Исследование физических свойств сталей пониженной и регламентированной прокаливаемости и разработка на этой основе средств контроля качества поверхностной закалки с глубинным индукционным нагревом

• Автор: Кисин, Виктор Иванович
• Шифр специальности: 05.16.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 143 c. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ Введение

Глава I. Поверхностная закалка при глубинном индукционном нагреве новый способ комплексного упрочнения.

1.1. Основы и особенности поверхностной закалки с

глубинным индукционным нагревом.

1.2. Магнитные характеристики сталей и методы их определения.

1.3. Связь магнитных характеристик со структурой стали.

1.4. Методы контроля качества термической обработки сталей.

Глава 2. Материалы и методики эксперимента.

Глава 3. Магнитные и электрические свойства сталей пониженной и регламентированной прокаливаемости после закалки и отпуска.

3.1. Влияние технологических параметров на статичес кие магнитные свойства сталей.

3.2. Связь статических магнитных характеристик со структурой стали после закалки и отпуска.
3.3. Динамические магнитные характеристики сталей ПП и ГТ.
Глава 4. Селективный электромагнитный неразрушающий контроль качества поверхностной закалки стали ПП после глубинного индукционного нагрева.
4.1. Изучение влияния технологических факторов
термообработки на электропроводность и комплексную магнитную проницаемость.
4.2. Определение информативности составляющих комплекс ной магнитной проницаемости и электропроводности
о качестве термообработки.
4.3. Оптимальные условия для перазрушащего контроля качества поверхностной закалки при глубинном индукционном нагреве деталей из стали ПП.
4.4.Исследование возможности неразрушающего контроля
глубины закаленного слоя.
Глава 5. Разработка промышленных устройств и приборов для неразрушащего контроля качества термообработки после поверхностной закалки при глубинном индукционном нагреве.
5.1. Оценка качества поверхностной закалки стали ПП на примере оси блока шестерен.
5.2. Контроль качества самоотпуска крестовин кардан ного вала гарантия качества ответственных деталей автомобиля.
5.3. Неразрушащий контроль качества объемной термо обработки тонкостенного профиля.
5.4. Экономический эффект от разработанных средств юо неразрушающего контроля.
Выводы.
Литература


Новый метод поверхностной закалки при получении высоких прочностных свойств позволяет снизить степень легирования сталей и заменить высоколегированные стали на технологичные и дешевые углеродистые стали, свойства которых выбраны с учётом особенностей этого метода закалки. Сущность метода поверхностной закалки при глубинном индукционном нагреве заключается в том, что глубина нагрева до надкритических температур больше, чем глубина закалки, вследствие чего упрочняемые элементы нагреваются насквозь; глубина закалки на мартенсит определяется не глубиной нагрева, а прокаливаемостью стали; одновременно с поверхностным упрочнением упрочняется сердцевина изделия, так как зоны, расположенные ниже слоя мартенсита, при охлаждении приобретают структуру троостита или сорбита закалки. В отличие от традиционных способов упрочнения (улучшение, цементация, поверхностная закалка с поверхностным нагревом), поверхностная закалка с глубинным нагревом формирует по сечению детали непрерывный ряд структур: мартенсит,троостит, сорбит, перлит с последовательным изменением количественного соотношения этих структур по толщине закаленного слоя. Наряду с этим из-за разности удельных объемов после поверхностной закалки с глубинным индукционным нагревом в деталях создается сложнонапряженное состояние с остаточными сжимающими напряжениями в поверхностном слое,обеспечивающими повышение усталостной прочности. Рис. Несмотря на то, что при поверхностной закалке с глубинным индукционным нагревом расход электроэнергии на -$ выше,чем при поверхностной закалке, мощности индукционных установок невелики за счет того, что скорость нагрева в области фазовых превращений небольшая (2-Ю°С/сек), а время нагрева изделия составляет +0 сек. Непрерывный ряд структур приводит к более плавному изменению твердости по глубине упрочненного слоя (рис. Учитывая особенности строения сталей после поверхностной закалки токами высокой частоты - высокую твердость и значительную хрупкость упрочненного слоя со структурой отпущенного мартенсита - на основании исследования механических свойств разработаны методы оценки конструктивной прочности деталей. Однако, применяемые в настоящее время металлографические и механические методы оценки качества поверхностной закалки не могут быть применимы при высокопроизводительном массовом производстве, так как они требуют разрушение деталей, а сам контроль трудоёмок, субъективен и продолжителен. Магнитные характеристики сталей и методы их определения. В зависимости от вида магнитного поля [,] поведение стали в нем характеризуется статическими и динамическими магнитными характеристиками. Взаимная зависимость статических магнитных характеристик в постоянном магнитном поле описывается уравнением (І. В=_|и. Нс (І. В переменном магнитном поле с периодическим изменением(1. В 'Вшах Sin (cot-8) (1. JU. У - область парапроцесса. Применение образцов тороидальной формы значительно повышает точность измерения, так как при этом не требуется вводить поправку на размагничивающее действие концов и образец намагничивается почти однородно по всему объему. При испытании образцов конечной длины их намагничивание осуществляется с помощью различных систем электромагнитов и соленоидов, однако образцы берутся больших линейных размеров. Измерение основной кривой индукции, петли гистерезиса, намагниченности и магнитной проницаемости проводится с погрешностью 3-5$. Наряду с широко применяемым баллистическим методом магнитометрический [ ], электродинамический [ ],индукционный [ ] и пондеромоторный методы имеют также среднюю погрешность измерения 3-7/? При всем многообразии аппаратуры и схем, предназначенных душ определения магнитных характеристик в переменных магнитных полях все они основаны на индукционном методе, дащим возможность непосредственного определения электрических величин - электродвижущей силы в измерительной обмотке образца и тока в намагничивающей обмотке. Искомые динамические магнитные характеристики находятся расчетным путём по аналитическим выражениям, связывающим электрические и магнитные величины в едином электромагнитном процессе.