е до вихідного металу, поряд з мартенситом спостерігаються елементи вихідної структури: ферит в доевтектоїдних сталях і цементит в заевтектоідних [29].
Третій шар - перехідна зона, в якій метал нагрівається до температур нижче точки АС1, в якому основними структурами є структури відпустки [29].
Металографічні дослідження, проведені авторами роботи [26], показали, що мікроструктура перехідної зони залежить від вихідного стану зміцнюваного матеріалу. Залежно від режимів обробки, марки сталі, її попередньої термічної обробки перехідна зона може мати різні розміри і будову. У доевтектоїдних сталях з вихідною феррито-перлітною структурою і заевтектоідних сталях з перліто-цементитной структурою після поверхневого гарту спостерігаються ділянки надлишкових фаз (фериту і цементиту). Розміри конгломератів цих фаз в напрямку від загартованої зони до зони з вихідною структурою зростають.
Шарувату будова зміцненої зони характерно для всіх способів плазмового зміцнення. Геометричні параметри зони плазмового нагріву характеризуються шириною і глибиною зміцненого поверхневого шару, які для більшості способів залежать від параметрів режиму зміцнення (потужності плазмового струменя (дуги), дистанції зміцнення, швидкості обробки) [29].
C метою забезпечення високого рівня конструктивної міцності зміцнюваного вироби необхідно ретельно контролювати структуру не тільки загартованої, а й з перехідною зони. Змінюючи режими обробки, можна досить надійно управляти структурними параметрами основний і перехідної зони, формуючи при цьому сприятливий рівень механічних властивостей матеріалу [18, 25].
3. Особливості напруженого стану в поверхневих шарах металевих матеріалів, обумовлені нагріванням і подальшим прискореним охолодженням
Для сталевих виробів, поверхневі шари яких були зміцнені методами, заснованими на використанні джерел висококонцентрованою енергії, характерним є утворення внутрішніх напружень. Рівень цих напруг досягає високих значень, що в значній мірі визначає властивості зміцненого шару, в першу чергу тріщиностійкість [29]. Поява внутрішніх напружень обумовлено, головним чином, неоднорідним розподілом деформації за обсягом матеріалу. У процесах швидкого нагріву або охолодження металу внутрішні напруження виникають внаслідок неоднорідного розширення (стиснення) поверхневих або внутрішніх шарів. Напруги виникають також у процесі кристалізації, при деформації, при термічній обробці внаслідок неоднорідного протікання структурних перетворень за обсягом матеріалу.
При зміцненні сталей найбільший ефект у формуванні внутрішніх напружень забезпечують процеси, засновані на фазових перетвореннях, що відбуваються при різкому охолодженні металу і призводять до утворення мартенситной структури [27]. Поява мартенситу супроводжується великими внутрішніми напруженнями в кристалічній решітці, що сприяє її перебудові з об'ємно-центрованої кубічної в тетрагональную [27].
Мартенсит в порівнянні з іншими структурними складовими стали і, особливо, з аустенітом має найбільшу питому обсяг. Збільшення цього параметра є однією з основних причин виникнення при загартуванню великих внутрішніх напружень, що викликають деформацію виробів або навіть поява тріщин. У процесі росту мартенситного кристала внаслідок різниці питомих обсягів аустеніту і мартенситу в області когерентного сполучення решіток зростають пружні напруги, що, в кінцевому рахунку, призводить до пластичної деформації і утворення міжфазної межі з неврегульованим розташуванням атомів [27].
Пружна акомодація на кордоні решіток вихідної та кінцевої фаз, об'ємні зміни при виникненні з аустеніту нової менш щільної решітки, а також переміщення міжфазної межі при зростанні мартенситних кристалів призводять до виникнення дефектів, властивих структурі мартенситу. Такого роду дефекти, сконцентровані у поверхні мартенситних кристалів, є джерелами виникнення внутрішніх напружень, що поділяються на протяжні, утворені в результаті пружного вигину мартенситного кристала, і локальні, які є областями об'ємного розтягування кристалічної решітки [27].
Досвід експлуатації конструкцій різного призначення і результати численних експериментів показують, що залишкові напруги істотно впливають на надійність і довговічність техніки. Високі гартівні напруги, що у виробах, здатні привести до розтріскування виробів [28]. Тому одна з найбільш важливих завдань, що виникають при реалізації методів поверхневого гарту з використанням джерел висококонцентрованою енергії, полягає в застосуванні таких рішень, які сприяли ефективному зменшенню рівня розтягуючих внутрішніх напружень у упрочняемих виробах.
4. Технологічні варіанти плазмового зміцнення деталей
Накопичений досвід щ...
