Obrabotka Metallov 2014 No. 3

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 3 (64) 2014 95 ТЕХНОЛОГИЯ Совместный анализ результатов численного моделирования и натурных экспериментов по- зволил установить зависимость глубины закалки от режимов обработки ( q и [Вт/м 2 ], V д [м/с]): è ä ä è ( , ) h q V a bV cq     2 2 3 ä è ä è ä dV eq fV q gV      3 2 2 è ä è ä è hq iV q jV q    , (2) для стали У8: a = 1,122425, b = –25,210979, c = 3,673506∙10 –9 , d = 281,263627, e = 8,690586  10 –18 , f = –8,175952  10 –8 , g = –1471,413565, h = 1,428863  10 –27 , i = –9,270236∙10 –17 , j = 6,005372∙10 –7 ; стали 45: a = 0,426008, b = 2,827121, c = 3,025072∙10 –9 , d = –301,591960, e = –4,694423  10 –18 , f = 3,600666∙10 –8 , g = 1953,668810, h = 3,216427∙10 –27 , i = 1,375401∙10 –17 , j = –3,779403∙10 –7 . Таким образом, любое сочетание режимов ( q и , V д ), отвечающее данным зависимостям, по- зволяет при соответствующих условиях охлаж- дения обеспечить заданную глубину упрочнения. Однако, как показали результаты математиче- ского и натурного экспериментов, полученные диапазоны режимов упрочнения не гарантируют формирование закаленного слоя без наличия за- калочных трещин, основной причиной появле- ния которых является внутреннее напряженное состояние материала. В образце из стали У8, обработка которого осуществлялась на режимах q и = 3,1∙10 8 Вт/м 2 , V д = 80 мм/с, R и = 2 мм, α = 3∙10 4 Вт/(м 2 ∙ ° С), при дефектоскопии была зафиксирована закалоч- ная трещина (рис. 6). При этом глубина закалки составила h = 0,62 мм, величина переходной зоны – 0,12 мм. Совместный анализ графиков распределения микротвердости и осевых остаточных напря- жений по глубине упрочненного слоя позволил прийти к следующим выводам: для данных ма- рок сталей в исследуемом диапазоне режимов упрочнения величина остаточных напряжений будет определяться в основном уровнем твер- дости, градиентом падения микротвердости и глубиной упрочнения. Как видно из рис. 7, снижение уровня поверхностной твердости и глубины упрочнения приводит к уменьшению сжимающих напряжений и смещению макси- мума растягивающих напряжений к поверх- ности. Последнее при определенных условиях может стать причиной выхода из строя изде- лия, так как разрушение будет начинаться под упрочненным слоем, в месте максимума растя- гивающих напряжений. При большом градиенте падения микротвердости (  > 32  2 МПа/мкм) а б Рис. 6. Образование закалочной трещины в стали У8: а – распределение структурных составляющих (оптическая микроскопия); б – распределение осевых остаточных напряжений (результаты моделирования напряженно – деформированного состояния)