Obrabotka Metallov 2018 Vol. 20 No. 3

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 20 № 3 2018 26 ТЕХНОЛОГИЯ Т а б л и ц а 4 Ta b l e 4 Значения плотности дислокаций ρ, значения периода решетки а , отношений ∆ а / а , межплоскост- ных расстояний ∆ d / d , напряжений (σ 1 + σ 2 ) в поверхностных слоях образцов из серого чугуна СЧ20 в исходном состоянии и после упрочнения по различным методам The values of the dislocation density ρ, the lattice constant a , the ratios Δa/a, the interplanar distances Δd/d, the stresses (σ1 + σ2) in the surface layers of samples made of SCh20 grey cast iron in the initial state and after strengthening by different methods Метод упрочнения а , нм ∆ а / а , % d / n , нм ∆ d / d , 10 ‒4 ρ, 10 9 мм ‒2 (σ 1 + σ 2 ), МПа Без упрочнения 0,28651 ‒ 1,0136 ‒ 6,2 ‒ МДН 0,28684 0,11 1,0145 8,9 10,0 –655 МДН + вращающееся постоянное магнитное поле 0,28689 0,26 1,0159 17,8 10,8 –942 МДН + вращающееся переменное магнитное поле 0,28715 0,22 1,0153 16,8 11,5 –846 Результаты исследований микроструктуры упрочненных заготовок из стали и серого чугуна представлены на рис. 4 и 5 и в табл. 5, 6. Результаты рентгеноспектрального микро- анализа упрочненного поверхностного слоя об- разцов из стали и серого чугуна представлены в табл. 7 и 8. Анализ результатов рентгеноструктурных исследований (см. табл. 1–4) показал, что раз- работанный метод совмещенной упрочняющей обработки МДН и вращающимся постоянным или переменным магнитным полем позволяет сформировать в поверхностном слое заготовок наноразмерную субзеренную структуру с раз- мером блоков (фрагментов) 20…25 нм для ста- ли и 18…20 нм для серого чугуна. При этом при упрочнении МДН (когда магнитное воздействие на заготовку отсутствует) наличия в поверхност- ном слое заготовок наноразмерной субзеренной структуры не выявлено. Данное обстоятельство указывает на то, что только при комплексном магнитно-силовом воздействии обеспечивает- ся наноструктурирование поверхностного слоя ферромагнитных заготовок. Причем важную роль в процессе совмещенного упрочнения играет действующее на поверхность ферромаг- нитной заготовки вращающееся магнитное поле. Физическая модель получения в поверх- ностном слое ферромагнитных деталей нано- размерной субзеренной структуры может быть представлена следующим образом. В локальном объеме металла зерна феррита контактируют между собой и находятся в уравновешенном со- стоянии. В процессе совмещенного МДН коле- блющиеся деформирующие шары инструмента осуществляют многократное импульсно-удар- ное деформирование элементарного участка ферромагнитной заготовки. Вследствие этого имеет место периодическое силовое воздействие на исходные зерна металла, вызывающее их раз- рушение на более мелкие части (субзерна). За- тем в силу периодичности действия силы дефор- мирования осуществляется дробление только что полученных субзерен на более мелкие фрак- ции (блоки). Таким образом, степень дробления (измельчения) зерен упрочняемого материала определяется количеством полученных сило- вых импульсов со стороны деформирующих ша- ров инструмента. При этом разрушение зерен и субзерен на более мелкие фракции происходит в действующем извне постоянном или пере- менном вращающемся магнитном поле, вызы- вающем появление локальных вихревых токов, разогревающих неоднородности, как правило расположенные на границах контактирующих между собой зерен, субзерен или их фрагментов (блоков). Возникающие в процессе многократного дро- бления зерен и субзерен частицы имеют непра- вильную асимметричную форму и свой магнит- ный момент, не совпадающий с направлением действия внешнего магнитного поля. Вследствие этого полученные в процессе дробления зерен и субзерен частицы, стремящиеся сориентироваться