Obrabotka Metallov 2020 Vol. 22 No. 2

OBRABOTKAMETALLOV Vol. 22 No. 2 2020 21 TECHNOLOGY Т а б л и ц а 2 Ta b l e 2 Характеристики поверхности стали 09 Г 2 С после различных режимов ультразвуковых упрочняющих поверхностных обработок Surface characteristics of 09Mn2Si steel after various ultrasonic surface strengthening treatment modes Вид обработки Treatment mode Параметры шероховатости поверхности Surface roughness Микротвердость Microhardness HV 0,1 Микрорельеф Microrelief Субмикрорельеф Submicrorelief Ra , мкм Rz , мкм Ra , мкм Шлифовка Grinding 0,6 2,0 – 200±5 УЗУО UIT 1,6 7,0 0,03 260±10 УЗУФО 1 UIFT1 0,4 1,5 0,04 500±20 УЗУФО 2 UIFT2 3,5 14,0 0,04 620±30 индентора , совершающего передвижение ( ска - нирование ) со скоростью 0,6 м / с . На всех обра - ботанных поверхностях отчетливо видны также параллельные субмикрогребни , расположенные поперек направления движения инструмен - та ( см . рис . 3, а – в ). Анализ СЭМ - изображения микроучастка поверхности после УЗУФО по - казывает ( рис . 3, г ), что отмеченные параллель - ные субмикрогребни располагаются с шагом ~400 нм , соответствующим расстоянию между соседними отпечатками индентора для скорости перемещения 0,6 м / мин при частоте колебаний индентора 22 кГц . Следовательно , субмикро - гребни образуются при наложении отдельных отпечатков от индентора , перемещающегося с определенной линейной скоростью и колеблю - щегося с ультразвуковой частотой . В табл . 2 наряду с параметрами шерохова - тости на микро - и субмикроуровне приведены также значения микротвердости поверхности сталей после различных обработок . Видно , что по сравнению с микротвердостью исходной шлифованной поверхности (200 HV 0,1) УЗУО повышает микротвердость поверхности стали до 260 HV 0,1, т . е . на 30 %. УЗУФО обеспечива - ет существенно более эффективное деформаци - онное упрочнение шлифованной поверхности : до 500 HV 0,1 ( в 2,5 раза ) при УЗУФО 1 и до 620 HV 0,1 ( в 3,5 раза ) при УЗУФО 2. Следова - тельно , обработка УЗУФО 1 (« углом вперед ») одновременно повышает и чистоту обработ - ки поверхности , и уровень ее упрочнения по сравнению со стандартной УЗУО ( см . табл . 2). Режим УЗУФО 2 ( обработка « углом назад ») по - зволяет достигнуть еще более высокого уровня микротвердости поверхности , однако это со - провождается значительным ухудшением ка - чества поверхности и возникновением грубого микрорельефа ( см . рис . 2 , в , е ). Структурными исследованиями на попереч - ных шлифах установлено , что исходная струк - тура стали 09 Г 2 С состоит из ферритных зерен размером 10…30 мкм и небольшого количества перлитных колоний ( рис . 4, а , б ). В результате УЗУФО 2 в поверхностном слое формируется градиентная микроструктура ( рис . 4, в , г ), в ко - торой можно выделить три области : a – примыкающая к поверхности область с субмикрокристаллическими и нанокристалли - ческими ( как показано в работе [14], методом просвечивающей электронной микроскопии ) структурами ; b – область с сильнодеформированной вытя - нутой в направлении деформации структурой ; c – область с крупнокристаллической пластически деформированной структурой ( деформированные зерна хорошо различи - мы на расстоянии 150 мкм от поверхности