Поверхностного упрочнения

2. Методы поверхностного травления........... 102

других методов исследования материалов. Методы макротравления подразделяют на три основные группы: способы глубокого и поверхностного травления и способы отпечатков.

Методы поверхностного травления имеют ряд преимуществ по сравнению с глубоким травлением. Применяемые для поверхностного травления реактивы позволяют лучше выявлять отдельные детали структуры и проводить последующие микроскопические исследования, поскольку поверхность шлифа имеет небольшую шероховатость. Естественно, подготовка шлифа для поверхностного травления должна проводиться тщательнее. Во многих случаях применяют тонкое шлифование образцов, особенно если при обзорном исследовании стремятся оценить распределение зерен по размерам, направление роста или другие параметры структуры. Различные травители, применяемые для макроскопических -исследований, пригодны и для микроскопических исследований.

Для специальных сталей макротравление имеет меньшее значение, чем для нелегированных сталей. Методы травления также подразделяют на методы глубокого травления, методы поверхностного травления и методы отпечатков.

2. МЕТОДЫ ПОВЕРХНОСТНОГО ТРАВЛЕНИЯ

Методы поверхностного травления включают выявление общего вида структуры и различного распределения фосфора.

Травипгель 84 [30%-ный раствор Н2О2]. Этот раствор применяется для поверхностного травления, так как фазы, содержащие кобальт, темнеют сильнее всего.

Методы макротравления подразделяют на три основные группы: глубокого травления; поверхностного травления; отпечатков. Структура, выявляемая глубоким травлением, сравнительно слабо зависит от подготовки поверхности образца; поверхностное травление или метод отпечатков требует более тщательной подготовки поверхности.

После травления макрошлиф приобретает рельефную поверхность с отчетливо видимыми осями дендритов (литая сталь), ликваци-онной неоднородностью, пористостью, трещинами и другими дефектами1, а также волокнистой структурой (деформированная сталь). Для поверхностного травления широко используют реактив Гейна, содержащий (на 1000 мл воды-) 53 г хлористого аммония (МШС1) и 85 г хлорной меди (СиС12), При погружении макрошлифа в реактив (на 30—60 с) происходит обменная реакция: железо вытесняет медь из водного раствора, и она оседает на поверхности шлифа; на участках, недостаточно защищенных медью (поры, трещины, неметаллические включения), происходит травление. Затем макрошлиф вынимают, слой, осевшей меди снимают тампоном под струей воды и протирают макрошлиф досуха, чтобы предохранить его от быстрого окисления на воздухе. Этот реактив хорошо выявляет характер ликвации (особенно фосфора и углерода), волокнистую структуру деформированной низко -и среднеуглеродистой стали, а также сравнительно крупную пористость, например в сварных соединениях. Участки, обогащенные фосфором и углеродом, окрашиваются на макрошлифах в более темный цвет. Однако реактивы поверхностного травления не могут заменить реактива глубокого травления при выявлении флокенов, а также трещин и пор, не выходящих непосредственно на поверхность металла.

2. Определение химической неоднородности стали. Для этих целей используют методы поверхностного травления и отпечатков.

4. Последовательность макроанализа. При необходимости полного макроскопического исследования, а также определения нарушений сплошности металла и дефектов строения целесообразно придерживаться следующей последовательности: сначала травить образец реактивом поверхностного травления, затем снова шлифовать и определять распределение серы по отпечатку на фотобумаге, после чего производить глубокое травление для определения нарушений сплошности.

В отличие от этих видов поверхностного упрочнения двух- и многослойные металлы, часто называемые биметаллами, уже в

где К„ и /Ст эффективные коэффициенты концентрации напряжений; Kd коэффициент влияния абсолютных размеров поперечного сечения (см. табл. 12.12); К,; -коэффициент влияния шероховатости (см. табл. 12.13); Kv коэффициент влияния поверхностного упрочнения (см. табл. 12.14). Если поверхность вала не упрочняется, то Kv=\.

где К„ и К, --эффективные коэффициенты концентрации напряжений; /(,/ —-коэффициент влияния абсолютных размеров поперечного сечения (табл. 10.3); Кг—коэффициент влияния шероховатости (табл. 10:4); Кг — коэффициент влияния ' поверхностного упрочнения (табл. 10.5).

— коэффициент влияния поверхностного упрочнения (табл. 10.9).

КОЭФФИЦИЕНТЫ ВЛИЯНИЯ поверхностного упрочнения К

Сопротивление усталости можно значительно повысить, применив тот или иной метод поверхностного упрочнения: азотирование, поверхностную закалку т. в. ч., дробеструйный наклеп, обкатку роликами и т. д. При этом можно получить увеличение предела выносливости до 50% и более. Чувствительность деталей к поверхностному упрочнению уменьшается с увеличением ее размеров.

л. 3.8. Значения коэффициента поверхностного упрочнения (5

коэффициенты концентрации напряжений при rid — 1,5/30 = = 0,05 и ав = 700 МПа, ka = 1,8 и kr = 1 35. По табл. 3.6 коэффициент поверхностного упрочнения р = !,{;. Ш табл. 3.7 значения масштабных факторов е0 = 0,88 и кт = 0,8 . Значения коэффициентов, характеризующих чувствительность материала к асимметрии

Лазерная обработка успешно применяется для поверхностного упрочнения отливок из серого, ковкого и высокопрочного чугунов. Благодаря оплавлению поверхности и образованию ледебуритной эвтектики (отбел чугуна) и мартенситного подслоя твердость на поверхности достигает 7500—9000 МПа 1. Частичное оплавление ухудшает чистоту поверхности. При отсутствии оплавления, твердость после нагрева лазером повышается в результате закалки тонкого поверхностного слоя. Лазерная обработка повышает износостойкость чугунных деталей в 8—10 раз. Лазер может быть использован и для химико-термической обработки. В этом случае перед обработкой лучом лазера на поверхность наносят обмазки или порошки, содержащие насыщающие элементы (А1, Сг, С, N, Вит. д.).

Методами поверхностного упрочнения являются поверхностная закалка, химика-термическая обработка и поверхностный наклеп.

Основой поверхностного упрочнения стальных изделий методами пластической деформации в холодном состоянии является наклеп— повышение прочности и твердости в результате изменения структуры и свойств стали.