. У нижній межі шару, ближч...
