3.4 Исследование физико-механических и электрических свойств металлических поверхностей после эпо

3.4.1 Исследование микротвердости

При обработке металлов, в зависимости от способа полирования, на их поверхностные слои оказывается механическое, химическое, электрическое, термическое воздействие, что приводит к изменению ряда свойств поверхности по сравнению с исходным материалом и, в частности, к изменению твердости поверхностного слоя. В настоящее время наиболее точным и удобным методом измерения твердости является метод статического вдавливания алмазной пирамидки под малыми нагрузками или так называемый метод измерения микротвердости, особенности которого изложены в главе 2.

Изучение влияния способа обработки на твердость поверхности доказало, что все исследуемые способы полирования приводят к уменьшению ее величины по сравнению с исходной поверхностью. Для углеродистой стали (табл. 4.6) при электрохимическом полировании это уменьшение особенно заметно, величина микротвердости уменьшается примерно на 25 % и составляет 1167,9 МПа. Меньше всего на величину микротвердости углеродистой стали оказывает влияние химическое полирование, для ЭПО и механической обработки были получены одинаковые значения микротвердости. Для коррозионно-стойкой стали (табл. 4.7) при ЭПО наблюдается уменьшение микротвердости примерно на 10 %, а при механическом полировании величина микротвердости несколько выше, чем у исходной поверхности, что можно объяснить механическим наклепом. При обработке латуни (табл. 4.8) уменьшение микротвердости примерно на 15 % имеет место при механической обработке, электролитно-плазменной обработке импульсными токами различной скважности и при электрохимическом полировании. Значения микротвердости для химического полирования и ЭПО постоянным током по своей величине одинаковы и близки к значению микротвердости исходной поверхности.

Таблица 4.6 Влияние способа полирования углеродистой стали (Ст. 40) на микротвердость поверхности

Способ полирования	HV, МПа	dср, мкм	σ, мкм	σ0, мкм
До обработки	1557,30	24,425	2,149	0,961
Механическое	1239,46	27,625	0,798	0,357
Химическое	1380,32	26,099	2,778	1,242
Электрохимическое	1167,98	28,350	1,854	0,829
ЭПО	1239,46	27,412	1,009	0,451

Таблица 4.7 Влияние способа полирования коррозионно-стойкой стали (Х18Н10Т) на микротвердость поверхности

Способ полирования	HV, МПа	dср, мкм	σ, мкм	σ0, мкм
До обработки	2024,49	21,662	0,753	0,337
Механическое	2094,30	21,087	0,952	0,426
ЭПО	1840,40	22,662	0,409	0,183

Таблица 4.8 Влияние способа полирования латуни (Л63) на микротвердость поверхности

Способ полирования	HV, МПа	dср, мкм	σ, мкм	σ0, мкм
До обработки	2024,50	21,720	0,990	0,400
Протравленная	948,99	31,313	0,839	0,375
Механическое	1687,09	23,487	0,739	0,330
Химическое	2024,49	21,725	1,077	0,482
Электрохимическое	1687,09	23,630	0,889	0,397
ЭПО, Iпост	2024,49	21,612	0,223	0,099
ЭПО, Iимп, q = 6	1687,09	23,688	0,768	0,343
ЭПО, Iимп, q = 3	1687,09	23,650	0,933	0,417

Из данных, приведенных в таблицах 4.6 и 4.8, видно, что для углеродистой стали и латуни при электрохимическом полировании значения микротвердости поверхности ниже, чем при других методах полирования. Это можно объяснить более глубоким проникновением активных составляющих рабочего раствора в поверхностные слои под действием электрического тока, чем при химическом полировании; большей агрессивностью растворов по сравнению с растворами для ЭПО и полирующими пастами при механическом полировании. Незначительное уменьшение микротвердости стальных поверхностей при ЭПО можно объяснить тем, что под воздействием высоких температур в начале процесса обработки происходит отжиг обрабатываемой поверхности, а затем, после прекращения подачи электрического тока, поверхностная закалка непосредственно в рабочем растворе. В виду того, что температура рабочего раствора достаточно высокая (80...90)° С, то полной закалки поверхности не происходит. Для латуни, которая, как известно, не закаливается, это явление можно объяснить тем, что после ЭПО толщина нарушенного поверхностного слоя, как показали результаты ОЖЕ-исследований, очень незначительная (0,01 мкм) и потому не влияет на величину микротвердости. При механическом полировании, под воздействием сил трения, также происходит значительный нагрев поверхностных слоев и исследуемого образца в целом, что приводит к отжигу поверхности, а процесс закалки фактически отсутствует, так как образец, либо деталь остывают на воздухе, что приводит к некоторому уменьшению микротвердости по сравнению с исходной поверхностью. Но, как уже отмечалось выше, при ЭПО и механическом полировании происходит незначительное уменьшение микротвердости по сравнению с исходной поверхностью, а их численные рачения приблизительно равны.

Таким образом, исследования показали, что при полировании металлических поверхностей происходит некоторое уменьшение их твердости, причем самое незначительное уменьшение дает электролитно-плазменная обработка и механическое полирование. Поэтому, в тех случаях, когда важна такая характеристика как твердость, для полирования предпочтительнее применять данные способы.