Как показали проведенные методом ПЭМ исследования, ферритные зерна во всех образцах присутствуют во фрагментированном состоянии, причем в обр. № 3.3 фрагментация выражена наиболее сильно.
Механо-термическое воздействие, проводящееся при изготовлении изделия на всех стадиях, привело: 1) к серьезным изменениям в морфологии цементита; 2) к его формоизменению; 3) к распределению цементита внутри образца. Из двух морфологических типов цементита (цементитных пластин внутри перлитных зерен и крупных частиц цементита по границам α-зерен) первый пластически деформируется скользящими дислокациями относительно легко, в то время как последние часто испытывают только упругую деформацию. В результате этого в крупных частицах накапливаются значительные упругие напряжения. Последний этап эволюции цементитной пластины заключается в формировании разориентированной квазиполосовой субструктуры. Внутри полос присутствуют лишь наноразмерные частицы карбида железа Fe4C.
На второй стадии изготовления изделия (обр. № 3.2) фрагментация охватывает весь объем материала. Объемная доля пластинчатого перлита уменьшается, а глобулярного перлита незначительно увеличивается. Резко уменьшается объемная доля смешанного перлита. Появляется в массовом количестве распавшийся перлит. По-видимому, данная обработка детали привела к резкой активизации второго процесса разрушения цементита - растворения. Сравнение данных, представленных на рис. 3, показывает, что внутренние напряжения во всех морфологических составляющих стали уменьшаются по мере изготовления изделия. Средняя по материалу скалярная плотность дислокаций р постепенно уменьшается при переходе от одной стадии изготовления изделия к другому. Время задержки поверхностных акустических волн (ПАВ) - ΔR изменялось по мере изготовления изделия от 75 нc после чернового режима (обр. № 3.1) до 30 нc после чистовой обработки (рис. 3)
Выводы.
Исследованные заготовки из стали 35ХГС в состоянии поставки имеют градиентную структуру. Внутренние напряжения снижаются от наружной поверхности в глубину изделия (до 1,5 мм). К поверхности возрастает избыточная плотность дислокаций р±, в то время как скалярная плотность дислокаций р почти постоянна. Поверхностный слой исследованной заготовки имеет полностью фрагментированную структуру. На границах фрагментов присутствуют мелкие (~10 нм) наночастицы карбидной фазы - цементита. Время задержки ПАВ - ΔR изменялось от 90 до 100 нc на поверхности заготовки и достигало 20 нc в глубине (1,5 мм от поверхности). Механо-термическое воздействие приводит к серьезным изменениям в морфологии цементита, его формоизменению, содержанию и распределению внутри образца. Показано, что в ходе разрушения цементита происходит не только изменение морфологии, но меняется и тип фазы, его стехиометрия и кристаллическая решетка. Амплитуда внутренних полей напряжений после получистовой и чистовой обработок варьируется в интервале от 550 МПа 400 МПа до 450-550 МПа. На последней стадии изготовления изделия σл ≈σлок, причем и в феррите, и в перлите, эти значения практически оказываются одинаковыми. Время задержки ПАВ - ΔR изменялось по мере изготовления изделия от 70 нc на поверхности заготовки после получистовой обработки до 55 нc после чистовой обработки и до 80 нc в готовой детали.
После ряда исследований был выбран оптимальный режим механо-термической обработки, при котором на поверхности изделия формируется такое структурно-фазовое состояние, при котором достигается минимальный уровень внутренних полей напряжений до 250-300 МПа. Время задержки ПАВ - ΔR при изготовлении изделия изменялось от 75-30 нc. Установлено, что время задержки ПАВ является одним из наиболее чувствительных параметров выявления структурных несовершенств в стали 35ХГС после механо-термического воздействия. Показано наибольшее влияние локальных полей внутренних напряжений, возникающих в стали 35ХГС, на характер изменения времени задержки ПАВ.
1. Суслов А.Г. Инженерия поверхности деталей - резерв в повышении конкурентоспособности машин // Инженерия поверхности. Приложение к журналу «Справочник. Инженерный журнал». - М.: Машиностроение, 2001. - №4. - С. 3-9.
2. Смирнов А. Н., Козлов Э. В. Субструктура, внутренние поля напряжений и проблема разрушений паропроводов из стали 12Х1МФ. - Кемерово : Кузбассвузиздат, 2004. - 163 с.
3. Градиентные структуры в перлитной стали / Э. В Козлов, В. Е Громов, В. В. Коваленко [и др.]. - Новокузнецк: Изд-во СибГИУ, 2004. - 224 с.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.