Механізм плазмового зміцнення сталей

Існує кілька варіантів плазмового зміцнення: 1) зміцнення без оплавлення і з оплавленням поверхні деталі; 2) зміцнення із зазором між зонами термічного впливу (ЗТВ), без перекривання ЗТВ і з перекриванням ЗТВ; 3) хіміко-термічиа плазмова оброб­ка; 4) зміцнення в поєднанні з іншими способами об'ємної або поверхневої термічної обробки.

Плазмове зміцнення без оплавлення поверхні є найбільш по­ширеним для сталевих виробів, оскільки забезпечує зберігання якості (шорсткості) поверхні, яка досягнута внаслідок відповід­ної механічної обробки. Цей процес на практиці використо­вується як кінцева операція. Необхідні значення твердості, роз­мірів і властивостей ЗТВ регулюються режимними параметрами процесу в досить широких межах.

Однак у випадках, коли необхідні особливі експлуатаційні властивості, можливе зміцнення з оплавленням поверхні стале­вих деталей. Оплавлення забезпечує підвищену тріщиностійкість для сталей, які містять у собі менш як 0,35 % вуглецю, і дає змогу' збільшити розміри ЗТВ на 10—40

Із другої групи технологічних варіантів плазмового зміцнення найбільшого практичного використання набула обробка без пе­рекривання ЗТВ. Перевагою такої обробки є отримання зміц­нених шарів із рівномірною твердістю на поверхні. Це забезпе­чує найбільш високу, порівняно з іншими варіантами обробки, стійкість до зношування. Під час обробки з перекриванням мож­ливе суттєве підвищення тріщиностійкості при деякому знижен­ні стійкості до зношування. Це зниження зносостійкості викли­кане зниженням мікротвердості зміцненої поверхні внаслідок повторного нагрівання, а підвищення тріщиностійкості пояс­нюється підвищеною пластичністю сталі зі структурою відпуску. Ще більшу пластичність мають незміцнепі ділянки з вихідною структурою. У ньому розумінні більш ефективна обробка із зазо­ром між зонами термічного впливу.

Можливість реалізації хіміко-термічної обробки при плазмо­вому нагріванні визначається видом газу, який використовується як илазмоугворювальний. Використання інертного газу (наприк­лад, аргону) забезпечує окиснення й отримання якісних змінне- них шарів без дефектів. При ньому не здійснюється насичення поверхні, яка зміцнюється якими-нсбудь елементами, а внаслі­док структурних змін відбувається тільки термічне зміцнення. Можливе дифузійне насичення поверхні рідкого металу вуглецем із високоентальнійиої плазми вуглекислотного газу.

Таким чином, досягається досить високий рівень твердості зміцненої зони: для сталі 45, наприклад, 650—720 НУ, 65Г — 720-800 НУ, сталі 3 — 200—220 НУ. Можливе азотування (на­сичення азотом) зміцнених шарів при плазмовій обробці, де як плазмоутворювальниіі газ використовується суміш аргону з азо­том. Внаслідок комплексного зміцнення утворюється азотний шар завтовшки в кілька десятих часток міліметра і мікротвер­дістю, наприклад для сталі 40, 9500—9800 МПа.

Найбільші можливості регулювання експлуатаційних власти­востей реалізуються у випадку використання комплексного зміц­нення, яке включає попередню або наступну об'ємну термічну обробку і плазмове зміцнення. Об'ємне загартування веде до різ­кого зниження тріщиностійкості всіх сталей порівняно з вихід­ним (нормалізованим) станом. Плазмове зміцнення після об'єм­ного загартування лає змогу значно підвищити тріщиностійкість на відміну від об'ємного загартування без зміцнення.

Поиск по сайту: