Obrabotka Metallov 2012 No. 1

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 1 (54) 2012 40 ТЕХНОЛОГИЯ длины дуги межэлектродными вставками. Ис- пользовалась комбинированная схема подклю- чения – деталь включена в цепь плазмотрона. Плазмообразующий газ – аргон. Режимы ультразвукового деформирования и плазменного нагрева устанавливались исходя из условий получения максимального эффекта от каждого из воздействий – максимальной толщи- ны упрочненного слоя и отсутствия оплавления поверхности. Для выявления особенностей строения и свойств поверхностного слоя после комби- нированной обработки полученные результа- ты сравнивались с данными, установленными при исследовании образцов после плазменного упрочнения на режимах, использованных при комбинированном упрочнении. Исходная структура серого перлитного чугу- на марки СЧ21 состоит из металлической матри- цы, содержащей до 95 % перлита, и включений пластинчатого графита. Микротвердость необ- работанного серого чугуна лежит в пределах 1850…2100 МПа. Ультразвуковое пластическое деформирова- ние создает поверхностный слой толщиной до 0,3 мм с повышенной до 3560 МПа микротвер- достью (кривая 1 , рис. 1). Рис. 1. Распределение микротвердости по глубине поверхностного слоя: 1 – ультразвуковое деформирование; 2 – плазменная закалка; 3 – комбинированная обработка Анализ структуры деформированного слоя показал, что такое повышение микротвердости обусловлено, прежде всего, деформацией ма- трицы. Ультразвуковое нагружение приводит к повышению дисперсности структурных состав- ляющих матрицы – дроблению и деформации цементитных пластин в перлите (рис. 2). В то же время заметного дробления включений графи- та после ультразвукового деформирования при данном увеличении не выявлено. Рис. 2 . Структура поверхностного слоя после ультразвукового деформирования ( Р ст = 250 Н, V = 50 м/мин, S = 0,08 мм/об) Шероховатость поверхности в результате УЗО была снижена от Ra = 2,5 до Ra = 0,66 мкм. При этом на поверхности был сформирован пол- ностью новый регулярный микрорельеф. Высокоскоростной поверхностный нагрев энергией низкотемпературной плазмы без оплав- ления поверхности позволил получить поверх- ностный слой толщиной 0,6 мм с микротвердо- стью до 7500 МПа (кривая 2 на рис. 1). Сравнение формы и размеров включений графита до и после обработки не выявило су- щественных изменений. По-видимому, этот факт можно объяснить узким температурно- временным интервалом аустенитного превра- щения в сером чугуне, условия которого недо- статочны для растворения крупных включений графита. Анализ структуры поверхностного слоя по- сле травления 4 %-м спиртовым раствором азот- ной кислоты (рис. 3) показал, что в нем можно выделить несколько зон. Во всех зонах присут- ствуют включения графита. Металлическая ма- трица в зоне I (40 мкм) образована структурами ледебурита. В зоне II (около 80 мкм) матрица имеет структуру мелкоигольчатого мартенсита. Зона III представляет собой переходный слой (60…80 мкм), состоящий из мелкоигольчатого и бесструктурного мартенсита. Зона IV имеет