Obrabotka Metallov 2015 No. 1

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 1 (66) 2015 7 ТЕХНОЛОГИЯ ные зерна первоначально производят упругую деформацию металла, затем пластическую, и по достижении контактных напряжений, пре- вышающих предел прочности металла, – снятие стружки. Тепло образуется в основном в резуль- тате трения абразивных зерен по ювенильной поверхности только что обработанного металла и энергии, расходуемой на упругую и пласти- ческую деформацию. При этом на первых двух этапах контакта режущих зерен с металлом тем- пература шлифуемой поверхности оказывается даже выше, чем при снятии стружки. Давящие зерна лишь скользят по ранее обработанной по- верхности, вызывая дополнительно упругую и пластическую деформацию и тепловыделение. Мгновенный нагрев поверхности заготовки может составлять 700…800  ° С и приводит ее к локальному оплавлению. При этом скорость нагрева достигает 5000…6000  ° С / с и даже до 10 000  ° С / с. Тепловое поле заготовки характери- зуется высоким градиентом и сосредоточивается в поверхностном слое глубиной до 0,1…0,3 мм. Практически за доли секунды эта температура снижается, так как основная часть тепла отво- дится в нижележащие слои холодного металла. При интенсивном съеме металла температуры нагрева могут быть выше фазового превращения (линии A c 1 ). Нагретый металл, взаимодействуя с охлаждающей средой, приобретает пониженную или повышенную твердость поверхностного слоя детали. При этом в сталях с мартенситной и сорбитной структурой возможна вторичная за- калка [1, 2]. В работах [3–5] прижоги классифированы на две группы: закалки и отпуска. В первом случае в результате нагрева металла выше линии А с 1 образующийся при шлифовании аустенит при остывании деталей не достигает полного обрат- ного мартенситного превращения. Это связано с тем, что в результате больших удельных давле- ний, оказываемых абразивными зернами на их поверхности, и скорости движения теплового источника нижняя граница мартенситного пре- вращения смещается ниже 20  ° С. В результате на поверхности детали фиксируется структура аустенита закалки, который может иметь две схемы превращений: диффузионную «мартен- сит – перлит – аустенит» и бездиффузионную «мартенсит – аустенит». В первом случае про- текает выход углерода из кристаллической ре- шетки мартенсита в зоне температуры отпуска, а при дальнейшем повышении нагрева a → γ превращение и растворение углерода в γ – Fe, т. е. образование аустенита. Бездиффузионная схема обратного мартенситного превращения предполагает только сдвиг кристаллической ре- шетки при минимальном времени воздействия теплового источника (10 –11  с). Прижоги второй группы протекают в третьем превращении отпу- ска, когда углерод полностью выходит из решет- ки мартенсита. При этом образуется феррит, а в результате реакции между ним и выделившимся углеродом – цементит (перлит). Снижение твердости, обусловленное прижо- гами, оказывает неблагоприятное воздействие на усталостную прочность, износостойкость и, как следствие, долговечность деталей машин [6]. В связи с этим при шлифовании высокона- груженных и ответственных деталей контролю прижогов уделяется большое внимание. Суще- ствующие методы контроля разделяются на раз- рушающие и неразрушающие. Одним из самых известных разрушающих методов контроля яв- ляется химическое травление, при котором хи- мические растворы реагируют с отдельными структурными составляющими, находящимися на поверхности детали [7, 8]. Дополнительно прижоги контролируются внешним осмотром. Однако метод травления дает информацию лишь о грубых структурных изменениях в по- верхностном слое деталей, характеризуется вы- сокой трудоемкостью и экологически опасен. Поэтому ведется непрерывный поиск более со- временных, неразрушающих способов контроля прижогов. В работе [7] предложен метод, осно- ванный на измерении удельного сопротивления металла, которое возрастает при возникновении прижогов вторичной закалки и уменьшается при прижогах вторичного отпуска. Позднее создан способ выявления прижогов, описанный в ра- боте [9], по электризации и свечению их зон в ультрафиолетовом свете после нанесения специ- ального вещества на поверхность. В работе [10] авторами предложен способ выявления зон со шлифовочными и эксплуатационными прижо- гами путем измерения на поверхности деталей флуктуации физического параметра, в качестве которого принята работа выхода электронов. Для цементируемых и улучшаемых легирован- ных сталей с мартенситной структурой часто