Термомеханические процессы в поверхностном слое

Термомеханические процессы в поверхностном слое [c.14]

Большинство машин и аппаратов в процессе эксплуатации находится под одновременным воздействием циклически изменяющихся нагрузок и различных коррозионных сред, что обусловливает коррозионно-усталостное разрушение металла. Почти все методы, направленные на повышение сопротивления сплавов одновременному воздействию коррозионных сред и циклических напряжений (термическая и термомеханическая обработка, рафинирование, легирование, пластическая деформация, диффузионное насыщение, нанесение гальванических покрытий и т. д.), основаны на изменении структурно-напряженного состояния металла в объеме или в поверхностных слоях. [c.21]

Формирование поверхностного слоя деталей в процессе обработки резанием зависит от многих факторов и является сложным процессом, определяемым параллельно действующими механизмами упрочнения и разупрочнения в результате происходящих в поверхностном слое пластических деформаций и воздействия теплового потока. Как было показано, при использовании режущих инструментов с покрытием уменьшается термомеханическая напряженность процесса резания. Уменьшается также интенсивность теплового потока в направлении обработанной поверхности детали. Это приводит к снижению уровня остаточных напряжений, степени наклепа, а также к уменьшению вероятности структурно-фазовых превращений обрабатываемой поверхности детали. [c.126]

Проявлению структурных и фазовых изменений способствуют термомеханические процессы, которые наиболее интенсивно воздействуют на поверхностные слои, контактирующие с расплавом припоя, поскольку здесь первоначально возникают растягивающие напряжения и величина их в поверхностном слое больше, чем в теле зерна. Напряжения, как известно, интенсифицируют процессы структурных и фазовых превращений. [c.457]

Наиболее часто на производстве встречаются случаи, когда изменение конструкции из-за применения прогрессивных технологических процессов носит более узкий, частный характер. Тем не менее они могут дать весьма существенный эффект. В это направление, в первую очередь, следует включить практически все методы так называемой упрочняющей технологии термомеханическая обработка, виброгалтовка, обдувка дробью, обработка роликами, упрочнение взрывом, химикотермическая обработка поверхностных слоев, нанесение износостойких покрытий гальваническим путем, напылением, наплавкой и т. д. Применение указанных методов вызывает либо изменение химического состава детали или ее поверхностных слоев, либо изменение физико-механических свойств материала. Обычно эти изменения в той или иной мере регламентируются чертежом детали или ТУ. Перечисленные выше направления не охватывают, конечно, все стороны воздействия технологии на показатели надежности и долговечности изделий. Однако проведенный анализ, по-видимому, может быть полезным при оценке возможностей отдельных методов повышения качества продукции. [c.189]

При электроконтактном нагреве нельзя не учитывать исходной структуры (дисперсности) и химического состава закаливаемой стали. Мелкозернистая структура одного и того же металла, обладая большей суммарной поверхностью раздела, является менее электропроводной. Исследования показывают значительное повышение электропроводности закаленной стали и., мере увеличения температуры отпуска, что связано с понижением дисперсности ее структуры. Отдельные составляющие структуры поликристаллов, как, например, перлит, феррит и цементит, также обладают различным сопротивлением прохождению тока. Наибольшее сжатие силового потока, а также и наиболее высокая температура возникают по границам включений или пор. Это обстоятельство имеет важное практическое значение для обработки поверхностных слоев, образованных при восстановлении деталей наплавкой и металлизацией, содержащих много пор и других объемных дефектов. При расчетах предусмотрено использование среднего сопротивления электрической цепи. В действительности составляющие структуры поликристалла можно представить как параллельные проводники, имеющие различные сопротивления. Однако следует иметь в виду, что каждый повер.хностный микроучасток в процессе обработки подвергается нескольким термомеханическим воздействиям, что способствует некоторому выравниванию температуры. [c.20]

Предварительное упрочнение механическим, термическим или термомеханическим путем и последующее дополнительное наклепывание поверхностного слоя металла в процессе изнашивания оказывает весьма существенное влияние на износостойкость деталей машин. [c.93]

В процессе приработки решающее значение имеет пластическая деформация поверхностных слоев, развитие которой на поверхностях фения облегчается термомеханическими факторами. При прохождении приработки поверхностная пластическая деформация сопровождается интенсивным изнашиванием. В результате этих процессов, как показала И.Г. Горячева [13], увеличивается контурная и фактическая площади контактирования, и, как определил И.В. Крагельский [26], устанавливается для данных условий работы и материалов оптимальная шероховатость, независимая от первоначальной. Скорость прохождения приработки и полнота ее завершения во многом определяются материалами трибосистемы и их способностью к совместимости. [c.311]

Выбор способа удаления поверхностного дефектного слоя (табл. 1, варианты 5—8) и термомеханического режима отрезки заготовок из легированных сталей тесно связан с возможностью и технико-экономической обоснованностью отжига прутков большого диаметра после прокатки, который удлиняет технологический цикл, а при применении полугорячей штамповки Может быть исключен. Процессы формоизменения при холодной объемной штамповке, особенно простые процессы выдавливания, характеризуются значительным гидростатическим давлением сжатия, а соответственно большими величинами относительного давления р и накопленной деформации 8,. Поэтому при холодной объемной штамповке заготовок из углеродистых и низколегированных сталей первым и иногда единственным критерием, технологической деформируемости при выдавливании и закрытой высадке является сопротивление деформированию. Рекомендуемая деформация при штамповке заготовок нз сталей на прессах приведена в табл. 2. Рекомендации даны применительно к типовым конструкциям штампов и деталям средних размеров D — 104-50 мм, LiD от 1 до 3 hid от 0,5 до 2,5. С увеличением номера Группы и подгруппы в табл. 2 технологическая деформируемость заготовок уменьшается. [c.108]

Необходимо также помнить и о влиянии поверхностного слоя. В большинстве случаев термическая усталость приводит к образованию трещин, начинающихся в поверхностном слое материала. Большое значение здесь имеет как шероховатость самой поверхности. Так и технологический процесс, формирующий окончательный вид детали. При коррозионном воздействии среды надйе. надрезов, оставшихся после механической обработки, образуются зародыши трещин. Исследования, касающиеся создания благоприятного состояния внутренних напряжений в поверхностном слое, например, с помощью обкатки, не подтвердили их положительного влияния из-за процессов возврата и рекристаллизации структуры. Более целесообразным кажется применение термомеханической обработки, которая существенно изменяет прочностные показатели. Повышение сопротивления термической усталости было достигнуто путем введения в поверхностный слой хрома с помощью диффузионного хромирования [111, 121] или нитроцианирования [121]. Продолжаются,, работы по внедрению других легирующих элементов в поверхностный слой, например бора. [c.88]

Детали, закаленные на мартенсит, упрочняют обработкой на белый слой точением твердосплавными резцами с большим отрицательным передним углом (до 45°) без смазочно-охлаждающих жидкостей при скорости резания 60 — 80 м/мин. Поверхностный слой при этом подвергается своего рода термомеханической обработке, представляющей собой совмещение процессов высокотемпературной деформации и вторичной закалки. На поверхности образуется светлая нетравящаяся корка толщиной 0,1—0,2 мм, обладающая высокой твердостью НУ 1000—1300 При исходной твердости материала НУ 600—700) и состоящая из мелкозернистого (размер зерна 0,05—0,1 мкм) тонкоигольчатого мартенсита втюричной закалки с высокодисперсными карбидными включениями. В зоне белого слоя возникают чрезвычайно высокие сжимающие напряжения (до 500 кгс/мм ), обусловливающие резкое повыщение циклической прочности. Усталостно-коррозионная стойкость повышается примерно в 10 раз п6 сравнению с исходной. Хорошие результаты получаются только йрн условии сплошности белого слоя. В противном случае на участках разрыва слоя возникают скачки напряжений, снижаюНтие циклическую прочность. Чистовую обработку белого слоя производят микрошлифованием, полированием и суперфинишированием. [c.323]

С точки зрения металловедения, процессы ЭМО можно отнести к особому типу поверхностной термомеханической обработки (ТМО). Принципиальное отличие от ТМО состоит в том, что этот процесс, как правило, относится к упрочняюще-отде-лочной обработке. К особенностям теплообразования и термических процессов следует отнести наличие двух основных источников теплоты, создаваемых электрическим током и трением локальный нагрев, сопровождающийся действием значительных давлений термический цикл (нагрев, выдержка и охлаждение) весьма кратковременный и измеряется долями секунды высокая скорость охлаждения определяется интенсивным отводом теплоты вовнутрь детали. Эти отличия обусловливают получение особой мелкодисперсной и твердой структуры поверхностного слоя, обладающего высокими физико-механическими и эксплуатационными свойствами. [c.6]

Увеличение остаточного аустенита при увеличении массовой доли углерода согласуется с выводами А. П. Гуляева [16]. Однако при обычной закалке в сталях с массовой долей углерода меньше 0,6% количество остаточного аустенита 2... 3%, а в сталях с массовой долей углерода 1% — 7... 17%. Такое различие следует объяснять особенностями термомеханических процессов при ЭМО, обусловленных скоростным нагревом и охлаждением в сочетании с высоким контактным давлением. По всей видимости эти условия не только способствуют измельчению структуры и замедляют рост аустенитного зерна, но сдерживают превращение. Надо полагать, что по мере углубления от поверхности количество остаточного аустенита в светлом слое будет уменьшаться. Это подтверждается исследованиями упрочненной ЭМО стали 40Х, где остаточный аустенит на глубине 0,1 мм не обнаружен. Последнее можно объяснить уменьшением давления в лежащих ниже слоях поверхностного слоя. Невольно возникает вопрос, почему светлый слой, включающий больщое количество остаточного аустенита (до 35% в стали У10), имеет твердость значительно выше, чем при обычной закалке. Это, по-видимому, можно объяснить более высокой дисперсностью структуры, выделе-ш/,мпа нием твердых карбидов, а также высокой наклепанностью самого аустенита. [c.32]

Наряду с конструктивными методами снижения нолп1нальных и местных напряжений существует обширный арсенал технологических способов упрочнения элементов машин (табл. 12). Наиболее распространенной является закалка деталей машин. Она обеспечивает общее упрочнение деталей, повышение их износостойкости, надежности прессовых соединений. В частности, ее разновидность — сорбитизацию — процесс с образованием структуры сорбита, эффективно используют для упрочнения крановых колес. В части увеличения усталостной прочности и износостойкости эффективны также поверхностная закалка, химико-термическая обработка, пластическое деформирование (наклеп) поверхностей и термомеханическая обработка (ТМО). Два первых процесса имеют ряд общих особенностей а) упрочнению подвергается неглубокий поверхностный слой 1материала деталей, а глубинные слон не претерпевают существенных превращений, благодаря чему металл сердцевины остается вязким, что обеспечивает высокую несущую способность детали при ударных нагрузках б) в упрочненном поверхностном слое возникают значительные сжимающие остаточные напряжения, что ослабляет влияние концентрации напряжений от внешней нагрузки и повышает сопротивление детали усталостному разрушению. [c.51]

Учитывая эти обстоятельства, целесообразно при ремонте рельсов сохранять сформировавшийся их поперечный профиль, убирая при этом вредный дефектный поверхностный слой. Обеспечить это могуг так называемые упругие технологии (иглофрезеро-вание, лепестковое шлифование). Вследствие упругих деформаций рабочих элементов инструмента (проволочек и лепестков) при опре-де.тенном сохранении жёсткости они позволяют снимать поверхностный дефектный слой и сохранять сформировавшийся поперечный профиль. Это приводит к необходимости целенаправленной разработки инструмента с определенной упругостью его рабочих элементов, Одновременно на поворотных участках в результате большого силового и температурного воздействия на боковые поверхности головки рельса от реборды колеса происходит их быстрый износ (практически срезание), что приводит к необходимости быстрой их замены. Для избежания этого вредного явления эти воздействия сил и температур на боковые поверхности рельс на этих участках дорог целесообразно из эксплуатации перенести в технологический процесс с увеличением температурного и уменьшением силового воздействия. Это позволяют обеспечить термомеханическая или электромеханическая обработка. [c.442]

Явления износа, ограничивающие сроки эксплуатации машин, возникают в процессе взаимодействия поверхностей при трении и развиваются в тончайших поверхностных слоях металла глу-биной в тысячные, сотые и (очень редко) десятые доли миллиметра. Поэтому при решении проблемы повышения износостойкости машин и их наиболее ответственных сборочных единиц и деталей значительное внимание уделяется различным методам упрочнения поверхностных слоев и, в частности, термической и химико-термической обработке закалке с помощью нагрева индукционными токами высокой и низкой частоты, термомеханической обработке, насыщению поверхностей деталей азотом, кремнием, алюминием, хромом и некоторыми другими элементами. В результате этих процессов износостойкость деталей повышается в десятки раз. .> [c.3]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...