Файл: Олендер, Л. А. Технология и оборудование шарикового производства [учеб. пособие].pdf

230 ГЛ. G. МАТЕРИАЛЫ И ТЕРМООБРАБОТКА ШАРИКОВ

Сопротивляемость длительным переменным нагрузкам —

это сопротивляемость усталости, т. е. разрушение металла, на­ ступающему после большого числа повторно-переменных (ци­ клических) нагрузок. Она характеризуется пределом устало­ сти, определяемым наибольшим напряжением, при котором образец выдерживает без разрушения заданное число циклов, принимаемое за базу испытания.

Сопротивление сжатию — способность металла оказывать сопротивление разрушению под действием приложенной на­ грузки. При этом методе испытаний (метод И. М. Сахонько ' [40]) в приспособлении производится сжатие специальных об­ разцов со сферической (круговой) выточкой. Его показатели— условное сопротивление сжатию (отношение разрушающей на­ грузки к начальной площади поперечного сечения образца в наименьшем сечении круговой выточки), действительное на­ пряжение при разрушении (отношение разрушающей нагруз­ ки к площади поперечного сечения образца в наименьшем се­ чении круговой выточки в момент разрушения) и пластичность (отношение разности площадей поперечного сечения образца в момент разрушения и начальной к начальной площади по­ перечного сечения образца).

Контактная выносливость — это способность металла ока­ зывать сопротивление усталостному выкрашиванию на поверх­ ности испытываемых образцов, которые обкатываются при оп­ ределенной нагрузке и скорости вращения в паре со специаль­ но подготовленным кольцом или диском. Она измеряется про­ должительностью времени (в часах), количеством циклов на­ пряжений или суммарным количеством оборотов, которые со­ вершены испытываемым образцом до появления на нем пер­ вых выкрашиваний (питтингов). Испытания производятся на специально предназначенных для этой цели машинах моделей МИД, МКВ, МИ системы «МЭЗИМ и В» и др.

Твердость — свойство металла сопротивляться проникно­ вению в него более твердого тела, не получающего остаточных деформаций при испытании. Это самый распространенный спо­ соб оценки механических свойств металла, он может быть бы­ стро проведен непосредственно на деталях без их разрушения и без изготовления специальных образцов. Из существующих способов определения твердости на специальных приборах в производственной практике чаще всего используются сле­ дующие.

1. Твердость по Бринеллю (НВ) определяется вдавливани ем в поверхность испытуемого металла очень твердого сталь­ ного закаленного шарика диаметром 2,5; 5 или 10 мм под дей­ ствием нагрузки до 3 тв течение определенного времени. В ре­

зультате на поверхности изделия остается сферический отпеча­ ток некоторого диаметра, который замеряется при помощи специальной лупы. Затем в зависимости от диаметра отпечат­ ка, диаметра шарика и нагрузки по специальной таблице оп­ ределяется число твердости.

2. Твердость по Роквеллу (HRA, HRB, HRC) определяется вдавливанием в поверхность испытуемого металла стального шарика диаметром 1,588± 0,001 мм (красная шкала В в ци­ ферблате индикатора) или алмазного конуса с углом при вер­ шине 120° ±0,5° (черные шкалы А и С на циферблате индика­ тора). Вдавливание стального шарика (HRB) применяется для испытания мягких металлов, вдавливание алмазного ко­ нуса — для твердых (HRC) и самых твердых (HRA) металлов. Практически на приборе Роквелла число твердости после изме­ рения автоматически показывается на циферблате индика­ тора.

3.Твердость по Викерсу (НѴ) определяется вдавливанием

вповерхность испытуемого металла четырехгранной алмазной

пирамиды с углом между противоположными гранями а = = 136°±0,5°. Замер диагонали получаемого отпечатка осущест­ вляется с помощью окуляра-микрометра микроскопа, вмонти­ рованного в прибор. Этот способ применяется для определе­ ния твердости небольших по габаритам деталей и инструмен­ тов, металлов высокой твердости, весьма малых сечений и тонких наружных слоев термически обработанных изделий.

После проведения процесса термической обработки метал­ ла его вышеуказанные механические свойства в зависимости от потребности и соответственно примененного вида термооб­ работки могут изменяться в ту или другую сторону, т. е. улуч­ шаться или ухудшаться.

Основными видами термической обработки являются от­ жиг, нормализация, закалка и отпуск.

Отжиг подразделяется на полный и неполный. Полный от­ жиг производится при нагреве стали до температуры в преде­ лах 800—900° С, выдержке при этой температуре и последу­ ющем медленном охлаждении (обычно вместе с печью). Охлажденная после такого нагрева сталь имеет мелкозернистое строение. Этот вид термообработки применяется для пониже­ ния твердости стали, улучшения обрабатываемости, для из­ мельчения зерен и улучшения механических свойств.

Неполный отжиг стали производится при нагреве до тем­ ператур около 750° С. При этом виде термообработки происхо­ дит частичная перекристаллизация, что способствует смягче­ нию стали. Неполный отжиг снимает остаточные напряжения и уменьшает твердость [41].

температурах и последующем охлаждении на спокойном воз­ духе. При этом виде термообработки скорость охлаждения вы­ ше, чем при отжиге, что приводит к большей степени мелко­ зернистости и большей равномерности структуры. Сталь после нормализации получает большую твердость и прочность, чем при отжиге.

Закалка представляет собой процесс нагрева стали также до высоких температур (свыше 723° С), выдержки при этих температурах с последующим охлаждением с очень высокой скоростью в специальных закалочных средах, в качестве кото­ рых в зависимости от химического состава стали применяют­ ся: вода, водные растворы солей, кислот и щелочей, минераль­ ные и растительные масла, эмульсии и т. п. Закалка стали очень сильно изменяет ее механические свойства и в первую очередь такие показатели, как прочность, твердость, износо­ устойчивость, контактная выносливость и др. Изменение свойств стали после закалки объясняется изменением ее структуры.

Различают следующие виды закалки: полная и неполная, изотермическая и ступенчатая, с самоотпуском, светлая и по­ верхностная.

Полная закалка, например, изделий из стали ШХ-15, осу­ ществляется при нагреве их до температуры 795—815° С, вы­ держке при этой температуре и последующем резком охлаж­ дении. Она применяется для улучшения механических и физи­ ческих свойств стали. Неполная закалка стали ШХ-15 произ­ водится при температуре нагрева 735—765° С.

Изотермическая закалка применяется в тех случаях, когда необходимо получить минимальную деформацию стальных из­ делий.

Для стали ШХ-15 она осуществляется при нагреве до тем­ пературы 795—815° С, выдержке при этой температуре и по­ следующем Охлаждении до полного распада аустенита.

Ступенчатая закалка отличается от изотермической тем, что кратковременная выдержка в промежуточной охлажда­ ющей среде дается лишь для выравнивания температуры по сечению изделия. Распад аустенита происходит при дальней­ шем охлаждении на воздухе.

Закалка с самоотпуском аналогична полной закалке, но от­ личается от нее тем, что детали' не полностью охлаждаются. Вследствие этого тепло, сохранившееся в сердцевине детали, обеспечивает отпуск закаленного наружного слоя.

Светлая закалка отличается от обычной закалки примене­

используется с целью защиты поверхности деталей от окисле­ ния и обезуглероживания.

Поверхностная закалка обеспечивает получение высокой твердости в относительно тонком слое без изменения структур и твердости в более глубоко расположенных слоях.

Нарушение установленных режимов закалки может выз­ вать брак деталей. Некоторые основные причины брака nptf закалке приведены в табл. 37.

Таблица 37

Основные причины брака деталей при закалке

При нагреве стали до температуры 800—900° С ее структу­ ра представляет собой аустенит — твердый раствор углерода в гамма-железе (Fe—у), который может при различных скоро­ стях охлаждения образовывать структуры, являющиеся про­ межуточными между состоянием твердого раствора и продук-