Напряжения в слое азотированном

Начальные, исчезающие и остаточные напряжения обычно приводят к уменьшению прочности деталей. Однако умелое их использование, наоборот, дает возможность повысить прочность деталей следующими путями 1) предварительным напряжением в системе соединения тел (предварительно напряженный железобетон) 2) поверхностным наклепом (дробеструйной обработкой), при котором на поверхности детали создаются значительные напряжения сжатия, что приводит к повышению выносливости деталей 3) химико-термической обработкой (цементация, азотирование и др.), которая изменяет в верхних слоях поверхности химический состав и свойства материала 4) закалкой, при нагреве токами высокой частоты, с помощью которой в верхних слоях деталей создаются большие напряжения сжатия (для стали 700—900 Н/мм ). Все эти виды термического упрочнения дают возможность не только повысить усталостную прочность деталей, но и их износостойкость в два-три раза. [c.245]

Азотирование. Насыщение поверхности детали азотом приводит к изменению структуры и создает в поверхностном слое остаточные напряжения сжатия. В результате изменения химического состава, высокой твердости слоя и высоких остаточных напряжений в нем резко повышаются коррозионная стойкость, износостойкость и предел выносливости азотированных стальных деталей. [c.304]

При выборе режимов обработки следует иметь в виду, что с повышением количества азота в слое увеличиваются объемные изменения и остаточные напряжения, в соответствии с чем и возрастает предел выносливости азотированных деталей. Значительное увеличение глубины азотированного слоя связано с понижением остаточных напряжений сжатия в нем и может вызвать понижение предела выносливости. [c.304]

Известно большое разнообразие высокоэффективных технологических методов поверхностного упрочнения деталей машин, повышающих пределы выносливости в два-три раза и усталостную долговечность - в десятки и сотни раз. К ним относятся методы поверхностного пластического деформирования (ПГЩ), химико-термические (азотирование, цементация, цианирование), поверхностная закалка с нагрева токами высокой частоты или лучом лазера, комбинированные и др. Причинами столь высокого повышения сопротивления усталости являются остаточные сжимающие напряжения в поверхностном слое и повышение механических свойств слоя в результате обработки. Суммарный эффект упрочнения зависит от взаимного расположения эпюр остаточных и рабочих напряжений и сопротивления усталости материала по сечению детали [4, 12]. [c.140]

Повышение коррозионно-усталостной прочности деталей машин, прошедших азотирование, объясняется высоким антикоррозионным свойством азотируемого слоя и наличием остаточных напряжений сжатия в слое. [c.254]

При выборе режимов обработки и качества слоя следует иметь в виду, что с повышением количества азота в слое увеличиваются объемные изменения и остаточные напряжения, в результате чего возрастает приращение предела выносливости азотированных деталей. [c.255]

Предел усталости слоя азотированной стали повышается в результате появления в нем сжимающих остаточных напряжений. [c.405]

Наиболее эффективными средствами повышения пределов выносливости деталей в условиях коррозии являются такие методы поверхностного упрочнения, как наклеп поверхности, поверхностная закалка с нагревом т. в. ч., азотирование и др. Так, обкатка роликами или обдувка дробью повышают предел выносливости образцов из стали 45 в морской воде в 2—2,5 раза, поверхностная закалка с нагревом т. в. ч. — в 3,5 раза, кратковременное азотирование — в 2 раза [49]. Причиной столь эффективного положительного влияния указанных методов являются значительные остаточные сжимающие напряжения в поверхностном слое детали, возникающие в результате их применения, препятствующие образованию и развитию усталостных повреждений (см. табл. 3.17). [c.124]

Обладая высокой производительностью, метод поверхностной закалки в то же время мало эффективен для деталей сложной формы, для которых возможно только местное упрочнение. В местах обрыва закаленного слоя, не охватывающего галтели, выточки и другие концентраторы, возникают высокие остаточные напряжения растяжения, снижающие выносливость. Этого недостатка не наблюдается при химико-термической обработке, обеспечивающей равномерное упрочнение, более высокую выносливость и одновременно износостойкость поверхности. Поверхностные слои приобретают высокую твердость 700 - 900 HV (59 - 63 HR ) после цементации (нитроцементации) и 800 - 1000 HV после азотирования, а также высокие остаточные напряжения сжатия, смещающие очаг усталостного разрушения под поверхность. Предел выносливости гладких валов увеличивается в 1,1-2 раза, а при наличии концентраторов напряжений в 3 раза и более (см. табл. 9.11). [c.280]

Максимальный предел выносливости обнаруживается при сравнительно небольшой толщине слоя. Для деталей без концентраций напряжений рост предела выносливости наблюдается лишь при отношении толщины слоя лг к радиусу R, равном 0,1—0,2. При наличии концентраторов напряжений максимальное значение предела выносливости достигается при x/R = 0,01. При дальнейшем увеличении толщины слоя предел выносливости или не изменяется, или уменьшается (на 10—20%) вследствие снижения напряжений сжатия в слое, увеличения напряжений растяжения в сердцевине и разупрочнения сердцевины. Разрушение начинается под слоем. Чем выше температура азотирования, тем ниже абсолютное значение предела выносливости. Это связано с разупрочнением сердцевины и уменьшением остаточных напряжений сжатия. [c.341]

Влияние технологических методов поверхностного упрочнения на кор-розионно-усталостную прочность деталей. Такие методы поверхностного упрочнения, как наклеп поверхности дробью или роликом, поверхностная закалка с нагрева т. в. ч., кратковременное азотирование и т. п. — весьма эффективные средства повышения сопротивления коррозионной усталости деталей машин. Причиной повышения пределов коррозионной выносливости в этих случаях являются значительные сжимающие остаточные напряжения в поверхностном слое, возникающие в процессе обработки. В табл. 16 представлены результаты усталостных испытаний образцов из стали марки 45, прошедших различную поверхностную обработку. [c.169]

Сульфидирование повышает запас коррозионно-усталостного сопротивления стали. Положительное влияние азотирования связано с появлением сжимающих напряжений в поверхностных слоях металла. [c.598]

В поверхностном слое азотированных деталей возникают сжимающие остаточные напряжения за счет образования фаз с увеличенным удельным объемом [3]. Непосредственно под азотированным слоем напряжения становятся растягивающими. После азотирования детали дальнейшей термической обработке не подвергают и охлаждение по окончании процесса азотирования происходит медленно, поэтому тепловые остаточные напряжения в этом случае практически отсутствуют. [c.288]

Стали для зубчатых колёс, подвергающихся термообработке после нарезания зубьев. Сплошная закалка с низким отпуском является самым дешёвым видом термообработки, но не обеспечивает сочетания высокой твёрдости рабочих поверхностей зубьев и высокой вязкости их сердцевины. При поверхностной закалке токами высокой частоты могут возникать значительные остаточные напряжения, и необходима тщательная экспериментальная отработка режима закалки для каждого частного случая. Цианированные и азотированные стали не уступают цементированным в сопротивляемости контактным напряжениям при постоянной нагрузке, но не выдерживают значительных перегрузок вследствие малой толщины твёрдого поверхностного слоя. Азотирование зубчатых колёс применяется в случаях, когда неосуществимо шлифование зубьев (например, внутренних), и поэтому необходимо уменьшать до минимума коробление зубчатых колёс. [c.669]

Сжимающие остаточные напряжения в поверхностных слоях деталей образуются при цементации, азотировании и цианировании. Если при шлифовании поверхностей после химико-термической обработки не возникают остаточные напряжения (обычно растягивающие), то усталостная прочность деталей возрастает. [c.651]

Известная зависимость, согласно которой пластический момент сопротивления превышает упругий, причем тем в большей степени, чем менее выгодна форма сечения, отражает ту же закономерность. Может быть установлено определенное соотношение между отношением прочностей поверхностного слоя и сердцевины и относительной толщиной слоя. Наивыгоднейшим является совпадение эпюр Ос и стн по всему сечению. Конечно, следует учитывать влияние состояния поверхностного слоя не только на Ос, но и на Он, так как, например, методы поверхностного упрочнения (цементация, азотирование, поверхностный наклеп и т. п.) создают значительные остаточные напряжения. В тонкостенных изделиях градиент Он обычно мал, а поэтому невыгоден и большой градиент Ос- По-видимому, этим объясняется малая эффективность поверхностного упрочнения для многих тонкостенных деталей. [c.348]

На основании указанного соответствия можно было бы предположить, что ответственным за процесс азотирования является ион N2. Однако это опровергается тем, что при добавлении к азоту одного процента кислорода азотирования не происходит, хотя относительное количество ионов N2 достигает максимума (87,3%), а относительное количество ионов N1 уменьшается почти вдвое (11,5%). Кроме того, при увеличении напряжения в разряде чистого азота (см. табл. 37) возрастает количество ионов N1, но не в такой степени, в какой растет толщина нитридного слоя. Этому росту слоя больше соответствует изменение количества ионов атомарного азота, которое увеличивается с 11,3 до 21,7%. [c.115]

В результате азотирования в поверхностном слое изделий образуются напряжения сжатия, что повышает их выносливость. Азотированию для повышения усталостной прочности подвергают легированные конструкционные стали. Твердость поверхностного слоя деталей из этих сталей после азотирования равна ро Ну = 600 800. [c.205]

Растрескивание азотированного слоя может происходить при применении крупнозернистой стали,, в которой нитриды располагаются более крупными выделениями. Выкрашивание в этом случае иногда происходит по границам зёрен. Причиной выкрашивания могут также быть внутренние напряжения в азотированном слое, превосходящие прочность связи между зёрнами. [c.80]

Таким образом, любой фактор, затрудняющий сдвигообразование в поверхностных зернах металла при данном внешнем напряжении, будет вместе с тем препятствовать развитию, адсорбционных и коррозионных эффектов снижения усталостной прочности. К такого рода факторам прежде всего следует отнести остаточные сжимающие напряжения в поверхностном слое металла, созданные либо механической обработкой поверхности, либо иным путем (термическая обработка, азотирование ц т. д.). Эти напряжения, слагаясь с действующими внешними напряжениями, могут преобразовать симметричный цикл в асимметричный со средним напряжением сжатия. Циклические растягивающие напряжения при этом уменьшатся или вовсе исчезнут, что затруднит сдвигообразование в зернах и уменьшит вероятность образования микротрещин, в которых развиваются адсорбционно- и коррозионно-усталостные процессы. [c.128]

Остаточные напряжения сжатия в поверхностном слое азотированного зуба возникают вследствие того, что этот слой стремится, по мере насыщения азотом, увеличить свой объем, но этому препятствует неразрывно связанная с ним сердцевина. Достигая нередко значительной величины (для азотированных зубьев, например, по данным [64] Осж = 50 60 кг/см , эти остаточные напряжения сжатия алгебраически суммируются с напряжениями растяжения от внешней нагрузки на рабочей стороне зуба и сильно меняют картину напряженного состояния поверхностного слоя зуба (рис. 153). [c.183]

Высокая коррозионно-усталостная прочность азотированной стали объясняется следующими обстоятельствами в процессе азотирования, как и при других видах поверхностной обработки, в периферийном слое металла возникают благоприятные остаточные напряжения сжатия, которые значительно понижают чувствительность стали к концентраторам напряжения. Кроме этого, в результате азотирования сталь приобретает высокие защитные свойства в таких средах, как вода и промышленная атмосфера. В связи с последним обстоятельством метод азотирования находит себе применение во многих областях промышленности в целях защиты стали от коррозии. [c.19]

Из рассмотрения данных табл. 30 следует, что предел выносливости стали, подвергнутой комбинированной обработке, значительно (на 20 /о) повышается, оставаясь, однако, ниже, чем у образцов только азотированных (серии А-З и А-4). Таким образом, вредное влияние растягиваюн их остаточных напряжений в слое электролитического хромового покрытия может быть также устранено указанной комбинированной обработкой. [c.121]

Если же нагрев достигает 300—350° С, то появляются термические напряжения, остаточные напряжения уменьшаются. Упрочнение цементированных и азотированных сталей возможно только в узких пределах давлений, например, для азотированной стали I8X2H4BA он равен 560—700 кгс/мм . Меньшие нагрузки практически не влияют на выносливость, большие приводят к появлению треш ин в азотированном слое, Треш ины могут появляться и при завышенном числе проходов, а также при чрезмерно малой иодаче. Оптимальным является 1—2 прохода при подаче 0,1—0,15 мм/об детали. Предел выносливости повышается на 15—20%. Нагрев образцов после упрочнения до 150° С приводит к существенному перераспределению остаточных напряжений в поверхностном слое. При нагреве до 200° С эпюра напряжений почти такая же, как в азотированной стали без упрочнения [108]. [c.100]

В результате азотирования в поверхностном слое возникают остаточн1ле напряжения сжатия (рис. 37), что приводит к повышению сопротивления усталости. Увеличение длительности азотирования при постоянной температуре (520" С) [c.112]

При поверхностной закалке токами высокой частоты возникают значительные остаточные напряжения под твёрдым слоем, поэтому она не нашла пока широкого применения. Цианированные и азотированные стали не уступают цементованным в свпротивляемости контактным напряжениям при постоянной нагрузке, но не выдерживают значительных перегрузок вследствие малой толщины поверхностного слоя. Азотированные зубчатые колёса часто применяются в тех случаях, когда неосуществимо шлифование зубьев (например, внутренних) и поэтому необходимо уменьшать до минимума коробление зубчатых колёс.- Наибольшей сопротивляемостью контактным напряжениям отличаются цементованные зубчатые колёса из легированных сталей. [c.317]

Пластическая деформация после азотирования в зонах концентрации напряжений недопустима (даже если она не приводит к разрушению слоя), так как она уменьшает остаточные напряжения сжатия, поэтому правку деталей после азотирования применять не следует. Для повышения вязкости и прочности азотированного слоя, необходимых для получения хорошего сопротивления усталостным напряжениям, твердость слоя должна быть в пределах 650—700 а для повышения износостой- [c.255]

Технические характеристики. Стали пригодны для изготовления деталей, эксплуатируемых в условиях повышенных температур — до 500 °С. Для азотированных деталей характерна высокая усталостная прочность вследствие растворения азота и связанного с этим увеличения объема возникают напряжения сжатия в поверхностном слое. Азотированные поверхности имеют высокую твердость (HV900 для стали, легированной алюминием HV750 для стали 30 rMoV9), высокую износостойкость, хорошие антифрикционные свойства — последние после азотирования и шлифовки, а также повышенную коррозионную стойкость. [c.229]

В табл. 8 приведены результаты усталостных испытаний при изгибе с вращением образцов из хромоникель-молибденовой стали с резкой концентрацией напряжений (а = 3) в зависимости от глубины слоя азотирования [30]. В этом случае увеличение глубины упрочненного слоя не вызывает повышения эффекта упрочнени я. Эффект упрочнения на образцах с резкой концентрацией напряжений оказывается значительно большим, чем на гладких образцах или образцах с малыми коэффициентами концентра ции. Это подтверждается эксперимен тальными данными (рис, 63, 64) С ростом уровня концентрации напря жений эффект упрочнения резко воз растает. На рис. 64 р — радиус кривизны в месте концентрации нанрЯ [c.158]

При антикоррозионном азотировании на поверхности обрабат ываемых изделий образуется сравнительно тонкий (0,01 —0,07 мм) азотированный слой. Определение остаточных напряжений в этом слое на сравнительно толстых образцах представлялось весьма затруднительным. Поэтому для приблизительной оценки величин остаточных напряжений, возникающих в азотированном слое, были проведены следующие опыты. [c.167]

Столь большая величина благоприятных остаточных сжимающих напряжений в азотированном слое несомненно способствует повышению усталостной и коррозиснно-усталостной прочности азотированных изделий. [c.168]

Наиболее эффективным является поверхностный наклеп для высокопрочных сталей. Это в первую очередь объясняется тем, что при прочих равных условиях в результате наклепа остаточные сжимающие напряжения на поверхностном слое тем выше, чем больше статическая прочность материала. Поэтому большое распространение, особенно за последние годы, получил поверхностный наклеп после химико-термической обработки (цементации и азотирования). В этом случае удается повысить твердость поверхностного слоя (цементованного) до Я У 50—100 и резко повысить сжимающие остаточные напряжения в нем. На рис. 8.19 показано изменение пределов выносливости цементованной и азотированной сталей после обкатки роликами. На основании данных измерения остаточных напряжений во впадинах зубьев шестерен из цементованной стали и данных испытаний на усталость этих же шестерен была построена зависимость усталостной прочности при изгибе зубьев он от величины сжимающих остаточных напряжений Осж (рис. 8.20). [c.297]

Данные о прочности надрезанных образцов характеризуют уже прочность тела, а не прочность элемента. Такие методы повышения прочности деталей, как, например, создание поверхностного мягкого (с пониженным пределом текучести) слоя, являются по существу методами повышения прочности тела, так как прочность элементов внутренних зон при поверхностном смягчении не меняется, а прочность элементов поверхностных зон — даже понижается. Прочность же детали в целом (прочность тела) повышается путем достижения более благоприятного (более равномерного) распределения напряжений. Многие другие способы повышения прочности деталей не могут быть сведены к повышению прочности элементарных объемов. Так, например, упрочнение путем азотирования, цементации и поверхностного наклепа деталей, работающих при переменных нагрузках, в значительной мере сводится к созданию более благоприятного распределения напряжений. В наиболее напряженных местах детали создаются остгточные напряжения, обратные по знаку наиболее опасным рабочим напряжениям, а также, особенно в случае упрочнения наклепом, изменяются и свойства поверхностного слоя. [c.261]

В работе [171] образцы технического титана и жаропрочного титанового сплава с 6% А1 и 4% V азотировали в очищенном азоте при 980° С в течение 4—168 ч. На техническом титане азотированный слой был значительно толще, чем на сплаве, и твердость его достигла 1650 HV. Было отмечено, что значения ударной вязкости азотированного и неазотированного титана почти не отличались, в то время как у азотированного сплава они были значительно ниже. Это объяснялось наличием в сплаве азотированных зерен, расположенных под углом 45° к поверхности и распространенных на большую глубину. Являясь, по-видимому, концентраторами напряжений, они вызывали значительное падение ударной вязкости. По данным этой работы, толщина азотированного слоя на титане изменялась с увеличением выдержки по параболе и составляла после 168-Ч азотирования 0,2 мм. [c.156]

На основании испытания цементованных и азотированных образцов высказывается мнение о преимущественном влиянии сжимающих остаточных напряжений на повышение предела выносливости. Это мнение основывается на предположении о перенесении области возникновения очагов разрушения с поверхности в подслойную область и устранении бла1одаря этому влияния концентрации напряжений в поверхностном слое. [c.575]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...