Плазменное поверхностное упрочнение металлов
Реферат - Разное
Другие рефераты по предмету Разное
льные исследования процесса плазменного упрочнения сталей 9ХФ, 40Х, У8, Х12М,проведенные этими авторами , показали, что максимальная поверхностная твердость после упрочнения пропорциональна величине углеродного эквивалента Сэкв , а глубина упрочнениязависит от коэффициента температуропроводности. Это позволило авторам установить зависимость вида:
HWmax=f (g, ?, Сэкв);h = f2(g, ?, а)
В явном виде уравнения этих зависимостей выглядят следующим образом:
HVmax = 10-3 ?-0.308271 ?2+1.23441g2+12.792a2+1.71723 ?g- 1.54273 ?Cэкв 1.7919 ?+ 0.36981g-18.2439Cэкв+11,223)
h max = 262.506?2 +50.3667g2 +1466.729а2 +107.754?g + 53.1505?? - 47.1105gа -
- 938.111? + 199.495g 5.6734а + 686.691
Полученные результаты, по мнению авторов, свидетельствуют о хорошем совпадении экспериментальных и расчетных данных, что позволяет, не проводя экспериментов, прогнозировать максимальную твердость и глубину упрочненных поверхностей, табл.2.3., 2.4.
Табл.2.3
Экспериментальные и расчетные значения поверхностной твердости HWmax, в зависимости от входных параметров (g, ? , С экв)
№V, м/cg, кВт/м2C,%HVэксп, МПаHVрас, МПа1234561.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.5
5
5
1
1
1
2,5
2,5
2,5
2,510
15
25
10
15
25
10
15
20
250,05
1,05
0,9
0,9
0,45
0,6
0,45
0,75
0,6
0,96000
10500
9000
6700
5900
5300
3100
4200
4900
98006383
10156
8702
6359
6045
5852
2961
4369
5202
8000
Табл.2.4.
Экспериментальные и расчетные значения глубины упрочнения
от hmax входных параметров
№?, м/cg, кВт/м2а, см2/сhэксп, МПаhрас, МПа1234561.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
1,5
1,5
1,5
1,5
2,5
2,5
2,5
2,5
2,5
10
15
20
25
30
10
15
20
25
10
15
20
25
300,1
0,15
0,12
0,06
0,08
0,15
0,08
0,06
0,1
0,06
0,1
0,08
0,12
0,15600
890
920
930
1250
310
250
130
410
45
120
140
330
500623
831
882
945
1167
335
162
173
390
53
196
150
343
529Построение математических моделей плазменного поверхностного упрочнения, отражающих кинетику процесса, основано на решении не линейных краевых задач теории теплопроводности. Корректное описание теплофизических процессов взаимодействия плазменной струи (дуги) с поверхностью обрабатываемого материала, возможно лишь с учетом необратимых процессов, сопровождающих поверхностную закалку детали, полиморфных превращений, окислительных реакций на
поверхности, энергетических потерь на плавление и испарение материала, изменение теплофизических свойств материала при нагреве и охлаждении. В качестве основы такой модели можно использовать задачу Стефана со свободной границей ?, являющейся фронтом мартенситного образования. Математическая постановка такой задачи сводится к определению температурных полей в поверхностном слое детали и к расчету границ раздела при полиморфных превращениях. Аналитическое решение возможно только при ряде упрощений. В работе [24] представлена математическая модель плазменного поверхностного упрочнения азотирования из газовой фазы.
2.2. Фазовые и структурные превращения при плазменном нагреве металлов
Несмотря на различие физических процессов, лежащих в основе того ими иного способа поверхностного упрочнения металлов (плазменного, лазерного, электронно-лучевого и т.д.), для всех характерна общая особенность - фазовые и структурные превращения протекают в условиях далеких от равновесия. Рассмотрим физические причины, позволяющие использовать сверхскоростной нагрев при термической обработке металлов. При использовании большинства видов термической обработки металлов с медленным нагревом для получения неравновесной структуры температура нагрева назначается выше на 30-50 С, критических температур Ас1 и Ас3.
При рассмотрении диаграммы видно, что используется только низкотемпературная часть аустенитной области. Температурный интервал до перехода в жидкое состояние остается очень большим и составляет 400-700С (в зависимости от состава стали) [1]. В работах [1,9,16,18-22] показано, что нагрев металлов, со скоростью ? = 102 106 С , вызывает смещение фазовых превращений рис.2.3. в область температур на 50-300 С.
В связи с этим, из всего температурного интервала существования аустенитной области , практика плазменного поверхностного нагрева (без оплавления поверхности) используется 1/3 его величины тогда, как при медленном нагреве используется только 1/20 температурного интервала аустенитной области.
Известно, что размер зерен аустенита, в первую очередь, зависит от отношенияскоростей двух элементарных процессов: - возникновения центров (зародышей) п и их роста С . Чем больше это отношение, тем меньше начальное зерно S образующейся фазы - аустенита. С повышением температуры наблюдается все большее количественное опережение скорости зарождения над скоростью роста. При смещении фазовых превращений в сторону высоких температур, процесс зарождения становится доминирующим над процессом роста зерен. Регулируя скорость нагрева (т,е„ количество введенной эн?/p>