Плазменное поверхностное упрочнение металлов
Реферат - Разное
Другие рефераты по предмету Разное
µргии в поверхностный слой металла) можно получать различные соотношения n/c. Поэтому, использование скоростного нагрева позволяет различное состояние аустенита - от крупнозернистого до мелкозернистого.
Рис. 2.З. Повышение температуры точки Ас3 в сравнении с равновесной в зависимости от скорости нагрева
Смещение основных фазовых превращений в область высоких температур (внутри существования ? - области на диаграмме Fe Fe3 C3 позволяет получать новые условиядля процесса диффузионного насыщения поверхностных слоев легирующими элементами (азот, борэ кремний, углерод и т.д.). Проникновение диффундирующих атомов в поверхностный слой металла, имеющий зародыши новой фазы по размерам, близким к критическим, происходит более интенсивно, чем при печной цементации, азотировании и т.д. Именно совмещение процессов диффузионного насыщения и зарождения аустенита в поверхностном слое приводит к ускорению в 15-20раз процессов цементации, азотирования и т.д. Таким образом, наличие большего температурного интервала существования у - области на диаграмме Fe Fe3 C является одной из основных причин, позволяющих использовать сверхскоростную обработку (при помощи плазменной струи (дуги) для широко распространенных сортов стали.
Процесс плазменного поверхностного упрочнения без оплавления поверхности включает четыре стадии: нагрев, фазовое (? > ?) превращение, частичную гомогенизацию, быстрое охлаждение.
Нагрев.
Нагрев поверхности металла со скоростью порядка 103 -105 С /с считается одной из наиболее важных особенностей плазменного упрочнения. Степень нагрева и размер нагреваемого объема материала зависит от интенсивности теплового ис= точника ^ и времени его воздействия t . Чем выше концентрация энергии источника, тем меньше размер нагреваемого объема и больше скорость его нагрева dТ/dt .
При медленном нагреве со скоростью ? имеющиеся в металле внутреннее напряжение релаксируют в следствии процесса полигонизации. С увеличением скорости нагрева ?1 >? в следствие инерционности процессов и перераспределении дислокационной структуры, полигонизация не успевает произойти и уменьшение внутренних напряжений осуществляется путем рекристаллизации что вызывает измельчание ферритных зерен. Это в дальнейшем (при ? > ? превращении) приводит к образованию мелкозернистой структуры аустенита, которая после охлаждения дает мелкодисперсный мартенсит [1.15].
В работах по термической обработке ТВЧ [17-20] показано, что при определенном увеличении скорости нагрева рекристаллизационные процессы не успевают произойти и изменение зерна не наблюдается. Поэтому , для исходной ферритно-цементитной структуры рекомендуются оптимальные скорости нагрева в диапазоне ?1< ?опт< ?2. Характерные значения для стали ? 1=200 ..... 600 С\с и ? 2 = 104-106 С\с [1,9,15,16,20].
При использовании плазменного нагрева в поверхностном слое образуется более высокодисперсный мартенсит по сравнению с нагревом ТВЧ, хотя средние скорости нагрева для обоих методов одинаковы. При нагреве ТВЧ сплавов железа существенное влияние на кинетику нагрева оказывает превращение феррита. При достижении точки Кюри переход в парамагнитное состояние приводит к резкому замедлению темпа нагрева. Плазменный нагрев позволяет поддерживать очень высокий темп роста температуры, вплоть до стадии интенсивного? > ? превращения. Поэтому, при плазменном нагреве эффективные значения скорости нагрева выше, чем при нагреве ТВЧ. Сравнение эффективных значений скорости нагрева при плазменном, лазерном и электронно-лучевом упрочнении показывает, что в двух последних случаях температурный интервал аустенитного превращения сдвинут в область более высоких температур, по сравнению с плазменным. Это объясняется тем, что при лазерном и электронно-лучевом упрочнении обеспечивается наибольшая плотность потока энергии на поверхности, а, следовательно, и более высокие скорости нагрева. Исползование высоких скоростей приводит к наследованию дефектов исходной структуры. Показано [21], что повышение твердости связано с дроблением блоков мозаики и значительным увеличением плотности дефектов кристаллической решетки, превышающим величины для случаев традиционной закалки. Положительное влияние на результат плазменного упрочнения оказывают термоупругие напряжения, которые с одной стороны увеличивают плотность дефектов, с другой - способствуют развитию рекристаллизационных процессов измельчения зерна.
? > ? превращения при плазменном упрочнении.
При изменении фазового состояния возможны два типа превращения: диффузионное и без диффузионное. Принято считать, что при медленном нагреве железоуглеродистых сплавов ? > ? превращение происходит по диффузионному механизму. В работе [20] показано, что смена диффузионного механизма при ? > ? превращении на бездиффузионный происходит при скорости нагрева 70 000-80 000 С\с.
Табл.2.5.
Параметры тонкой кристаллической структуры сталей после упрочнения азотной плазменной струей [21]
Сталь Вид обработкиРазмер блоков * 10 -7, мМикроискажения ?а/? * 102Плотность дефектов
* 1010, см-2
ЗОХГСА
Исхо?/p>