Obrabotka Metallov 2010 No. 2

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ № 2 (47) 2010 30 от 0,1 до 1,0 мкм. Такая обработка характеризу- ется накоплением напряжений и деформаций, вызывающих дробление приповерхностных структур и генерацию большого количества де- фектов с очень высокой плотностью дислокаций (до 10 15 …10 16 м -2 ). Поверхностные слои при этом характеризуются неравномерным распределени- ем дефектов по их глубине (рис. 2). Так, в зоне А материал находится в диспер- гированном состоянии – в виде мелких блоков (субзерен) с высокоугловыми границами и мак- симальной плотностью дислокаций. Зона Б непо- средственно контактирует с исходной структу- Рис. 2. Принципиальная схема поверхностного слоя среднеуглеродистой стали после бесприжогового шлифования: 1 – ферритное зерно: 2 – перлитное зерно а б рой материала. В зернах этой зоны наблюдаются локальные дислокационные сгущения, не приво- дящие к значительной разориентации отдельных объемов кристаллов. При переходе на чистовые и тонкие режимы шлифования материалов мелкозернистыми (зерни- стость 16 и менее) и «острыми» кругами с обиль- ным охлаждением (во избежание доминирования температурного фактора) поверхностные зерна не вытягиваются вдоль вектора главного движения резания, а дробятся на крупные зеренные блоки. Размер этих блоков в 7–25 раз меньше размера исходного зерна, причем более мелкие блоки рас- положены ближе к поверхности (рис. 3). Рис.3. Приповерхностный слой (×3000) среднеуглеро- дистой стали после чистового шлифования: 1 – зеренный блок; 2 – исходное зерно Усиление температурного фактора при абра- зивной обработке (например, вследствие повы- шения производительности шлифования) при- водит к формированию поверхностных слоев с сильно измененным структурно-фазовым состоя- нием, которые хорошо видны под микроскопом в виде темных участков после травления ниталем микрошлифов исследуемых сталей. При этом за- частую происходят фазовые превращения, свя- занные с распадом исходных приповерхностных метастабильных структур, например мартенсит- ных, и формированием новых структур в ходе вто- ричной закалки. Толщина поверхностного слоя в этих условиях может достигать нескольких деся- тых миллиметра и зависит в основном от глуби- ны проникновения в материал температур выше критических точек данного железоуглеродистого сплава. Следует отметить, что значения критиче- ских точек в значительной степени определяются деформацией структуры, скоростью ее нагрева и охлаждения в ходе абразивной обработки. В высокоуглеродистых сталях, особо вос- приимчивых к термическому воздействию, зна- Рис. 1. Приповерхностный слой стали: а – микроструктура (×800); б – наноструктура (×7000, инвертированный цвет)