388 / 460
Actual Problems in Machine Building. 2015. N 2
Materials Science
in Machine Building
____________________________________________________________________
388
а) усиливается у сталей, прокаливаемых полностью, или на значительную глубину из-
за снижения прочности. Признаком перегрева является рост зерна сверх 9 - 10 балла.
б) уменьшается у сталей, прокаливаемых на небольшую глубину, при повышении
температуры на 15 - 20
0
С, за счет увеличения толщины закаленного слоя, и плавного
перехода от твердости к мягкой сердцевине.
Влияние обезуглероживания
: обезуглероживание способствует возникновению
поверхностных трещин глубиной до 1.5 – 2 мм и более. Они - следствие растягивающих
напряжений, вызванных тем, что в обезуглероженном слое при закалке образуется
низкоуглеродистый мартенсит с меньшим объемом, чем в сердцевине. Чувствительность к
трещинам больше у сталей с повышенным содержанием углерода.
Влияние условий охлаждения:
требуется замедление охлаждения в
температурном интервале мартенситного превращения. Уменьшая деформацию изменением
условий охлаждения, одновременно мы снижаем чувствительность к трещинам. Для
высокохромистых сталей необходимо избегать длительного пребывания сталей при
температурах выделения σ-фазы и обеспечивать быстрое охлаждение её от 850
0
С.
Влияние отпуска:
отпуск, выполняемый для получения окончательных свойств,
следует выполнять немедленно после закалки, для снятия напряжений, так как трещины
возникают не только в момент охлаждения, но и некоторое время после него. Обычно это
связано с тем, что после охлаждения в стали сохраняется некоторое количество
непревращенного в мартенсит аустенита, до 10 %, который при вылеживании претерпевает
распад, приводящий к трещинам, вследствие дополнительного изменения объёма и
понижения пластичности металла. При необходимости длительного вылёживания сталь
следует подвергать предварительному смягчающему отжигу или отпуску.
Режимы шлифовки и полировки:
Образование шлифовочных трещин связано со
структурой металла, и не связано со способом его выплавки. Местный нагрев в процессе
обработки приводит к локальному увеличению объема. При последующем охлаждении
объем локальных зон уменьшается, и далее при температурах ниже 100°С происходит
разрыв. Факторы возникновения трещин: а) растягивающие напряжения, вследствие
излишнего нагрева при шлифовании, что вызывает отпуск мартенсита с образованием
структур с меньшим объемом; б) превращение остаточного аустенита в поверхностном слое,
и образование хрупких продуктов его превращения; в) чрезмерные давления на шлифуемую
поверхность, что вызывает скалывание тонких частей кромок; г) повышенные напряжения
вследствие недостаточного отпуска перед шлифованием [3]. Перед шлифовкой
горячедеформированные стали подвергают смягчающей термообработке, а шлифовку
осуществляют по умеренным режимам. В этом случае необходимо шлифовать только с
небольшими подачами. Качество шлифованной поверхности в значительной степени
зависит от величины карбидов и их распределения. Чем крупнее карбиды и не равномернее
их распределение, тем хуже качество шлифованной поверхности.
Режимы травления:
Разрывы, образовавшиеся при травлении металла с
внутренними напряжениями, результат суммарного воздействия напряжений при отдельных
нарушениях в предшествующей обработке – структурными превращениями или
деформацией. Травильные трещины иногда образуют сетку трещин, подобную
шлифовочной, но значительно более грубую. Возможно также, что тонкие трещины
образовались при шлифовании, и были растравлены. Причина возникновения травильных
трещин – насыщение напряженного металла водородом, выделяющимся при травлении.
Трещины при травлении чаще возникают в стали с неоднородным распределением карбидов
(баллом более 5), если она была закалена с перегревом, недостаточно отпущена, имела риски
на поверхности, и был нарушен режим травления. Подвергать травлению высокохромистые
стали стоит только после смягчающего отпуска. Применение ингибиторов при травлении