Влияние температуры нагрева на склонность обрабатываемого материала к упрочнению

Страницы: 1 2 3

В машиностроении широко используют стали, обладающие высокой склонностью к упрочнению под воздействием контактных напряжений. К ним относятся, например, метастабильные аустенитные стали.

Высокие эксплуатационные свойства этих сталей — стойкость против абразивного истирания, кавитационного разрушения, коррозии обеспечивается в результате пластической деформации и фазовых превращений — упрочнения рабочих поверхностей деталей под действием нагрузок. Склонность к упрочнению объясняется прежде всего строением кристаллической решетки. Известно, что пластичность материала определяется числом возможных направлений скольжения.

Если кристаллы сталей ферритно-перлитной группы имеют решетку пространственно центрированного куба с восемью направлениями скольжения, то кристаллы сталей аустенитного класса имеют форму гранецентрированного куба с двенадцатью возможными плоскостями скольжения. Вследствие этого аустенитные стали более пластичны, отличаются относительно низким пределом текучести и при том же пределе прочности обладают большей склонностью к упрочнению материала.

При одинаковой степени пластического сжатия, твердость (НВ) повысилась: для стали 45 от 180 до 250, для стали Г13Л от 180 до 500, для стали 12Х8Н9Т от 150 до 300. Для метастабильных аустенитных сталей характерны фазовые превращения, т. е. превращение части γ-фазы (аустенит) в более твердую α-фазу (мартенсит), возникающие в результате контактных напряжений. Вот почему упрочняющиеся стали типа Г13Л широко используют для изготовления деталей машин, подвергающихся значительному ударно-абразивному воздействию (конуса дробилок, ковши экскаваторов и др.), а хромомарганцевые стали типа 30Х10Г10 —для деталей машин, подвергающихся кавитационному воздействию (лопатки турбин, лопасти насосов).

Склонность к упрочнению этих сталей является одновременно и основным источником затруднений при механической обработке резанием, обрабатываемость их в 3—4 раза ниже, чем обычных сталей. Относительно высокая склонность к упрочнению группы аустенитных сталей была подтверждена в опытах, проведенных авторами. Для сравнения была принята сталь 45.

Химический состав и исходные механические свойства рассматриваемых сталей приведены в табл. 10 и 11.

В исходном состоянии при температуре 20° С рассматриваемые стали мало различаются по пределу прочности и твердости. Сталь 30Х10Г10 уступает стали 45 в пластичности и ударной вязкости, а сталям 12Х18Н9Т и Г13Л — в ударной вязкости.

Для оценки склонности рассматриваемых сталей к упрочнению под влиянием контактных напряжений и температуры опыты проводились при статическом и динамическом нагружениях для холодных и нагретых образцов. Предварительно все образцы были термообработаны на аустенит.

Исследования при статическом нагружении проводились на прессе Бринелля шариком диаметром 5 мм под нагрузкой 750, кгс. Динамическое нагружение производилось методом сосредоточенного удара в специальном приспособлении. Упрочнение изучалось на металлографических шлифах и оценивалось по изменению микротвердости, измеренной на приборе ПМТ-3.