ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Влияние микротвердости и упрочнения на сопротивление изнашиванию из "Долговечность двигателей Издание 2 " В поликристаллическом теле под действием внешних усилий прежде всего развивается обратимая упругая деформация. Между тем в отдельных зернах, наиболее благоприятно ориентированных по отношению к действующей силе, уже в начальной стадии деформирования появляются пластические сдвиги, в результате которых разгружаются чрезмерно нагруженные зерна и дополнительно нагружаются соседние зерна. [c.44] Если пластически деформированных зерен немного, то деформация остается обратимой и при снятии нагрузки тело принимает свое начальное состояние, поскольку основная масса зерен находилась в упруго-напряженном состоянии. Однако часть пластически деформированных зерен при этом снова деформируется. [c.44] С повышением внешней нагрузки увеличивается количество пластически деформированных зерен когда таких зерен будет много, то зерна, оставшиеся в упруго-напряженном состоянии, уже не будут в состоянии вернуть тело в исходное положение. По мере повышения напряжения в теле будут нарастать остаточные пластические деформации. [c.44] Принципиальной особенностью деформации поликристалли-ческих металлов, к которым относятся металлы деталей машин, является неоднородность ее распределения в объеме тела. Неоднородность деформации в значительной степени определяет прочность металла и характер разрушения его при приложении нагрузки. В результате неоднородности строения деформируемый поликристаллический металл делится на объемы, определяемые величиной порядка нескольких тысяч зерен. Эти объемы соединяются областями более сильной деформации, приводящей к перемещению их относительно друг друга. [c.44] В поликристаллическом теле при пластической деформации одновременно действуют по крайней мере три разновидности пластического течения периодическое неоднородное смещение групп зерен относительно соседних групп зерен, соединенных между собой областями более сильного сдвига обычный сдвиговый процесс в зернах по плоскостям скольжения, приводящий к перемещению одних частей зерен относительно других дополнительное пластическое течение в объемах зерен между действующими плоскостями скольжения, затрудненное условиями деформирования зерна — объемное сжатие. [c.44] Пластическое течение в поликристаллическом теле, состоящем нз большого количества разных по размерам и по ориентировке зерен, сопровождается дальнейшим изменением их формы и ориентировки, измельчением и даже образованием текстуры (упорядоченного расположения зерен), а также появлением остаточных деформаций, развитием внутрикристаллитных и межкристаллит-ных нарушений. Неоднородность распределения пластической деформации в теле вызывает соответствующую степень неоднородности строения. После пластической деформации степень неоднородности строения повышается. [c.45] Наклеп поверхностных слоев деталей, образующийся в процессе трения и изнашивания, определяют путем измерения микротвердости и рентгеноструктурным анализом. Твердость металла характеризуется наличием упругого сопротивления сдвигу. С повышением упрочнения поверхностного слоя деталей сопротивление сдвигу и твердость металла возрастает, а при понижении упрочнения — понижается. [c.45] В результате пластической деформации, протекающей в процессе трения и превалирующей над развивающейся при этом теплотой, поверхностный слой поликристаллического тела наклепывается, повышается предел текучести, предел прочности, сопротивление скалывающим напряжениям и возрастает твердость. [c.45] Предварительное упрочнение поверхностных слоев металла деталей механической обработкой при одних условиях трения может способствовать повышению его износостойкости, а при других может оказаться не только бесполезным, но даже содействовать повышению износа. [c.46] На рис. 24 приведены графики изменения микротвердости образцов из отожженной в вакууме и упрочненной стали 50, подвергавшихся трению о стальной диск при идентичных условиях и одинаковой исходной высоте шероховатостей [29 ]. Из графиков видно, что в процессе приработки поверхности трения приобретают определенную микротвердость, обусловленную режимом трения, причем поверхности с пониженной исходной микротвердостью дополнительно упрочнились, а с повышенной — разупрочнились. [c.46] Процесс пластического деформирования металлического тела сопровождается двумя взаимно противоположными явлениями упрочнением и разупрочнением ( отдыхом ). В зависимости от условий деформирования может превалировать то или иное явление. Упрочнение и разупрочнение взаимосвязаны и обусловливают друг друга, поэтому при одних условиях деформирования будет наблюдаться упрочнение, а при других — отдых или рекристаллизация. [c.46] При частичном разупрочнении (возврате) происходит частичное снятие наклепа и остаточных напряжений, которое осуществляется без изменения формы, размеров и ориентировки зерен. [c.46] Явление рекристаллизации заключается в возникновении новых зародышей зерен и их росте, в результате чего происходит дальнейшее снятие напряжений, уменьшение упрочнения и твердости металла. Разупрочнение сопровождается упорядочением атомной кристаллической решетки и вызывает повышение сил междуатомных связей в кристаллитах твердого тела. [c.46] Процесс отдыха является вторичным процессом. Он ведет к ликвидации вызванных деформированием нарушений решетки, исчезновению внутренних поверхностей раздела и к смыканию раскрывшихся ультрамикротрещин. Пластическая деформация понижает силы междуатомных связей в кристаллитах. [c.46] Влияние скорости деформации на сопротивление металла в формуле (17) учитывается показателем р — а/ . Изменение скорости деформации будет отражаться на сопротивлении до тех пор, пока отношение а/ будет составлять заметную величину по сравнению с величиной р. Когда отношение а/ становится исчезающе малым, дальнейшего изменения истинного сопротивления наблюдаться не будет. [c.47] С повышением температуры восстановление структуры кристалла возрастает сначала чрезвычайно медленно, а затем все быстрее и быстрее и при достаточно высоких температурах отдых успевает проходить полностью за время деформации. Чтобы ослабить действие температуры, необходимо значительно увеличить скорость деформации. Последняя оказывает небольшое влияние на величину критического скалывающего напряжения. Так, для монокристалла цинка и кадмия увеличение скорости деформирования в 200—300 раз вызывает повышение скалывающего напряжения всего на 15—20%, Критическое скалывающее напряжение этих монокристаллов в диапазоне температур от 20° С до близких к температуре плавления изменилось в три-четыре раза. Истинное сопротивление пластическому деформированию стали 10 повысилось на 48% при увеличении скорости деформации в 100 раз, а в диапазоне температур от 20 до 900° С изменилось в 7—9 раз. [c.47] При малых скоростях деформирования, когда интенсивности упрочнения и разупрочнения близки, возможность зарождения и роста новых зерен маловероятна, уменьшение упрочнения будет происходить в результате блокообразования. [c.48] В процессе пластической деформации в металлическом теле создается очень большое число дефектов строения кристаллов, на образование которых затрачивается работа и происходит поглощение энергии. Скрытая энергия деформации зависит от вида скорости и степени деформации, от структуры и химического состава металлического тела, от температуры и других факторов. [c.48] Экспериментально установлено, что как упрочнение металла, так и скрытая энергия деформации закономерно растут с увеличением степени деформации. В первый период деформации скрытая энергия быстро возрастает, затем рост ее замедляется и падает доля энергии от работы деформации. На графиках рис. 25 приведено изменение скрытой энергии в зависимости от работы деформации [18]. [c.48] Зависимость скрытой энергии от степени деформации объясняется следующим образом. На начальных стадиях пластической деформации происходит интенсивное нарастание как степени, так и количества искажений решетки и кристаллитов, уменьшается их устойчивость, а следовательно, энергия активации, необходимая для их уничтожения. [c.48] Вернуться к основной статье