Напряжения в слое цементованном

Для цементуемых и цианированных стальных деталей характерно наличие остаточных напряжений, вызванных структурными превращениями и объемными изменениями при закалке. В цементованных слоях образуются более или менее значительные сжимающие остаточные напряжения, распространяющиеся на глубину, превышающую зону закалки и переходную зону. При этом роль остаточных напряжений тем больше, чем больше концентрация напряжений в деталях. Однако максимум остаточных сжимающих напряжений в цементованных или цианированных деталях располагается не у самой поверхности, а на некоторой глубине. У самой поверхности таких деталей наблюдается уменьшение сжимающих напряжений, а в ряде случаев они даже переходят в растягивающие. [c.306]

Для поверхностного пластического деформирования цементованных деталей могут быть использованы методы дробеструйного наклепа и обкатка роликами. Особенно эффективен метод поверхностного наклепа цементованных или цианированных деталей, предел выносливости которых понижен в связи с последующим шлифованием. Поверхностный наклеп может быть использован для устранения полюсных разрушений цементованных зубьев зубчатых колес. Повышение предела выносливости цементованных или цианированных деталей при применении поверхностного наклепа объясняется благоприятным изменением эпюр остаточных напряжений в поверхностных слоях деталей. [c.309]

Повышение сопротивления усталости деталей от цементации объясняется не только повышением прочности (твердости) поверхностных слоев, но также и благоприятным воздействием остаточных напряжений, возникающих в цементованных слоях. При этом влияние остаточных напряжений тем больше, чем резче концентрация рабочих напряжений в деталях. [c.257]

Во многих случаях ответственные детали после цементации и термической обработки подвергают шлифованию. Шлифование может вызывать в тонких поверхностных слоях детали значительные остаточные растягивающие напряжения, в результате чего эпюры остаточных напряжений в цементованных деталях неблагоприятно изменятся. Применение последующей за шлифованием обкатки роликами цементованных образцов резко улучшает распределение остаточных напряжений и повышает усталостную прочность. [c.264]

На основании проведенных исследований и данных практики установлено, что в результате термохимических обработок (цементации или цианирования) сопротивление усталости деталей значительно повышается особенно благоприятны эти обработки для деталей с концентраторами напряжений поверхностный наклеп цементованных или цианированных деталей является средством дополнительного существенного повышения их усталостной прочности поверхностное пластическое деформирование цементованных деталей наиболее эффективно может осуществляться дробеструйным наклепом и обкаткой роликами особенно эффективен метод поверхностного наклепа цементованных или цианированных деталей, усталостная прочность которых понижена из-за грубого шлифования поверхностный наклеп может быть использован как средство устранения полюсных разрушений цементованных зубьев шестерен дополнительное повышение сопротивления усталости цементованных или цианированных деталей путем поверхностного наклепа происходит в связи с благоприятным изменением эпюр остаточных напряжений в поверхностных слоях деталей. [c.264]

Имеются данные о влиянии конструктивных, точностных и технологических факторов на качество таких деталей, соединений и узлов, как лопатки турбин, зубчатые колеса и т. д. Так, комбинирование степеней точности изготовления колес в зависимости от их эксплуатационного назначения повышает качество и долговечность передач и снижает трудоемкость их изготовления. Нельзя допускать шлифования цементованных и закаленных зубьев колес на завышенных режимах, так как это снижает изгибную усталостную прочность зубьев почти в 2 раза. Возникающие при завышенных режимах шлифования остаточные растягивающие напряжения в начальный же период работы зубчатых колес вызывают появление трещин, а затем — отслаивание поверхностных слоев материала на боковых поверхностях зубьев и выход колес из строя. Усталостную прочность колёс можно повысить применением закругленных впадин у зубьев, шлифуемых до химико-термической обработки колес. Долговечность колес повышается, если полировать фаски у профиля зубьев и вдоль их длины [30]. [c.370]

Если зубья подвергнуты поверхностной химико-термической обработке, то их напряженное состояние в значительной мере зависит от величины наведенных напряжений. В этом случае усталостные трещины зарождаются под упрочненным слоем. Эффект концентрации напряжений здесь уменьшается в связи с удалением очага разрушения от геометрического концентратора напряжений (переходной кривой). Для цементованных галтелей принимают ги 0,2 или величину устанавливают расчетной практикой независимо от значений а . [c.205]

Отпуск при высоких (до 400° С) температурах способствует более благоприятному распределению остаточных внутренних напряжений в цементованном слое. Этим объясняется тот факт, что с увеличением температуры отпуска твердость снижается, а механические свойства — предел прочности при изгибе и разрыве — повышаются. Отпуск при более высоких температурах может заменить и продолжительный отпуск для тех случаев, когда его применяют для снятия внутренних напряжений. [c.24]

При работе двигателя исходные остаточные напряжения в поверхностном слое перераспределяются. В результате износа деталей исходные остаточные растягивающие напряжения снижаются за счет уменьшения толщины хромового покрытия и увеличения остаточных напряжений сжатия в основном металле при упругопластическом деформировании. Таким образом, в поверхностном слое хромированных деталей после обработки и в процессе работы создается более сложное напряженное состояние, чем у цементованных. У хромированных деталей остаточные растягивающие напряжения сменяются на некотором расстоянии от поверхности напряжениями сжатия. [c.174]

Дробеструйный наклеп цементованной стали существенно повышает ее предел выносливости вследствие превращения в цементованном слое остаточного аустенита в мартенсит и увеличения в слое сжимающих напряжений. [c.268]

Цементация повышает предел выносливости стали. Объясняется это возникновением в слое остаточных сжимающих напряжений Б связи с неодинаковым изменением объема и сердцевины стали в процессе цементации и закалки (рис. 16). Наибольшее повышение предела выносливости достигается при цементации на небольшую глубину, когда цементованный слой приобретает после закалки мартенситную структуру с минимальным количеством остаточного аустенита, в результате чего в слое возникают максимальные сжимающие напряжения (рис. 17). [c.1012]

Иногда правке приходится подвергать уже закаленные цементованные тонкие детали. Это увеличивает напряжения в деталях и иногда приводит к образованию трещин в цементованном слое. [c.619]

При одной и той же глубине слоя у разных по толщине образцов с увеличением отношения объема слоя к объему сердцевины напряжения в стали перераспределяются остаточные сжимающие напряжения в цементованном слое уменьшаются, а растягивающие напряжения в сердцевине увеличиваются. В результате этого очаг разрушения из подкорковой зоны переносится к периферии слоя и предел выносливости стали понижается. [c.621]

Наклеп дробью цементованных изделий [30] существенно повышает предел выносливости вследствие превращения в цементованном слое остаточного аустенита в мартенсит и, следовательно, увеличения в слое сжимающих напряжений. Качественное изменение механических свойств легированной стали после цементации приведено в табл. 11. [c.621]

При работе с припуском на механическую обработку толщина наращиваемого слоя измеряется десятыми долями миллиметра, и растягивающие напряжения в слое создают значительные усилия, отрывающие его от детали. Ограничиться обработкой шкуркой при этом виде ос-таливания можно тогда, когда после зачистки не остается следов окислов и наклепа. Следы окислов выглядят в виде мелкой темной сыпи, а следы наклепа можно определить по их более светлому по сравнению с остальной поверхностью виду, причем на этих местах шкурка не оставляет рисок (царапин). Если деталь изготовлена из цементованной или закаленной стали, то ее нужно травить даже в том случае, когда поверхность ее не Имеет признаков коррозии или наклепа. [c.39]

С увеличением глубины слоя - t>046—0,20 остаточные напряжения сжатия уменьшаются, а, как следствие этого, снижается предел выносливости и очаг разрушения перемещается в цементованный слой. Чем выше твердость сердцевийы (больше в стали углерода), тем при меньшей толщине слоя снижается предел выносливости. Чрезмерное повышение твердости сердцевины (более HR 40—42) не только сильно уменьшает сжимающие напряжения в слое, но может привести к образованию растягивающих напряжений, резко снижающих усталостную прочность. [c.336]

С увеличением относительной глубины цементованного слоя сжимающие остаточные напряжения на поверхности уменьшаются, а растягивающие в сердцевине — увеличиваются. Увеличение содержания углерода в сердцевине приводит к уменьшению разницы удельных объемов структуры цементованного слоя и сердцевины и, как следствие, к снижению сжимающих напряжений в слое. [c.288]

В этих условиях первоначальная трещина усталостного разрушения образуется на границе цементованного слоя и сердцевины стали. С увеличением глубины цементованного слоя всегда повышается концентрация в нем углерода, что приводит, особенно в легированной стали, к увеличению количества остаточного аустенита в поверхностной и средней зонах слоя, в результате чего уменьшаются сжимающие напряжения в слое и очаг усталостного разрушения перемещается из подкорковой зоны внутрь или на поверхность слоя. Вследствие этого предел выносливости стали понижается но сравнению с пределом выносливости стали, цементованной на меньшую глубину. При дальнейшем увеличении глубины цементованного слоя предел выносливости почти не меняется или немного повышается (рис. 23) [29]. [c.621]

Рис, ]9. Распределение остаточных внутренних напряжений в цементованном слое стали марки 18ХГТ, Минимум на кривых на глубине 0,2—0,3 мм соответствует зоне слоя с максимальным количеством остаточного аустенита [c.102]

Цель обработки холодом — уменьшение количества остаточного аустенита для повышения твёрдости и износоустойчивости изделий из высоколегированной стали, содержащей после цементации, закалки и низкотемпературного отпуска в поверхностном цементованном слое значительные количества остаточного аустенита . После обработки холодом деталей (например, из стали 18ХНМА, 20Х2Н4А и 12Х2Н4А) обязательной операцией является низкотемпературный отпуск при 170—200° С для уничтожения внутренних напряжений. [c.479]

Поверхностной закалке подвергаются зубчатые колеса из сталей с содержанием С = 0.4- -0,5% (например, марок 40 45 50Г 40Х 40ХН и др.) твердость рабочих поверхностей 45—56. При закалке только боковых сторон зубьев, вследствие возникновения остаточных растягивающих напряжений в конечных участках закаленного слоя, падает изломная прочность, и наблюдается большой разброс величин нагрузок, лимитируемых изгибной прочностью зубьев. Поэтому такой вид термообработки приемлем в тех случаях, когда запас прочности по изгибным напряжениям весьма значителен (например, не меньше 3). При закалке отдельно каждой впадины по всему контуру удается значительно повысить изломную прочность зубьев против получающейся при объемной закалке. Величины допускаемых контактных напряжений (значения [С ]) при поверхностной закалке назначаются несколько меньшими, чем при цементации (см. табл. 21). По мере совершенствования этого вида термообработки, наблюдается повышение [Ок1 и приближение его к значению, допускаемому для цементованных зубьев. При поверхностной закалке искажения профиля малы, и необходимость шлифования зубьев может возникнуть только при требовании очень высокой точности. [c.828]

Рис, 3.47. Эпюры остаточных напряжений в цементованных слоях сталей 25Х2ГНТА (сплошные линии) и 20Х2Н4А (штриховая линия) при наклепе дробью [35] [c.128]

Отслаивания. Это явление, в основном, присуще насыщению поверхности стали углеродом и связано со слишком низкой температурой цементации, когда содержание углерода по направлению к сердцевине выравнивается очень медленно или при слишком быстром нагреве, когда содержание уд лерода очень резко снижается по мере удаления от поверхности изделия. Такие резкие переходы, а также очень крупное зерно в наружной зоне вызывают (за счет возникновения напряжений отрыва) отделение цементованного слоя от сердцевины изделия в виде отслатающейся оболочки. [c.476]

В сердцевине нарушается желательная последовательность мартенситиого превращения в сердцевине и слое. При высокой концентрации углерода (>0,35%) в сердцевине мартепситная точка снижается, вследствие чего при закалке возможно вначале мартенситное превращение в слое, а затем в сердцевине, что приводит к уменьшению остаточных напряжений сжатия на поверхности, а следовательно, и к снижению усталостной прочности. Кроме того, с повышением концентрации углерода в сердцевине снижается вязкоеть цементованной стали. В связи с этим на основе результатов экспериментальных исследований в сталях для цементации рекомендуется содержание углерода не выше 0,30%, а оптимальные значения твердости сердцевины после химико-термической обработки должны находиться в пределах HR 29—43 [26]. [c.305]

Максимально повышается пр ел выносливости при цементации на сравнительно небольшую глубину (рис. 44), когда цементованный слой имеет после закалки мартенситную структуру и в нем возникают высокие остаточнЕйе напряжения сжатия. В этом случае очаг усталостного разрушения, как правило, лежит под упрочненным слоем в районе перехода сжимающих напряжений в растягивающие. [c.336]

Величина и характер распределения остаточных напряжений в цементованной стали зависит от относительной глубины цементованного слоя (глубина слоя, отнесенная к максимальному размеру сечения), содержания углерода в сердцевине, распределения углерода по сечению цементованного слоя и структуры цементованного слоя. [c.288]

Некоторые результаты исследования остаточных напряжений в поверхностном слое цементованной стали 20Х2Н4А при трении качения и качения с постоянным проскальзыванием разного знака приведены на рис. 8.15 и 8.16. [c.292]

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]

Влияние остаточных напряжений, полученных в результате химико-термической обработки. Известны [14] результаты испытаний свободного (отделенного от сердцевины) цементованного слоя хромоникельмолибденовой стали. В несвязанном с сердцевиной слое остаточные напряжения практически отсутствуют. Испытания показали, что выносливость, слоя, при отсутствии существенных остаточных напряжений в нем, значительно меньше, чем цементованных образцов, имеющих сжимающие остаточные напряжения. Этот факт авторы объясняют действием остаточных напряжений в цементованном слое. [c.300]

Определенное значение для выносливости цементованных сталей имеет структура цементованного слоя. Так, наличие в слое значительного количества остаточного аустенита резко снижает сжимающие остаточные напряжения, а иногда даже переводит их в растягивающие. В соответствии с этим большое количество остаточного аустенита в цементованном слое снижает усталостную прочность. [c.301]

Заключительной операцией термической обработки цементованных изделий во всех случаях является низкий отпуск при температуре 160--180° С, снимающий напряжения. В результате термической обработки поверхностный слой приобретает структуру мартен-,сита или мартенсита с небольшим количеством избыточных карбидов в виде глобулей. Твердость слоя для углеродистой стали составляет HR 60—64, а для легированной стали HR 58—61 снижение твердости объясняется повышенным количеством остаточного аустенита. [c.252]

В закаленных с малым отпуском зубьях, особенно — с твердым слоем (цементованных, цпанированны х), при недостаточной длительности отпуска возможны Оост растяжения, доходящие до 2000—2500 кГ1см . При наличии остаточного аустенита эти напряжения (под твердым слоем) будут еще большими в результате распада аустенита (в твердом слое) при повышенных рабочих температурах и контактных напряжениях. Поэтому в случае закалки це-ментовацных зубчатых колес непосредственно из цементационного ящика следует производить расчет [c.108]

Уточнение расчета на нзгиб зубьев цементованных зубчатых колес. Часто разрушение цементованных зубьев от усталости начинается не в месте стыка твердого слоя и сердцевины, как принято выше при расчете, а с поверхности выкружки или в слое на некоторой глубине Д. В этом случае расчет зубьев на изгиб можно уточнить, найдя наибольшее напряжение изгиба на поверхности выкружки или на глубине А и сравнив его с допускаемым напряжением изгиба, обусловленным выносливостью твердого слоя цементованного зуба. Последняя определяется не только прочностными качествами самого твердого слоя, но и остаточными напряжениями в нем, зависящими от соотношения толщин сдоя и сердцевины, и от прочности сердцевины. Кроме того, если сердцевина зубьев из стали с высокой нрокаливаемо-стью закаливается (при большом модуле) после того, как корка уже закалилась, то рост объема металла сердцевины при закалке приведет к уменьшению сжимаюпщх напряжений в корке, и прочность зубьев уменьшится. [c.110]

В результате цементации и закалки поверхностный слой изделий состоит из мартенсита или мартенсита и мелких включений карбидов. Для снижения напряжений в поверхностном слое закаленные изделия подвергают низкотемпературному отпуску при 160—180 ""С. В результате поверхностный слой приобретает твердость HR 60—64 для углеродистых сталей и HR 58—62 для легированных сталей. Твердость сердцевины обычно не превышает HR 35—45. Твердость цементованного слоя сохраняегся до температур 210—220 С. Для повышения предела выносливости изделия после химико-термической обработки подвергают дрсбеметному наклепу. [c.127]

На рис. 120 приведены кривые исходных и образовавшихся в процессе работы остаточных напряжений в поверхностном слое цементованного поршневого пальца двигателя ША. Из рисунка видно, что в процессе работы исходные остаточные напряжения сжатия возросли от 4,0 до 12,3 10 Па. [c.173]

На рис. 121 показано изменение микротвердости в поверхност ном слое цементованного поршневого пальца двигателя ША В процессе деформирования исходная микротвердость цемен тованного поршневого пальца возросла от Я о 795 до Я50 1030 причем зона наибольших остаточных напряжений сжатия соответ ствует области наибольшей твердости. С повышением твердости поверхностного слоя повышается износостойкость поршневых пальцев. [c.174]

Рис. 124. кривые остаточных напряжений и микротвердости в поверхностном слое цементованного поршневого пальца двигателя ЗИЛ-120 [c.176]

Рис. 126. Кривые остаточных напряжений в поверхностном слое цементованной стали а — после цементации и закалки б — после удаления цементованного слоя

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]

Для получения высокой твердости рабочих поверхностей зубьев стальных зубчатых колес прибегают иногда к цианированию и азотированию. В условиях постоянной нагрузки зубья при этих видах термической обработки в отношении сопротивляемости контактным напряжениям не уступают цементованным, но вследствие малой толщины твердого поверхностного слоя они не выдерживают значительных перегрузок. Для азотированных зубчатых колес применяют сталь марки З8ХЛ1ЮА. В качестве заменителя используют сталь марки 35ХЮА. [c.682]

Фиг. 54. Остаточные напряжения в цементованном слое (И. Е. Конторович).

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...