Структурные особенности и свойства пружинных сталей, подвергнутых фрикционному деформированию

• Автор: Федоренко, Ольга Николаевна
• Шифр специальности: 05.16.09
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 132 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ПО ТЕМЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Методы поверхностной обработки материалов

1.1.1. Методы, основанные на использовании деформационного наклепа

1Л .2. Другие методы поверхностной обработки

1.2. Поверхностная фрикционная обработка

1.2.1. Трение, его основные виды

1.2.2. Особенности формирования структуры в зоне трения

1.2.3. Влияние поверхностной обработки трением на физико-механические свойства материалов
1.3. Стали и сплавы, подвергаемые ПФО
1.4. Постановка цели и задач исследования
Глава 2. МАТЕРИАЛ, МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЯ И ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Материал исследования
2.2. Обработка материалов
2.3. Методы измерений и испытаний
2.4. Методы структурных исследований
Глава 3. ВЛИЯНИЕ ПОВЕРХНОСТНОЙ ОБРАБОТКИ НА СТРУКТУРУ И
СВОЙСТВА СТАЛЕЙ МАРТЕНСИТНОГО КЛАССА
3.1. Структурные особенности фрикционного деформирования мартенситной стали 70С2ХА
3.2. Влияние поверхностной фрикционной обработки на механические свойства мартенситных сталей

3.3. Выводы
Глава 4. СТРУКТУРА И ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА АУСТЕНИТНЫХ СТАЛЕЙ, ПОДВЕРГНУТЫХ ФРИКЦИОННОЙ
ОБРАБОТКЕ
4.1. Особенности формирования структуры при поверхностной обработке аустенитной стали с нестабильной у-фазой
4.2. Влияние поверхностной обработки на свойства аустенитных сталей с различной стабильностью у-фазы
4.3. Выводы
Глава 5. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ УСТАНОВКИ ДЛЯ ФРИКЦИОННОГО УПРОЧНЕНИЯ ПЛОСКИХ ЗАГОТОВОК УПРУГИХ
ЭЛЕМЕНТОВ
5.1. Установка для фрикционной поверхностной обработки
5.2. Номограмма для определения вида деформации при обработке ленты трением
5.3. Оптимизация режимов фрикционной обработки на основе планирования эксперимента
5.4. Выводы
ОБЩЕЕ ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
Создание новой техники и передовой технологии непосредственно связано с развитием и качественным улучшением свойств и служебных характеристик металлических материалов. Среди них особое место занимают пружинные стали и сплавы, используемые в приборо- и машиностроении для изготовления различных упругих элементов ответственного назначения. Специфические условия работы большинства пружинных изделий требуют применения сталей и сплавов с высоким уровнем прочностных и упругих свойств, достаточной пластичности, повышенной релаксационной и усталостной стойкости.
Пружинные сплавы обычно являются высокопрочными материалами, поскольку способность воспринимать и передавать значительные силовые нагрузки, исключая при этом возможность протекания даже незначительной остаточной деформации, - это одно из основных функциональных свойств упругих элементов. Это условие является принципиально важным особенно для пружин, используемых в измерительных устройствах. Поэтому для таких материалов в качестве служебного показателя принято использовать не предел текучести, а более жесткий параметр - предел упругости.
Подобное качество особенно важно для пружин, используемых для точных приборов, прецизионных измерительных устройств. Кроме того, такие изделия обычно эксплуатируются в условиях преобладающего воздействия крутящих и изгибных нагрузок. Это означает, что при такой схеме нагружения максимальные напряжения возникают на поверхности упругих элементов. Данное обстоятельство закономерно диктует необходимость применения таких высокопрочных материалов, которые характеризуются повышенным сопротивлением пластической деформации поверхностных участков. Вот почему обоснованное внимание могут привлекать технологии, позволяющие целенаправленно обеспечивать поверхностное упрочнение пружинных

15000 МПа. Столь интенсивное упрочнение данного материала обусловлено экстремально высокой пластической деформацией поверхностного слоя (< 10 мкм), приводящий к образованию в мартенсите большого количества дислокаций. Одновременно фиксируется сильное измельчение мартенситных кристаллов, а также частичное растворение гексагонального 8-карбида (типа Ре2С) и переход атомов углерода в примесные атмосферы на дислокациях [58]. Обнаружено образование ультрадисперсной структуры на поверхности трения закаленной и отпущенной при 200 °С стали У8. Пластическая деформация в поверхностном слое данного материала толщиной порядка нескольких микрометров осуществляется ротационным механизмом. Установлено, что формирующееся при трении в закаленной, а также закаленной и низкоотпущенной стали У8 структурное состояние мартенсита характеризуется повышенным сопротивлением термическому разупрочнению при отпуске 150-450 °С.
Несмотря на сходство структурных состояний, возникающих у деформированных трением неотпущенного и отпущенного при 200 °С мартенситов закаленной стали У8, последнее (т.е. структура отпущенного мартенсита) характеризуется относительной меньшей износостойкостью и прочностью. Это показывает, что степень закрепления дислокаций в низкоотпущенном мартенсите, по-видимому, меньше, чем в неотпущенном мартенсите. Таким образом, в последнем не достигается уровень насыщения дислокационных атмосфер атомами углерода.
Установлено [49], что микротвердость и сопротивление изнашиванию образующихся на поверхности трения сталей нанокристаллических структур возрастает при повышении содержания углерода в сталях от 0,4 до 0,8 мае. %. Последующее же увеличение концентрации углерода от 0,8 до 1,3 мае. % не приводит к дальнейшему росту прочности и износостойкости рассматриваемых структур.
Наиболее высокой прочностью и износостойкостью при адгезионном изнашивании обладают нанокристаллические слои, формирующиеся на