Obrabotka Metallov 2010 No. 4

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 4 (49) 2010 41 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ УДК 669.14.046:621.9.048.7 ОБРАЗОВАНИЕ ДЕФЕКТОВ МАРТЕНСИТНОЙ СТРУКТУРЫ В ПРОЦЕССЕ ЗАКАЛКИ СТАЛЕЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЭЛЕКТРОННОГО ПУЧКА, ВЫВЕДЕННОГО В АТМОСФЕРУ 1 Е.А. ДРОБЯЗ, канд. техн. наук, В.А. БАТАЕВ, доктор техн. наук, профессор, В.Г. БУРОВ, канд. техн. наук, профессор, А.М. ТЕПЛЫХ, аспирант ( НГТУ, г. Новосибирск ) Статья поступила 15 ноября 2010 г. Дробяз Е.А. – 630092, Новосибирск, пр.К. Маркса, 20, Новосибирский государственный технический университет, e-mail: drobyaz@yandex.ru Исследовано влияние режимов вневакуумной электронно-лучевой закалки на образование дефектов в поверхностном слое углеродистых сталей. Металлографическим и электронно-микроскопическим методами структурных исследований установлено, что один из наиболее опасных дефектов обусловлен перегревом поверхностной зоны до температур, близких к точке солидуса или превышающих ее. Ключевые слова: вневакуумная электронно-лучевая обработка, дефекты структуры, углеродистые стали. The influences of the modes of atmospheric electron-beam hardening on the formation of defects in the surface layer of carbon steels are investigated. Metallographic and electron microscopic methods of structural studies have established that one of the most dangerous defects caused by overheating of the surface zone to temperatures close to the point of the solidus or exceeds it. Key words: atmospheric electron beam treatment, defects of structure, carbon steels. _______________ 1 Работа выполнена в рамках ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России на 2009 – 2013 годы» Из совокупности методов упрочнения сталей, основанных на использовании процессов высокоэнер- гетического воздействия на поверхность заготовки, следует особо выделить закалку электронным лучом, выведеннымв воздушнуюатмосферу [1]. Этот процесс может быть эффективно реализован с использованием промышленного ускорителя электронов ЭЛВ-6 произ- водства Института ядерной физики СО РАН. Высокая мощность ускорителя (до 100 кВт) в совокупности с устройством вывода электронов в воздушную атмос- феру позволяет с высокой производительностью обра- батывать длинномерные крупногабаритные изделия. Благодаря высокоскоростному нагреву до тем- пературы аустенитного состояния и последующему быстрому отводу тепла нижележащими слоями про- исходит закалка сталей, сопровождающаяся резким ростом значений твердости. Таким образом, могут быть упрочнены слои толщиной до 1 мм и более. Ме- тод ориентирован преимущественно на упрочнение деталей, подвергаемых различным видам износа. При разработке режимов закалки сталей мето- дами, основанными на высокоэнергетическом воз- действии на поверхностный слой, обычно ставится задача формирования мелкокристаллической струк- туры мартенсита и обеспечения высокого уровня твердости. Предполагается, что структура мелко- кристаллического пересыщенного твердого раство- ра углерода в α -железе должна создать условия для осуществления хорошего сочетания прочностных свойств и трещиностойкости. Однако при реализа- ции некоторых задач было установлено, что внева- куумная электронно-лучевая закалка может способ- ствовать хрупкому выкрашиванию поверхностного слоя упрочненных деталей, подвергнутых контактно- усталостному нагружению. Цель данной работы состоит в выявлении причин чрезмерного охрупчивания поверхностных слоев стальных заготовок, упрочненных методом вневаку- умной электронно-лучевой закалки. В качестве объектов исследования использовали отожженную сталь У8 (0,83 % С; 0,33 % Mn; 0,21 % Si; 0,02 % S; 0,025 % P) и стали эвтектоидного со- става, легированные микродобавками титана и нио- бия в количестве 0,06 и 0,1 %. В исходном состоянии