Микроударного разрушения

Механические свойства алитированного слоя также различны в различных зонах. Микротвердость в первой зоне слоя 650 кг/мм2, во второй 700 кг/мм2, в сердцевине лопатки 470 кг/мм2. После 450 час. работы протяженность алитированного слоя составляет 40—45 мк, содержание алюминия в первой зоне 22—23%. Во второй зоне происходит коагуляция и вытягивание выделений в направлении основного металла (рис. 2). Кривая микротвердости поверхностного слоя этой лопатки практически аналогична кривой распределения хрома.

Величина износа и механизм изнашивания определяются структурой и свойствами изнашиваемого материала (количеством, размерами и расположением упрочняющих фаз, степенью легирования,, прочностью, пластичностью и т. д.) и параметрами газоабразивного нагружения (углом атаки, скоростью ударения, физико-механическими характеристиками абразива и т. д.). Одним из важнейших параметров внешнего силового воздействия является угол атаки. Различают малые, средние углы и углы, соответствующие прямому динамическому внедрению. При малых углах атаки разрушение поверхности обусловлено действием касательных напряжений. Вместе с тем было показано, что разрушение не связано с процессами микрорезания. На это указывают данные рентгеноструктурного анализа и замеры микротвердости поверхностного слоя, свидетельствующие о незначительном наклепе [202].

Рентгеноструктурный анализ и измерение микротвердости поверхностного слоя образца подтверждают, что повышение микротвердости мартенсита при ударном нагружении является результатом упрочнения от пластического деформирования мартенсита и превращения остаточного аустенита в мартенсит.

сивным окислением, происходящим по границам зерен на глубину, составляющую около 10% толщины; структурно измененный слой распространялся на глубину до 20—30% толщины. Значения микротвердости поверхностного слоя составляли 60— 75% твердости сердцевины. Глубина поврежденного слоя была практически одинакова как в относительно холодной зоне детали, так и в более нагретой зоне. Это доказывало, что поврежденный слой возник в процессе изготовления детали. Наличие окисленного и обедненного легирующими элементами слоя приводит к значительному снижению жаропрочности (табл. 15).

Характер изменения микротвердости поверхностного слоя при шлифовании (см. табл. 3.3, режим 17) приведен на рис. 3.7, в.

Эпюры остаточных макронапряжений и микротвердости поверхностного слоя в образцах из сплава ЭИ617 для исследуемых методов и режимов механической обработки и изотермических нагревов приведены на рис. 4.3 и 4.4. Аналогичные эпюры получены и для сплавов ЭИ826 и ЭИ929.

Рис. 4.3. Изменение микротвердости поверхностного слоя сплава ЭИ617 после фрезерования (sz = 0,05 мм/зуб), V5 (а) и шлифования (sn = 0,05 мм/дв.ход), V7 (б); % = = 0,01 мм/дв. ход), V9 (в) в зависимости от температуры и продолжительности изотермического нагрева:

Большинством исследователей отмечено отсутствие заметных изменений свойств поверхностного слоя в тех случаях, когда, абразивное воздействие является ведущим видом изнашивания.. Так, например, сталь 9ХС и сталь 45, закаленные и отпущенные при 150 °С, и сталь 45Г2 в состоянии поставки до и после изнашивания на машине Х4-Б не показали изменений микротвердости поверхностного слоя [248].

Основным способом механической обработки осталенных цилиндров поверхностей является шлифование. Чтобы не допустить снижения микротвердости поверхностного слоя и получить чистоту поверхности 7—8-го классов, рекомендуется при шлифовании электролитического железа с микротвердостью 500 ед. применять круги Э40СМ2К5. Глубина шлифования 0,06— 0,10 мм/дв. ход, окружная скорость круга 25—40 м/с. Смазочно-охлаждающая жидкость должна подаваться в количестве не менее 10 л/мин и не должна вызывать коррозии покрытия.

Калибрование отверстий (дорнование) оправками и шариками применяется для повышения точности, чистоты поверхностей отверстий и микротвердости поверхностного слоя. Сообщая дополнительное

Основным способом механической обработки осталенных цилиндрических поверхностей является шлифование. Чтобы не допустить снижение микротвердости поверхностного слоя и получить чистоту V 7— V 8, рекомендуется при шлифовании электролитического железа с микротвердостью 500 ед. применять круги Э40СМ2К5. Глубина шлифования 0,06— 0,10 мм/дв. ход; продольная подача — наибольшая; окружная скорость круга 25—40 м/сек. Смазочно-охлаждающая жидкость должна подаваться в количестве не менее 10 л/мин и не должна вызывать коррозии покрытия.

Рис 55. Характер микроударного разрушения мартенситами^™™ " СТРУКТУРв микР°«опи,еск„х трещин (х 200); б - при отсутствии

Получение в результате термической обработки более тонкой и однородной структуры, как правило, приводит к повышению стойкости стали к гидроэрозии. Мартенсит, как наиболее однородная и прочная структура стали, обладает наибольшим сопротивлением микроударному разрушению по сравнению с другими структурными составляющими. В то'же время эрозионная стойкость мартенсита зависит от его строения, содержания углерода и легирующих элементов стали. С повышением содержания углерода (приблизительно до 0,4%) твердость мартенсита увеличивается; одновременно повышается и эрозионная стойкость стали. Во многих легированных сталях мартенсит имеет тонкое строение, поэтому его стойкость против микроударного разрушения выше, чем в углеродистых сталях. В некоторых легированных сталях после закалки сохраняется большое количество остаточного аустенита, что приводит к значительной гетерогенности и резкому снижению эрозионной стойкости стали. Если после закалки в легированной стали аустенита больше, чем в углеродистой стали, то эрозионная стойкость последней выше эрозионной стойкости легированной стали. Кроме того, эрозионная стойкость сталей значительно снижается при наличии избыточных карбидов и их скоплений.

Результаты исследования влияния формы и величины включений графита на эрозионную стойкость чугуна приведены на рис. 96. Чугун с глобулярной формой графита оказался наиболее стойким против микроударного разрушения. Его эрозионная стойкость примерно в 2,6 раза выше стойкости чугуна с крупнопластинчатой формой графита. Потери массы чугуна с мелкопластинчатой формой графита значительно больше, однако его эрозионная стойкость в 1,5 раза превышает эрозионную стойкость чугуна с крупнопластинчатым графитом. Чугун с меньшим количеством графита хотя и имеет крупные включения, однако обладает большим сопротивлением микроударному разрушению, чем чугун с такими же по размерам включениями, но с большим количеством

в структуре стали; поэтому вводить молибден в больших количествах в углеродистые стали для повышения их эрозионной стойкости нецелесообразно. Малые добавки молибдена к сталям, легированные другими элементами, могут дать значительный эффект в повышении стойкости стали против микроударного разрушения.

Рис. 108. Характер микроударного разрушения стали 15ХГСНД в начальной стадии: а — после нормализации (Х200); б — после закалки и отпуска при 200° С (Х340)

Высокохромистые чугуны имеют структуру хромистого феррита с большими скоплениями эвтектических карбидов, количество которых определяется содержанием углерода в сплаве. В чу-гунах, содержащих 25—35% Сг, углерод почти полностью переходит в карбиды типа Сг7С3. При этом часть карбидов указанного состава связана с железом. Металлографические исследования начальной стадии микроударного разрушения показывают, что чугуны с такой структурой разрушаются так же, как и стали фер-ритного или феррито-карбидного классов, вначале выкрашиваются скопления карбидов, а затем разрушается и само ферритное зерно.

Рис. 121. Характер микроударного разрушения аустенитных сталей в начальной стадии:

Рис. 126. Характер начальной стадии микроударного разрушения стали 0Х17НЗГ4Д2Т (Х340)

Рис. 130. Характер микроударного разрушения ста™ Xtthsm, а - после аустенизации (Х200)- б - noV-„Г Х17Н5МЗ в начальной стадии:

На образцах сплавов с несостаренньш мартенситом интенсивное разрушение начинается раньше, чем на образцах после старения. Состаренный мартенсит в начальной стадии микроударного разрушения оказывает высокое сопротивление пластической деформации, вследствие чего процесс образования очагов разрушения протекает медленно. Процесс накапливания деформаций и разупрочнение несостаренного мартенсита заканчивается раньше, чем при его разрушении после старения.

Исследователи, занимавшиеся изучением эрозионной стойкости наплавок, отмечают, что стойкость наплавок из легированных сталей и твердых сплавов против микроударного разрушения близка к эрозионной стойкости этих сплавов [10, 22, 25]. Применение наплавок из легированных сталей аустенитного и мартен-ситного классов для деталей, изготовленных из углеродистой стали, представляет большой практический интерес.