Результате циклического

1. Для деталей, от которых требуется только поверхностная твердость, а остальные механические свойства не имеют большого значения, применяют закалку непосредственно с цементационного нагрева, т. е. 900—950°С (рис. 264,а). Выросшее в результате цементации зерно аустенита дает крупноигольчатый мартенсит на поверхности и грубо крупнозернистую структуру в сердцевине. Однако в последнее время ряд усовершенствований позволил применить этот способ и для ответственных деталей (например, зубчатых колес коробки передач автомобиля и др.). Этот способ обладает и некоторыми несомненными преимуществами. Другие режимы термической обработки, которые мы рассмотрим ниже, предусматривают вторичные нагревы цементованных деталей до высоких температур. Эти нагревы вызывают дополнительное колебание детали и удорожают процесс термической обработки. Закалка с цементационного нагрева дает меньшую деформацию детали и обходится дешевле — это ее преимущества.

Стали 12ХША, 20XII3A, 20Х2Н4А, 12X2II4A, 18Х2Н4ВА и др. (см. рис. 150) при закалке в масле приобретают в сердцевине структуру нижнего бейпита пли пизкоуглсроднстого мартенсита, что приводит к значительному упрочнению стали. В результате цементации повышается устойчивость переохлажденного аустенита в поверхностном слое, особенно в зоне промежуточного превращения, поэтому при закалке в масле на поверхности образуется высокоуглеродистый мартенсит (HRC 58—62). Однако следует иметь в виду, что при насыщении стали углеродом понижается температура мартенсптного превращения в поверхностном слое и возрастает количество остаточного аустепнта, особенно в сталях 18Х2Н4ВА и 20X2II4A. Остаточный аустеппт понижает твердость, сопротивление износу и предел выносливости. Снижение количества остаточного аустенпта достигается обработкой холодом (от — -100 до —120СС) после закалки или применением промежуточного высокого отпуска (600-640 'С) с последующей закалкой от возможно более низкой температуры (чуть выше Л;)). При высоком отпуске из аустенпта выделяются лсч ированные карбиды. При последующем нагреве под закалку значительная часть карбидов остается вне твердого раствора, а менее легированный аустеппт при охлаждении превращается в мартенсит, поэтому количество остаточного аустенпта уменьшается, а твердость повышается. Сталь после такого высокого отпуска характеризуется меньшей прокалнваемостыо при последующей закалке. При обработке холодом уменьшается количество остаточного аустенита и повышается твердость, однако происходи! некоторое снижение

Нагретый до 50—60° С раствор пригоден для травления за-эвтектоидных сталей. При этом четко проявляется вторичный цементит, поэтому с помощью такого травителя могут быть эффективно исследованы науглероженные (в результате цементации) поверхностные слои.

Исследования проводили на консольных цилиндрических образцах диаметром 10 мм, которые испытывали на переменный изгиб при вращении. Аналогичное повышение сопротивления усталости в результате цементации обнаруживают и детали из специальных легированных сталей.

до 100 мм увеличивается от 0,02—0,12 до 0,12—0,35 мм; последующая закалка втулок (810° С, масло) незначительно увеличивает это уменьшение отверстия. Такие же втулки из стали 40Х после закалки в масле при 830° С показывают увеличение диаметра отверстия от 0,02—0,08 до 0,10—0,30 мм. У цементуемых шестерен в зависимости от различных факторов в результате цементации происходит деформация (уменьшение или увеличение толщины) зуба с нарушением при этом профиля эвольвенты и сувеличенным против норм биением зуба.

Кроме повышения износоустойчивости, в результате цементации увеличивается также усталостная прочность деталей (в известных пределах тем больше, чем больше глубина цементованного слоя) (фиг. 70).

Цементация или цианирование стали с последующей закалкой вызывает резкое повышение усталостной прочности деталей. Полученные различными исследователями экспериментальные данные в этом отношении хорошо согласуются. Для цементованных и цианированных образцов из мягкой углеродистой стали характерны результаты усталостных испытаний, проведенных в ЦНИИТМАШе (рис. 7). Испытания проводили на консольных цилиндрических образцах диаметром 10 мм путем переменного изгиба при вращении. Аналогичное резкое повышение сопротивления усталости в результате цементации обнаруживают и детали из специальных легированных сталей.

Цементацией называется науглероживание поверхностного слоя стали для придания ему необходимой твердости. Цементация основана на способности углерода проникать в сталь при высокой температуре из вещества, которое содержит углерод. В результате цементации сталь с содержанием углерода 0,25—0,3% имеет содержание углерода в поверхностном слое 0,9—1,0%.

вине структуру нижнего бейнита или низкоуглеродистого мартенсита, что приводит к значительному упрочнению. В результате цементации повышается устойчивость переохлажденного аустенита в поверхностном слое, особенно в зоне промежуточного превращения, поэтому при закалке в масле на поверхности образуется высокоуглеродистый мартенсит, обладающий твердостью 58—62 HRC. Однако следует иметь в виду, что при насыщении стали углеродом понижается температура мартенситного превращения в поверхностном слое и возрастает количество остаточного аустенита, особенно в сталях 18Х2Н4ВА и 20Х2Н4А. Остаточный аустенит понижает твердость, а в некоторых случаях сопротивление износу и предел выносливости. Снижение количества остаточного аустенита достигается обработкой холодом (от —100 до —120 °С) после закалки или применением промежуточного высокого отпуска (600—640 СС) с последующей закалкой при возможно более низкой температуре. При высоком отпуске из аустенита выделяются легированные карбиды. При последующем нагреве под закалку значительная часть карбидов остается вне твердого раствора, а менее легированный аустенит при охлаждении превращается в мартенсит, и поэтому количество остаточного аустенита уменьшается, а твердость повышается. Сталь после такого высокого отпуска характеризуется меньшей прокаливае-мостью при последующей закалке. При обработке холодом уменьшается количество остаточного аустенита и повышается твердость, однако происходит некоторое снижение предела выносливости, износостойкости и вязкости по сравнению с высоким отпуском.

Висмут в растворах, направляемых на цементацию, находится, как правило, в виде хлористых соединений. Почти во всех опубликованных работах цементацию висмута из солянокислых растворов предлагают вести металлическим железом [ 234 —236], см. также сноску1; В результате цементации висмута получаются осадки, содержащие 62,0 — 94,5 % Bi . Исследование кинетики цементации висмута свинцом (метод вращающегося диска) проведено в работе [ 237]. Висмут из растворов может быть осажден также амальгамами [ 238, 239]. Интерес представляет технологическая схема, состоящая из процессов сорбции висмута из бедных растворов, элюирования его и цементации из богатых растворов с получением металла марки ВиО [ 240].

Из других способов комплексной переработки медистых руд заслуживает внимания метод, основанный на комбинации гидрометаллургического и флотационного процессов. В основу его положен принцип, предложенный В. Я. Мосто-вичем. Руду после дробления и измельчения выщелачивают серной кислотой для растворения окисленных минералов меди. В4 полученную пульпу вводят губчатое железо. В результате цементации, протекающей непосредственно в пульпе, образуется металлическая медь, которую затем флотируют совместно с золотом и с присутствующими в руде сульфидными минералами в золото-медный концентрат. Хвосты флотации цианируют или направляют в отвал. Преимуществом этого способа является то, что в золото-медный концентрат извлекается как окисленная, так и сульфидная медь. Поэтому наибольший интерес такая технология представляет для обработки смешанных окисленно-сульфидных медно-золотых руд.

МОДЕЛЬ ПЕРЕМЕННОЙ СТРУКТУРЫ - модель, структура которой изменяется в процессе ее работы. На М П С процесс решения задачи разбивается на отдельные шаги, а управление работой блоков и узлов модели обеспечивает выполнение последовательности операций. МПС относится к классу алгоритмических моделирующих устройств. Различают статические и динамические М П С. В статических МПС для последовательного выполнения математических операций устройство управления формирует модель постоянной структуры, и решение получается после выполнения одного или нескольких циклов уравновешивания модели. Динамические МПС постоянно находятся в режиме изменения структуры модели, и решение задачи получается как некоторый уравновешивающий периодический процесс в результате циклического переключения.

Если значения ай>[а]я, то в результате циклического действия контактных напряжений в сопряженных поверхностях деталей возникают усталостные микротрещины. Под влиянием сил трения качения эти микротрещины располагаются наклонно вследствие пластического течения металла (рис. 0.8, а).

До недавнего времени исследование усталости осуществлялось на основе эмпирического построения стандартных (S — N) -кривых и на основе информации об остаточной прочности для ряда материалов и частных схем армирования. Важным достижением в представлениях об усталости явилась разработка концепции «износа» — подходе, рассматривающем ухудшение свойств материала в результате циклического механического воздействия [51]. Эта концепция рас-

температуре 450 °С, а затем вновь нагружали на том же уровне напряжений. Образец, подвергшийся циклическому деформированию с амплитудой напряжений 28 МПа и имевший после 107 циклов нераспространяющуюся усталостную трещину глубиной 430 мкм, разрушился при повторном нагружении после отжига. Таким образом, снятие упрочнения, накопившегося в зоне перед вершиной трещины в результате циклического деформирования, приводит к ее дальнейшему росту.

Влияние истории нагружения или условий образования трещины на уровень напряжений, необходимых для ее развития, исследовали при испытаниях на изгиб с вращением гладких •образцов диаметром 8 мм из низколегированных сталей 09Г2С >(ов = 548 МПа; ат = 304 МПа) и 09Г2 (ав = 490 МПа; от = = 24,5 МПа). Размер трещин определяли, наблюдая поверх-шость образца с помощью стробоскопического микрофотоскопа. При этом принимали, что отношение глубины трещины к ее длине по поверхности образца составляет около 0,3. Выращивание исходных трещин заданного размера проводили при напряжениях от 0,8 0_i до 1,15 о_[. Критические напряжения, необходимые для роста трещины определенной глубины, получали в результате циклического деформирования при напряжениях ниже о_ь Исходный уровень напряжения был принят равным 0,2<т-1. В дальнейшем, если трещина на данном уровне нагружения не росла за 5-Ю5 циклов нагружения более чем на 0,1 мм, уровень нагружения увеличивали на 0,10^1 вплоть до появления видимого роста трещины (более 0,1 мм за 5-Ю5 циклов).

При определения относительного удлинения в настоящей работе величина накопленной пластической деформации в результате циклического наг груженая учитывалась следующим образом. Образец измерялся до и после испытаний: я его расчетной длине прибавлялась величина, на которую образец удлинился после оптирования. Относительное удлинение находили по формуле

В табл.7 приведены даиннв, характеризующие увеличение пределов прочности и текучести в результате циклического внакопвремвннаго и пульсирующего кручений для исоладувмнх сталей. По церв роста числа циклов предварительного нагружеывя зависимость отношения предела текучести к пределу прочности уваличиваатоя (рис,3D.

функции режима нагружения, изменения свойств материалов от числа циклов нагружения, то каждая из них в отдельности или их произведение при любой комбинации их индивидуальных значений для циклически разупрочняющихся материалов в результате циклического нагружения будет иметь меньшие значения по сравнению со значениями о> и со^ при статическом нагружении, т. е. значения KfC также будут меньше, чем Kic.

Влияние напряжения на морфологию гидридов уже обсуждалось. Постоянные напряжения оказывают существенное влияние на скорость коррозии. Циклическое напряжение вполне может увеличить скорости коррозии в области после перелома. Усталостное повреждение в результате циклического напряжения является значительно более важным для рассмотрения, однако это выходит за рамки монографии.

20—30 МПа превышает предел выносливости) вследствие больших потерь на внутреннее трение образцы разогреваются и теряют устойчивость. Жидкая коррозионная среда при уровнях напряжений выше предела выносливости охлаждает образец и увеличивает его долговечность. Периодическое смачивание 3 %-ным раствором NaCI нагретой до 230—250°С стали при низких амплитудах циклических нагрузок также резко снижает ее сопротивление усталостному разрушению. Условный предел выносливости снижается с 185 до 145 МПа. При уровнях циклических напряжений выше предела выносливости электрохимическое воздействие коррозионной среды не успевает существенно проявиться ввиду сравнительно небольшого времени до разрушения, в то время как из-за охлаждающего эффекта ограниченная долговечность стали увеличивается. Аналогичные результаты получены и другими ав^торами. Следует отметить, что такое заключение не является универсальным для разных металлов. Оно справедливо для тех металлов и сплавов, для которых повышение температуры образца (от комнатной и выше), например, в результате циклического деформирования, сопровождается монотонным снижением сопротивления усталости. К таким материалам относятся, в частности, хромоникелевые стали.

Избежать этой потенциальной фазовой нестабильности необходимо в сплавах, предназначенных для использования при высоких температурах с риском потери пластичности в результате циклического понижения температуры; ясно, что для этой цели жизненно важно иметь в составе сплава добавки таких элементов, стабилизирующих г.ц.к. аустенит, как Ni. Он резко понижает энергию дефектов упаковки, так что образование частичных дислокаций затрудняется. Тем не менее после изотермических выдержек в интервале 649—760 °С частичный переход в г.п. состояние отмечен в литейных кобальтовых сплавах даже в присутствии 10 % Ni. Это характеризует мощное влияние Сг и W.