Obrabotka Metallov 2014 No. 3

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 3 (64) 2014 94 ТЕХНОЛОГИЯ 2. Результаты и обсуждение Расчеты показали, что в условиях ВЭН ТВЧ достигаются достаточно высокие значения ско- ростей нагрева V н = 5…50∙10 3 o C/с и охлажде- ния (в интервале температур (700…500)°С – V о_700–500 = 3…33∙10 3 o C/с, в интервале темпера- тур (400…150)°С – V о_400–150 = 200…4100 o C/с). Также было зафиксировано (рис. 4), что при определенном сочетании режимов обработки температура нижележащего слоя может дости- гать значений больших, чем на поверхности. Это происходит за счет того, что при разогреве по- а б Рис. 5. Распределение структурных составляющих стали У8: а – оптическая микроскопия; б – результаты моделирования структурно-фазовых превращений – распределение объемной доли мартенситной структуры Рис. 4. Распределение термических циклов по глубине материала при нагреве ВЭН ТВЧ: материал – сталь 45; q и = 200 МВт/м 2 , V д = 60 мм/с, R и = 2 мм верхностного слоя до температуры точки Кюри Т К большая часть мощности выделяется в ниже- лежащем слое. При этом в поверхностном слое происходит интенсивный отбор тепла охлажда- ющей жидкостью, подающейся непосредствен- но в зону нагрева, в то время как в нижележащем слое отвод тепла регламентируется условиями теплопроводности [36]. Такая динамика распределения теплового поля по сечению пластины является причиной неоднородных структурно-фазовых превраще- ний в материале и возникновения в нем остаточ- ных деформаций и напряжений, уровень которых на поверхности может достигать значений  = –500…–1000 МПа. При проверке адекватности математической модели максимальная погрешность не превыша- ла 4…8 %. На рис. 5 представлены результаты оптической микроскопии и моделирова- ния структурно-фазовых превращений для стали У8. Закалка ВЭН ТВЧ осу- ществлялась на следующих режимах: q и = 2,0∙10 8 Вт/м 2 , V д = 60 мм/с, R и = 2 мм, α = 3∙10 4 Вт/(м 2 ∙ ° С). При этом глубина за- калки составила h = 0,62 мм, а величина переходной зоны – 0,25 мм. Микротвер- дость поверхностного слоя составляла 9100 МПа, при этом максимальное зна- чение остаточных напряжений сжатия на поверхности  = –605 МПа (расчетное значение  = –593 МПа).