Файл: Дорофеев, А. Л. Индукционная структуроскопия.pdf

іштная проницаемость и магнитная индукция снижаются. При дальнейшем упрочнении увеличивается количество субмпкротрещин и магнитная проницаемость.возрастает [Л. 2].

Зависимость электросопротивления от плотности и подвижности дислокаций еще мало изучена. По Бюргерсу значительный прирост электросопротивления моно- и поликристаллов дают расширенные дислокации. Возра­ стание электросопротивления объясняется образованием вакансий, дислоцированных атомов и дислокаций. При­ рост электросопротивления за счет влияния первых двух типов дефектов пропорционален величине | 3 / 2 (где g — относительная деформация), а за счет влияния дислока­ ций пропорционален S,1/2.

Многочисленные результаты различных исследований m собственный опыт автора говорят о том, что в широко [распространенных немагнитных сплавах на основе алю­ миния и титана даже значительные пластические дефор­ мации, вызванные растяжением или наклепом, изменяют электросопротивление всего на несколько процентов (не ; , более -6%). Наиболее сильны эти изменения в области низких температур.

'Й-о данным Гудремона удельное сопротивление легн- 'роВМ-піых сталей при деформации практически не изме­ няется [Л. 19].

Современные методы упрочнения основаны на увели­ чении полезной плотности дислокаций, измельчении зер­ на и блоков термообработкой, легированием, созданием всякого рода несовершенств и искажений решетки, свя­ занных с образованием структур с так называемыми упрочняющими фазами, вызывающими дисперсионное старение. Нагрев наклепанного металла до 300—400°С ведет к снятию искажений решетки. Так, мелкозернистое железо переходит из вязкого в хрупкое состояние при температуре —40°С, а крупнозернистое — при 0°С.

При нагреве выше 400 °С наступает рекристаллизаиия. Температура начала этого процесса для металлов обычной технической чистоты примерно равна 0,3 — 0-4 /цл Если нагреву подвергается пластически деформи­ рованный металл, то рост зерна начинается при меньших •температурах и происходит более интенсивно, чем у недсформированного металла. Оценка величины остаточ­ ных напряжений осуществляется механическим или рентгеноструктурным методами.

напряжений механическими и электрическими тензометрами. С по­ мощью механического тензометра измеряют расстояние между какими-либо двумя точками образца до и после нагружения. Широ­ кое распространение получили проволочные датчики сопротивления.

сопротивления используются константам, нихром, элинвар и другие материалы с высоким сопротивлением.

Рентгеновский метод определения напряжений основан на изме­ рении расстояния между атомами кристаллической решетки с по­ мощью монохроматического излучения. О величине напряжений судят по' диаметру круга на фотографической пластинке, образованной отраженным лучом. Находят применение также метод лаковых покры­ тий, метод муаровых полос, оптический метод, с помощью которого изучают возникновение и перемещение системы полос на прозрачной модели.

Для измерения напряжений в упругой зоне при испытаниях сгалыіых образцов и деталей используется магннтоупругпй эффект. Имеется определенная связь между упругими напряжениями, направ­ лением, величиной и знаком магнптострнкцпн. У материалов с поло­ жительной магнптострнкцпей растягивающие напряжения, а у мате­ риалов с отрицательной — сжимающие напряжения вызывают рост намагниченности [Л. 5, 35]. Железо имеет положительную магнитострикцпю в слабых полях и отрицательную в сильных. Если знак деформации не совпадает со знаком магинтострнкцші, то петля гистерезиса расширяется из-за увеличения коэрцитивной силы и З'меньшенпя остаточной магнитной индукции.

Использование магнитоупругого эффекта для измерения механи­ ческих напряжений затрудняется влиянием структуры, колебаниями химического состава и другими факторами. Поэтому важное значе­ ние здесь имеют эмпирически построенные зависимости.

7-3. ХИМИКО-ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА И МЕТОДЫ ОЦЕНКИ ЕЕ КАЧЕСТВА

Химико-термическая обработка стальных деталей основана на поверхностном насыщении стальных дета­ лей углеродом, азотом, алюминием, бором (цементиро­ вание, азотирование, алитирование, борирование). Она значительно повышает долговечность деталей, их кон­ тактную и усталостную прочность. Напряжения изгиба при хрупком разрушении и предел прочности получаются максимальными при поверхностном содержании углеро­ да 0,8—1,0%. Наиболее высокий предел выносливости имеют детали, диффузионный слон которых состоит из мелкоигольчатого мартенсита и . мелких карбидов

щие напряжения до 30 кгс/мм2. Для конструкционных сталей усталостная прочность в значительной мере опре­ деляется содержанием углерода иа поверхности. Сниже­ ние концентрации углерода с 0,9 до 0,5% при неизменной твердости приводит к снижению усталостной прочности более чем на 40%; резко снижается и износостойкость.

7-4. КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА ЦЕМЕНТИРОВАННОГО СЛОЯ

Содержание углерода в цементированном слое быст­ ро уменьшается с увеличением глубины слоя (рис. 7-6), поэтому оценка концентрации углерода на поверхности в общем случае является необходимым условием реше­ ния проблемы контроля качества цементированного слоя.

в цементированном слое при различном времени выдержки в газовой среде.

Однако решение этой задачи осложняется тем, что по­ верхность цементированной в твердом карбюризаторе детали после термообработки, как правило, обезуглерожена.

Уменьшение содержания углерода приводит к росту электрической проводимости и магнитной проницаемо­ сти. При изменении содержания углерода от 0,3 до 1,5% для сталей, закаленных при температуре 850°С, удель­ ное сопротивление изменяется в 2 раза, а магнитная про­ ницаемость— в 5 раз.

На протяжении ряда лет проводится систематическая работа по изучению процесса цементации и возможно-

133

стей контроля качества цементированных слоев. Дела­ лись попытки наладить контроль качества цементирован­ ных деталей после закалки. В этом случае имеются наи­ большие различия электромагнитных характеристик. Оказалось, что небольшие колебания температуры за­ калки, существенно не влияющие на структуру металла,

ние возрастает, а намагниченность убывает тем значи­ тельней, чем выше температура цементации. После вто­ рой закалки и низкотемпературного отпуска с ростом температуры отпуска коэрцитивная сила и сопротивле­ ние убывают, намагниченность остается неизменной до 200°С и резко возрастает в интервале температур 200— 250 °С, твердость изменяется всего на 5 единиц.

Остановимся на результатах испытаний образцов из стали 12Х2Н4А. На рис. 7-7 приведены характерные

134

изменения магнитной проницаемости этой стали. Для исследований использовался трехчастотный амплитудно-

мощью химического анализа. В отдельных случаях меж­ ду результатами измерений этими двумя методами име­

блюдался резкий перепад показаний а в слое глубиной около 20 мкм, что говорит о появлении значительных оста-

135