Телефон :
8 (800) 555-30-54
бесплатный звонок по России
Пеностекло
Современные здания по долговечности значительно проигрывают старым (старинным) кирпичным зданиям. Единственная причина в том, что на сегодняшний день ни один утеплитель не может «жить»... Подробнее
Строительные блоки
Предлагаемые нашей компанией строительные блоки Необлок, это настоящий прорыв инновационных технологий, позволяющий сократить сроки возведения зданий, сэкономить на теплоизоляционных... Подробнее
Утеплитель
Утеплитель на основе пеностекла по технологии Необлок – это материал, который имеет низкую теплопроводность, не горюч, паропроницаем и не набирает влагу. Он легкий, но достаточно прочен,... Подробнее
 

Архив автора: IQ_stroy

Повышение хрупкости цементованного слоя

В книге В. Г. Воробьева приводятся результаты исследования В. С. Егорова, который на основании своих опытов приходит к выводу, что обработка холодом не вызывает повышения хрупкости цементованного слоя и не снижает прочностных свойств деталей. Д. А. Свешников также утверждает, что в цементованной и закаленной стали 20ХНМ обработка холодом повышает предел выносливости. Эту закономерность он связывает с изменениями в распределении остаточных напряжений в цементованном слое. В работе В. Т. Чирикова исследовалось влияние обработки холодом на свойства цементованной и термически обработанной стали 18ХНМА. Было показано, что обработка холодом повышает твердость цементованного слоя и мало влияет на сопротивление изгибу и ударную вязкость.

Многие другие исследователи рекомендуют обработку холодом, исходя из того, что она повышает твердость и износостойкость, не принимая во внимание влияния этой операции на другие свойства цементованной стали.

Между тем есть много исследователей, которые считают, что обработка холодом отрицательно влияет на прочностные свойства, ударную вязкость и другие показатели механических свойств. Например, в работе В. Д. Садовского и других производилось испытание цементованных сталей и сталей, имитирующих цементованный слой, методом ударного скручивания. Было установлено, что обработка холодом образцов, закаленных с повышенных температур, очень сильно снижает ударную вязкость. Резкое снижение ударной вязкости наблюдалось не только при применении обработки холодом как окончательной операции, но и при обработке холодом как предварительной операции, после которой производился высокий отпуск и нормальная закалка. Необратимое ухудшение свойств стали при обработке холодом по предположению авторов работы может быть связано с образованием микротрещин.

Износостойкость цементованного слоя

Таким образом, наличие в структуре остаточного аустенита вызывает уменьшение износостойкости цементованного слоя. При большом количестве остаточного аустенита обработка холодом, резко повышая твердость, не обеспечивает достаточно высокой износостойкости. При этом сильно повышается хрупкость стали, поэтому нельзя рекомендовать такой режим термической обработки для деталей ответственного назначения, подвергающихся цементации. Обработку холодом можно применять для деталей с небольшим количеством остаточного аустенита с целью повышения износостойкости. Хрупкость цементованного слоя повышается и в этом случае, но не столь значительно, как при обработке деталей, закаленных от температуры цементации. Для деталей из стали 20Х2Н4А при применении высокого отпуска перед закалкой достаточная износостойкость обеспечивается и без обработки холодом.

В сталях 80ХНЗ, 125ХН2 и 125ХН при повышении температуры закалки износостойкость и твердость не изменяются или изменяются мало, а сопротивление изгибу понижается. Немного понижается и ударная вязкость. Высокий отпуск в этих сталях эффекта не дает. Степень износа, твердость, сопротивление изгибу и ударная вязкость получаются одинаковыми при термической обработке по режимам 1 я 2. Некоторое повышение сопротивления изгибу и ударной вязкости, наблюдаемое в стали 50ХНЗ при закалке от температуры выше 800° С, существенного значение не имеет, так как абсолютные величины этих характеристик для данной стали достаточно высокие.

Таким образом, применение высокого отпуска перед закалкой для цементуемых сталей типа 20ХНЗ и менее легированных сталей нецелесообразно. При обработке холодом твердость и износостойкость повышаются у сталей 80ХНЗ, 125ХН2 и остаются постоянными у стали 50ХН13. Сопротивление изгибу понижается у сталей 80ХНЗ и 125ХН2, а у сталей 50ХНЗ и 125ХН оно не изменяется. При обработке холодом у всех сталей снижается ударная вязкость.

Содержание хрома и углерода

Приведенные данные показывают, что содержание хрома и углерода в твердом растворе цементованного слоя стали 20Х2Н4А определяется количеством карбидов, образующихся при цементации при последующем охлаждении. Химический состав карбидов от скорости охлаждения не зависит.

Результаты, полученные для стали 20Х2Н4А, можно отнести и к другим сталям. В сталях, легированных менее, чем сталь 20Х2Н4А, не получается столь неоднородной структуры после цементации, меньше образуется остаточного аустенита, но обеднение твердого раствора углеродом и карбидообразующими элементами в результате карбидообразования при цементации, а также при замедленном охлаждении после цементации, может иметь место. При милой скорости охлаждения после цементации также может выделиться карбидная сетка, для разрушения которой приходится применять нормализацию.

При цементации более легированных сталей, например стили 18Х2Н4МА, скоростьохлаждения после цементации будет меньше влиять на структуру цементованного слоя, так как в этой стали превращение Аг отсутствует, и поэтому при любой скорости охлаждения не образуется перлита, сорбита и троостита. В цементованном слое стали ІНХ2Н4МА может образоваться карбидная сетка и может протекать промежуточное и мартенситное превращение.

ХАРАКТЕРИСТИКА РАЗЛИЧНЫХ ВИДОВ РАЗРУШЕНИЯ ЦЕМЕНТОВАННЫХ ДЕТАЛЕЙ В ПРОЦЕССЕ ИХ ЭКСПЛУАТАЦИИ

Долговечность деталей машин зависит от совершенства конструкции, правильности выбора материала, качества механической и термической обработки, качества сборки узлов, условий эксплуатации и других факторов. При конструировании детали должны быть учтены не только условия ее работы и испытываемые ею нагрузки в процессе эксплуатации, но и поведение детали при химико-термической и термической обработке. Например, отсутствие галтелей и недостаточные радиусы закруглений у основания зубьев зубчатого колеса ослабляют его прочность. Отсутствие закруглений на торцах зубьев может ч/привести в процессе цементации к получению повышенной концентрации углерода на ребрах зубьев и к образованию сколов.

При выборе стали, кроме механических свойств и. прокаливаемости, необходимо учитывать ее технологичность и стоимость. Сталь не должна быть склонной к получению при цементации повышенной концентрации углерода в поверхностной зоне, к повышенной деформации и к перегреву. Способность сохранять мелкозернистое строение особенно необходима для деталей, подвергаемых цементации при высоких температурах, и для деталей, закаливаемых с цементационного нагрева. Желательно, чтобы для изготовления деталей из выбранной стали не требовалось бы сложного технологического процесса термической обработки, чтобы сталь хорошо обрабатывалась резанием, не была склонной к образованию трещин при шлифовании, не содержала дорогостоящих и дефицитных элементов или содержала их мало.

Светлые и темные площадки

Для выявления макроструктуры производили травление перегретых образцов в царской водке. Образцы непосредственно после перегрева в макроструктуре имеют четко выраженные светлые и темные площадки с селективным блеском. Эти площадки по размерам и форме соответствуют исходным зернам аустенита, получившимся при перегреве. В стали плавки 1, имевшей крупное нафталинистое и камневидное строение в изломе, зерна очень крупные — средняя площадь их поперечного сечения составляет 12 мм2, а в плавке 2 она равна 2 мм2. После цементации и термической обработки крупнозернистое строение в макроструктуре сохранялось, но площадки с селективным блеском как в ядре, так и в цементованном слое стали менее четкими и более мелкими.

При исследовании микроструктуры цементованного слоя обращали внимание главным образом на величину карбидной сетки. На рис. 87 приведены микроструктуры наружной зоны цементованного слоя после высокого отпуска. При повторных нагревах для термической обработки текстура в объемах бывшего первичного аустенитного зерна расстраивается, единообразие в строении псевдозерен нарушается, что ведет к их упрочнению. Границы бывших зерен аустенита окажутся слабее конгломерата зерен внутри этих границ и разрушение пройдет по границам первичных аустенитных зерен, что даст камневидное строение в изломе.