Цементованный Напряжения остаточные

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]

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]

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]

Во многих случаях ответственные детали после цементации и термической обработки подвергают шлифованию. Шлифование может вызвать в тонких поверхностных слоях детали значительные остаточные растягивающие напряжения. Применение после шлифования обкатки роликами цементованных образцов резко улучшает распределение остаточных напряжений и повышает предел выносливости. [c.309]

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]

Некоторые режимы термообработки, способствующие уменьшению коробления цементованных зубчатых колес, могут приводить к уменьшению остаточных напряжений сжатия в поверхностном слое, т. е. к уменьшению контактной прочности. Закалка в масле из газовой цементационной печи дает наименьшие остаточные напряжения. Медленное охлаждение, повторный нагрев и закалка в масле повышают остаточные напряжения еще больше они возрастают при закалке в соляном растворе (эта закалка связана, однако, с риском образования трещин при сложной конфигурации зубчатых колес). [c.409]

При поверхностном упрочнении зубьев их прочность зависит от выбора способа окончательной механической обработки. Шлифование по всему профилю зубьев (включая выкружку) цементованных закаленных колес может значительно снизить нх долговечность (по усталости), в сравнении с шевингованием зубьев до закалки, вследствие возможности возникновения значительных остаточных растягивающих напряжений и прижогов, способствующих образованию трещин. В связи с этим шлифование но всему профилю зубьев рекомендуется для зубчатых колес с объемной закалкой и для не сильно нагруженных цементованных колес. Зубья сильно нагруженных цементованных колес (после закалки) следует шлифовать только но рабочим участкам профиля, а выкружки, во избежание ступенек, окончательно обрабатывать до закалки (с помощью червячной фрезы с усиками ). [c.55]

НО наличие остаточных напряжений, вызванных структурными превращениями и объемными изменениями при закалке. В цементованных слоях образуются более или менее значительные сжимающие напряжения, распространяющиеся на глубину, превышающую зону закалки и переходную зону. [c.257]

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]

Однако важно заметить, что максимум остаточных сжимающих напряжений в цементованных или цианированных деталях располагается не у самой поверхности, а на некоторой глубине. У самой поверхности таких деталей наблюдается спад остаточных сжимающих напряжений, а в ряде случаев даже переход их в растягивающие. На рис. 8 показаны характерные эпюры тангенциальных остаточных напряжений, полученных на цианированных кольцах диаметром 80 мм, толщиной стенки 3 мм [6]. Снижение величины сжимающих напряжений (или переход их в растяги-кГ/мм [c.257]

Указанное распределение остаточного аустенита и неблагоприятное вследствие этого снижение уровня сжимающих остаточных напряжений приводят к некоторому понижению сопротивления усталости цианированных или цементованных деталей. Следовательно применение поверхностного пластического деформирования для указанных случаев являет- [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]

Фиг. 168. Схема распределения остаточных напряжений в цементованной и закаленной стали.

Наибольший эффект дает комплексное поверхностное упрочнение путем высокочастотной закалки или цементации и наклепа путем обработки дробью или накатки роликами или чеканки. Например, при поверхностной закалке шеек коленчатых валов их подвергают чеканке или накатывают роликами в месте выхода переходного слоя с напряжениями растяжения на поверхность шейки. Шаровые опоры после высокочастотной закалки в месте выхода переходного слоя, где получаются вредные напряжения растяжения, обрабатываются дробью для перевода их в полезные напряжения сжатия. Цементованные зубчатые колеса подвергают окончательной обработке дробеструйному наклепу с целью не только очистки их поверхности от окалины, но и повышения напряжений сжатия на их поверхности до наибольшей величины. При этом остаточный аусте-нит на цементованной и закаленной поверхности шестерни превращается в мартенсит, что сильно увеличивает износостойкость но-верхности. [c.297]

Отслаивание. Материал при пластическом течении может оттесняться Б сторону от поверхности трения и после исчерпания способности к дальнейшему течению отслаиваться. В процессе течения материал наплывает на окисные пленки и теряет связь с основой. Если при линейном и точечном контакте тел напряжения по глубине слоя больше сопротивления усталости материала, то при работе образуются трещины, приводящие к чешуйчатому отделению материала. Такое явление встречается на закаленных или цементованных деталях. Дефекты металла в виде шлаковых включений, свободного цементита и т. п. и значительные растягивающие остаточные напряжения способствуют отслаиванию. [c.99]

В отличие от азотирования цементация вызывает сильную деформацию деталей, для устранения которой шлифованием приходится удалять слои толщиной 0,10 - 0,25 мм, т.е. слои с остаточными напряжениями сжатия. В результате остаточные напряжения сжатия снижаются во многих случаях формируются напряжения растяжения. В связи с этим цементованные детали после шлифования упрочняют обкаткой роликами или обдувкой дробью. Обкатку роликами применяют для поверхностного наклепа деталей цилиндрической формы, обдувку дробью (диаметром 0,6 [c.281]

Комбинированное упрочнение характеризуется высокой эффективностью, поскольку ППД дополнительно увеличивает твердость поверхностных слоев (на 10 - 20 %) и формирует в них высокие остаточные напряжения сжатия. В итоге предел выносливости цементованных деталей увеличивается в 1,5 - 2 раза. ППД эффективно также для деталей, закаленных с нагревом ТВЧ, особенно при обрыве упрочненного слоя у концентратора. [c.281]

Цементация с последующей термической обработкой повышает предел выносливости (рис. 42) и резко понижает чувствительность к концентраторам напряжений, что является следствием образования в цементованном слое благоприятных остаточных напряжений сжатия (рис. 43). [c.336]

Под действием контактных переменных напряжений может произойти и другой вид повреждений — отслаивание, т. е. отделение чешуек металла. Отслаивание возникает в том случае, когда трещина, развивающаяся в глубине металла, выходит на поверхность. Отслаивание твердого слоя наблюдается на цементованных, цианированных, азотированных и закаленных поверхностях. Разрушение происходит тем быстрее, чем больше по величине касательные напряжения. Отслаивание иногда удается ликвидировать увеличением толщины упрочненного слоя. На процесс отслаивания влияют остаточные напряжения от термообработки и напряжения, возникающие прц деформации детали. Значительное пластическое деформирование неупрочненной поверхности детали под действием контактной нагрузки также может явиться причиной отслаивания. [c.277]

Цементация с последующей термической обработкой повышает предел выносливости стальных изделий вследствие образования в поверхностном слое значительных остаточных напряжений сжатия (до 400—500 МПа) и резко понижает чувствительность к концентраторам напряжений при условии непрерывной протяженности упрочненного слоя по всей упрочняемой поверхности детали. Так, после цементации на глубину 1000 мкм, закалки и отпуска хромомикслепой стали (0,12 % С 1,3 % Сг 3,5 % Ni) предел выносливости образцов без концентраторов напряжений увеличился от 560 до 750 МНа, а при наличии надреза — от 220 до 560 МПа, Цементованная сталь обладает в1)1Сокой износостойкостью и контактной прочностью, которая достигает 2000 МПа. [c.238]

Для достижений максимальной эффективности упрочнения деталей, работающих в условиях статических и динамических нагрузок, рекомендуется содержание углерода в цементованном слое поддерживать в пределах 0,80—1,05%. В случае применения сталей с 0,27—0,34% С глубину цементованного слоя следует назначать в пределах 0,5—0,7 мм. Для цементуемых сталей, содержащих 0,17—0,24% С, глубину цементованного слоя принимают от 1,0 до 1,25 мм. При этом следует иметь в виду, что сопротивление усталости деталей машин без концентраторов напряжений при малых глубинах слоя зависит от прочности сердцевины, при больших — от прочности поверхностного слоя. В этом случае повышение глубины упрочненного слоя оказывается полезным только до 10—20%) радиуса детали. При глубине слоя меньше этих значений сопротивление усталости повышается с увеличением прочности сердцевины. При наличии на поверхности деталей концентраторов напряжений сопротивление усталости повышается с увеличением остаточных напряжений сжатия, а глубина слоя должна быть очень малой (1—2% радиуса детали). Главным фактором, вызывающим увеличение предела выносливости при химико-термических методах обработки деталей, являются остаточные напряжения, возникающие в материале детали в процессе упрочнения. При поверхностной закалке т. в. ч. главное влияние на повышение предела выносливости и долговечности оказывает изменение механических характеристик материала поверхностного слоя. В еще большей степени это относится к упрочнению наклепом. [c.302]

Образцы, обработанные шлифованием, имели при температуре 20° С предел выносливости 43,4 кгс/мм и при температуре 400° С 39,8 кгс/мм . Изменение предела выносливости при обработке резанием происходит в результате действия наклепа, остаточных напряжений, изменения микрогеометрии, структурных изменений и дефектов поверхностного слоя, характер и величина которых также зависят от метода и режимов обработки. Так, например, основным видом повреждения при грубых режимах шлифования и работе без охлаждения является прижог, который получается в виде характерных строчек. При этом снижаются твердость и микротвердость поверхности, а в поверхностном слое возникают значительные растягивающие остаточные напряжения. Дефекты, возникающие в результате шлифования цементованных образцов из стали 12Х2Н4А, снижают предел выносливости до 50 %. [c.403]

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]

Мелдалем найдено, что чем вязче смазка, тем мельче оспинки при выкрашивании мягких и среднетвёрдых поверхностей. По опытам автора, размеры оспинок зависят от гладкости поверхностей чем глаже поверхности и чем быстрее приработка приводит поверхности к нормальной гладкости, тем мельче оспинки. Образование сразу крупных раковин на твёрдых и среднетвёрдых поверхностях и отслаивание твёрдой корки, повидимому, объясняются остаточными напряжениями, возникающими при термообработке. Сталь 2и, цементованная при больших напряжениях, склонна к этим разрушениям в связи с мягкостью сердцевины. [c.252]

В закалённых с малым отпуском зубьях, особенно в зубьях с твёрдой коркой (цементованных, цианированных и азотированных), при недостаточной длительности отпуска могут быть остаточные напряжения растяжения, доходящие до 2000—2500 Kzj M. [48 . При наличии остаточного аустенита остаточные напряжения растяжения (под коркой) будут ещё большими, чем указанные выше, в результате распада аустенита (в корке) при повышенных рабочих температурах и контактных напряжениях. Поэтому в случае закалки цементованных зубчатых колёс непосредственно из цементационного ящика следует производить расчёт зубьев с учётом остаточных напряжений порядка 2500—3500 Kzj M (большие — при большем количестве остаточного аустенита после отпуска). Если зубчатые колёса подвержены действию значительных, но редких перегрузок, то некоторый процент остаточного аустенита в структуре материала поверхностного слоя является даже желательным. [c.274]

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]

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]

Повышение прочности зубьев на изгиб. Прочность цементованных зубьев в большой степени зависит от величины и знака остаточных напряжений, возникающих в твердой корке. Если серд- [c.398]

Зубчатые колеса, подвергаемые термической или химико-термической обработке после нарезания зубьев. Объемная закалка с низким отпуском без предварительного образования науглероженной корки не обеспечивает высокой твердости рабочих поверхностей зубьев и высокой вязкости их сердцевины. При поверхностной закалке т. в. ч, могут возникать значительные остаточные напряжения растяжения в поверхностном слое во избежание этого необходима тщательная экспериментальная отработка режима закалки для каждого частного случая. Цианированные и азотированные зубчатые колеса не уступают цементованным по сопротивляемости контактным напряжениям при постоянной нагрузке, но не выдерживают значительных перегрузок вследствие малой толщины твердого поверхностного слоя. Азотирование зубчатых колес обычно применяют в случаях, когда неосуществимо шлифование зубьев (например, внутренних), и поэтому необходимо уменьшать до минимума коробление зубчатых колес при термообработке. [c.408]

Положительное влияние последующего за цементацией поверхностного наклепа было отмечено также в работе [5]. На лабораторных цилиндрических образцах диаметром 6 мм из сталей 12ХНЗА и 18ХНВА было установлено, что дробеструйный наклеп после цементации приводит к дополнительному повышению предела выносливости на 20—28% (гладкие образцы) и 55—60% (надрезанные образцы), при этом очаг зарождения усталостной трещины для наклепанных образцов перемещается в подслойную область. Благоприятные изменения характера остаточной напряженности цементованного слоя, происходящие в результате наклепа дробью, обусловливают резкое снижение чувствительности цементованных образцов к надрезу. Так, предел выносливости образцов с надрезом ( = 1,54) после комбинированного упрочнения (цементации и дробеструйного наклепа) оказался равным или даже более высоким, чем предел выносливости гладких цементованных образцов без дополнительного наклепа дробью. [c.262]

Остаточный аустенит имеет меньший удельный объем, чем перлит, что ведет к образованию в цементованной и закаленной поверхности стальных деталей остаточных напряжений растяжения, понижающих их предел выносливости. Кроме того, наличие остаточного аустенита снижает твердость, предел прочности, предел выносливости и сопротивление износу цементованного слоя. [c.279]

После цементации детали подвергают термической обработке для обеспечения высокой твердости поверхности, исправления структуры перегрева и устранения карбидной сетки в цементированном слое. Закалку производят при 780-850 С с последующим отпуском при 150-200 °С. При этом происходит измельчение зерна цементированного слоя и частично зерна сердцевины. После цементации в твердом карбюризаторе в целях получения мелкозернистой структуры поверхностного слоя и сердцевины выполняют двойную закалку (рис. 10.6). В процессе первой закалки деталь нагревают выше температуры точки на 30-50 °С, в результате чего измельчается структура сердцевины и устраняется цемен-титная сетка в поверхностном слое. При второй закалке деталь нагревают выше температуры точки на 30-50 °С, вследствие чего измельчается структура цементованного слоя, обеспечивается высокая твердость. Двойная закалка способствует повышению механических свойств деталей, но увеличивает их коробление, окисление и обезуглероживание. Окончательной операцией термической обработки является низкий отпуск при 150-200 °С, уменьшающий остаточные напряжения и не снижающий твердости стали. После [c.222]

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

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]

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]

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]

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]

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]

Данные рис. 8.16 показывают, что при трении качения на поверхности цементованной стали растягивающие остаточные напряжения, полученные в результате шлифования после цементации, переходят в сжимающие при максимальных контактных напряжениях 0к = 140 кгс/мм (это составляет 70—75% предела контактной выносливости для этой стали). Переход растягивающих остаточных напряжений в сжимающие ускоряется при по-выщении контактных напряжений, и при Он = 450 кгс/мм сжимающие остаточные напряжения на поверхности после 100 циклов имеют почти такое же значение, как при Ок = 140 кгс/мм после 2,6- 10 циклов. Для достижения такой же величины остаточных напряжений при о == 700 кгс/мм достаточно 10 циклов. [c.292]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...