- •А. Н. Минков
- •Содержание
- •1 Конструкционная прочность и пути её повышения
- •1.1 Общие положения
- •1.2 Конструкционная прочность материалов
- •1.2.1 Общие положения
- •1.2.2 Механические свойства и способы их
- •1.3 Методы повышения конструкционной
- •1.4 Железоуглеродистые сплавы - основные
- •1.4.1 Общие положения
- •1.4.2 Углеродистые стали
- •1.4.3 Чугуны
- •2 Термическая обработка
- •2.1 Общие положения термической обработки
- •2.2 Превращения при нагревании и охлаждении стали
- •2.2.1 Образование аустенита при нагревании
- •2.2.2 Превращения аустенита при охлаждении
- •2.2.3 Превращения мартенсита при нагревании
- •2.3 Виды термической обработки
- •2.3.1 Отжиг
- •2.3.2 Закалка
- •Vкрит.- критическая скорость закалки
- •2.3.3 Отпуск
- •2.3.4 Дефекты термической обработки
- •2.4 Поверхностное упрочнение
- •2.4.1 Общие положения
- •2.4.2 Поверхностная закалка
- •2.4.2.1 Закалка с индукционным нагревом
- •2.4.2.3 Поверхностная закалка в электролитах
- •2.4.2.4 Закалка с нагревом лазерным лучом
- •2.4.3 Химико-термическая обработка (хто)
- •3 Легированные стали
- •3.1 Общие положения
- •Легированные стали можно классифицировать:
- •- По структуре в равновесном состоянии;
- •- По структуре образцов после охлаждения на воздухе;
- •- По назначению.
- •3.2 Конструкционные стали
- •3.2.1 Стали повышенной обрабатываемости
- •3.2.2 Низкоуглеродистые стали для цементации
- •3.2.3 Среднеуглеродистые стали для улучшения
- •3.2.4 Рессорно-пружинные стали
- •3.2.5 Подшипниковые стали
- •3.2.6 Высокопрочные стали
- •3.2.7 Износостойкие стали и сплавы
- •3.3 Инструментальные стали
- •3.3.1 Общие положения
- •3.3.2 Стали для режущего инструмента
- •3.3.2.1 Углеродистые и легированные инструментальные стали
- •3.3.2.2 Быстрорежущие стали
- •3.3.3 Штамповые стали
- •3.3.4 Стали для измерительных инструментов
- •3.4 Специальные стали
- •3.4.1 Коррозионностойкие (нержавеющие) стали
- •3.4.2 Жаростойкие стали и сплавы
- •3.4.3 Жаропрочные стали и сплавы
- •3.4.4 Магнитные стали и сплавы
- •4 Цветные металлы и сплавы
- •4.1 Алюминий и сплавы на его основе
- •4.1.1 Общая характеристика алюминия
- •4.1.2 Алюминиевые сплавы
- •4.2 Магний и сплавы на его основе
- •4.2.1 Общая характеристика магния и его сплавов
- •4.2.2 Деформируемые магниевые сплавы
- •4.2.3 Литейные магниевые сплавы
- •4.3 Титан и сплавы на его основе
- •4.3.1 Общая характеристика титана и его сплавов
- •4.3.2 Промышленные титановые сплавы
- •4.4 Бериллий и сплавы на его основе
- •4.4.1 Свойства бериллия
- •4.4.2 Бериллиевые сплавы
- •4.5 Медь и ее сплавы
- •4.5.1 Общая характеристика меди и её сплавов
- •4.5.2 Латуни
- •4.5.3 Бронзы
- •5 Неметаллические конструкционные материалы
- •5.1 Пластические массы
- •5.2 Стекло
- •5.2.1 Строение и состав неорганических стекол
- •5.2.2 Ситаллы
- •5.2.3 Органическое стекло
- •5.3 Древесина
- •Список литературы
- •Курс лекций по дисциплине
- •Для студентов механических специальностей
- •Часть 2 «Материаловедение»
2.4 Поверхностное упрочнение
2.4.1 Общие положения
Все детали, которые упрочняются термической обработкой, можно распределить на две основные группы.
К первой группе относятся детали, которые работают главным образом на износ. В этом случае упрочняющая термическая обработка должна обеспечить только необходимые свойства поверхностного слоя (твердость, износостойкость и т. п.).
Ко второй группе относят детали, которые во время эксплуатации испытывают разнообразные нагрузки: растягивающие, сжимающие, изгибающие, крутящие, контактные и т. д.
Если деталь работает только под действием нагрузок от растяжения или сжатия, то напряжения распределяются по сечению детали достаточно равномерно. Для этих деталей применяют упрочняющую термическую обработку с объемным нагревом (нормализацию или закалку с последующим отпуском).
Более распространенной является эксплуатация деталей под действием изгибающих, крутящих и контактных нагрузок, при этом наиболее высокие напряжения возникают на поверхности детали, а в центре – минимальные. В таких случаях нужно обеспечить высокие значения твердости, износостойкости, усталостной и контактной прочности поверхностного слоя детали, а по всему её сечению предел текучести б0,2 должен превышать напряжения, возникающие от рабочих нагрузок.
Таким образом, для деталей, работающих на изгиб, кручение или в условиях высоких контактных нагрузок более целесообразным является поверхностное, а не объемное упрочнение.
Различают следующие виды поверхностного упрочнения:
- поверхностная закалка;
- химико-термическая обработка;
- поверхностно-пластическое деформирование.
Необходимо отметить, что при всех методах поверхностного упрочнения формируются сжимающие остаточные напряжения на поверхности, а при объемном упрочнении характерно их отсутствие или даже появление растягивающих напряжений. Известно, что сжимающие остаточные напряжения существенно повышают усталостную и контактную прочность деталей и уменьшают их чувствительность к концентраторам напряжений.
2.4.2 Поверхностная закалка
Поверхностная закалка заключается в нагревании поверхностных слоев изделий до аустенитного состояния и последующего быстрого охлаждения. Поверхностная закалка применяется для повышения твердости, износостойкости и предела выносливости поверхности при сохранении вязкой сердцевины. Для достижения указанного распределения твердости деталь после отжига, нормализации или улучшения необходимо подвергнуть поверхностной закалке, а затем низкотемпературному отпуску.
Поверхностной закалке могут подвергаться все углеродистые и легированные стали, которые содержат более 0,4%С (для углеродистых сталей) и более 0,35 %С (для легированных сталей). Структура поверхностного слоя после поверхностной закалки состоит из трех слоев: слоя, нагретого выше АС3; слоя, нагретого до температур между АС3 и АС1; слоя, нагретого ниже АС1.
В зависимости от источников нагрева различают следующие способы поверхностной закалки:
- закалка с индукционным нагревом;
- закалка с нагревом газокислородным пламенем;
- закалка с нагревом в электролитах;
- закалка с нагревом лазерным излучением.