книги / Некоторые вопросы усталостной прочности стали

Структура переходной зоны состоит из мартенсита и мелких

При определении параметров слоя за толщину мартенситной зоны принималось расстояние до появления первых участков феррита. Внутренней границей переходной зоны считалось место

нагрузке значения твердости являются среднестатистическими значениями, соответствующими твердости по Викерсу. Этот вывод был подтвержден также и в данной работе при проведен­ ном сравнении результатов замера на приборе ПМТ-3 с резуль­ татами замеров на приборе Викерса.

61

Поверхностная твердость определялась на приборе Роквелла. Величина поверхностной твердости после индукционной закалки находилась в пределах Нрс = 59—61 для всех серий образцов.

Полученная при индукционной закалке твердость превышает твердость, получаемую при обычной закалке, на 3—4 еди­ ницы Нрс . Повышение температуры закалки до 915° не привело

к снижению твердости.

После отпуска поверхностная твердость понизилась до НРс = 56 -58 .

Кривые изменения твердости по глубине образцов предста­ влены на фиг. 12. Из приведенных графиков видно, что до некото­ рой глубины твердость закаленного слоя сохраняется постоян­ ной, затем наблюдается ее снижение до твердости сердцевины. Уменьшения твердости в переходной зоне в наших опытах не наблюдалось, что можно объяснить кратковременностью нагрева.

При сквозной закалке максимальная твердость сохраняется' в значительной части закаленного слоя.

Исследование остаточных напряжений

Исследованию подвергались осевые остаточные напряжения. Удалениеслоев производилось методом травления. Выбор данного метода определялся его простотой, а также желанием исключить влияние механического воздействия на удаляемый слой, неиз­ бежного при механическом методе определения напряжений.

Для исследования из рабочей части образца, имеющей диаметр 7,52 мм, вырезался цилиндр длиной около 80 мм, который под­ вергался стравливанию с поверхности. При этом замерялось изменение его длины. Вычисление величины остаточных напря­ жений производилось по упрощенной формуле1:

закалке значительные сжимающие напряжения (в нашем случае 40—50 кг/мм2) в поверхностных слоях сохраняются лишь в пре­ делах определенной глубины закалки; дальнейшее же увеличение

1 В предположении одноосного напряженного .состояния.

62

глубины закаленного слоя приводит к возникновению растя­ гивающих напряжении в поверхностных слоях, которые при сквозной закалке достигают 20 кг/мм". Значительных растя­ гивающих напряжений в переходной зоне в нашем случае не наблюдалось.

Наибольшие растягивающие напряжения в пределах иссле­ дованных слоев (исследование производилось при стравлива­ нии на глубину 2 мм от поверхности) наблюдаются при малой глубине закалки (0,8 мм) на расстоянии 2 мм от поверхности и составляют 30—32 кг!мм"-.

Испытания на усталость

Испытания на усталость производились по методике, рекомен­ дованной ГОСТ 2860—45. Назначение нагрузок производилось по методу Бахарева [21J на основе свойств закаленного слоя. Для сравнения были произведены испытания также пятой серии образцов, изготовленных из исследуемой стали и подверг­ нутых обычной закалке и от­ пуску при 600° в течение 2 час.

(режим, соответствующий пред­ варительной термической обра­ ботке индукциоино закаленных образцов).

64

существенно превосходит наибольшее из полученных в работах других исследователей, равное 57,5 /сг/лш2 [4]. Разница в полу­ ченных нами значениях по сравнению с упоминаемой работой может быть лишь частично отнесена за счет различного (18 мм против 7,52 мм) диаметра и соответствующего влияния масштаб­ ного эффекта.

Полученные в настоящей работе результаты с нашей точки зрения не являются предельными. Не исключена возможность получения и более высоких свойств за счет подбора режимов нагрева, а также за счет различной предварительной термиче­ ской обработки.

Выводы

1. В результате проделанной работы экспериментально под­ тверждено мнение о том, что относительно дешевый материал, каким является углеродистая сталь, простым, доступным и эко­

ности составляет десятки процентов. Этот вывод особенно важен для ответственного (авиационного и др.) машиностроения, для которого повышение показателей на несколько процентов уже имеет существенное значение.

2. Полученные результаты подтверждают приводимые в дру­ гих работах данные об оптимальных параметрах слоя, а также вывод о том, что изменение глубины слоя в широких пределах (в нашей работе при р = 1,15—2,65) не приводит к существен­ ному снижению усталостной прочности и, следовательно, дает возможность назначения более широких допусков на глубину закаленного слоя.

3. Результаты определения.остаточных напряжений, проведен­ ного в настоящей работе, подтверждают мнение о существенном влиянии остаточных напряжений на усталостную прочность стали при индукционной закалке. В тех случаях, когда поверх­ ностные слои находятся под воздействием сжимающих напря­ жений, усталостная прочность повышается.

ЛИТЕРАТУРА

1.В о л о г д и II В. П., Поверхностная индукционная закалка, Обо-

ронгнз, 1947.

ностной закалки токами высокой частоты и цементации на усталостную

няющей поверхностной обработкой, сборн. «Динамика и прочность авиадви­

1937, вып. 5.

11.С а д о в с к и й В. Д ., Влияние скорости нагрева при электро­ термообработке на структуру и свойства стали, ЛОНИТОМАШ, вып. 12. Машгиз, 1949.

12.М о р о з Л. С. и Ш у р а к о в С. С., Проблема прочности цемен­ тованной стали, Судпромгиз, 1947.

13. М а л ы ш е в К. А. и П а в л о в В. А., Особенности фазовых пре­ вращений при электронагреве, Труды Института физики металлов, УФАН,

16.В е й н ш т о к А. М ., Разработка оптимальных режимов поверх­ ностной закалки токами высокой частоты деталей авиамотора, НИАТ, 1948.

17.Г а р д и н А. И ., Поверхностная закалка током высокой частоты, Металлург, 1938, № 3.

18. В е й и ш т о к А. М., Исследование влияния поверхностной за­ калки токами высокой частоты на усталостную прочность стали, НИАТ, 1947.

19.В е й н ш т о к А. М ., Влияние мощности, частоты и глубины зака­ ленного слоя на усталостную прочность стали при обработке токами высокой частоты, НИАТ, 1947.

20.Г о л о в и и Г. Ф., Превращения в стали при больших скоростях нагрева токами высокой частоты, 1949.

66

А. В. РЯБЧЕНКОВ и Е. Л. КАЗИМИРОВСКАЯ

ВЛИЯНИЕ АТМОСФЕРНОЙ КОРРОЗИИ НА УСТАЛОСТНУЮ ПРОЧНОСТЬ СТАЛИ

И МЕТОДЫ ПОВЕРХНОСТНОГО УПРОЧНЕНИЯ

Изменение усталостной прочности стали при атмосферной коррозии

Одним из самых распространенных видов коррозии металлов является атмосферная коррозия.

Около 80% всех металлических конструкций эксплуатируется в атмосферных условиях. Ежегодные потери и затраты металла на замену пришедших в негодность конструкций исчисляются миллионами тонн. Имеющиеся экспериментальные данные и результаты практических наблюдений говорят о том, что корро­ зия конструкционных и низколегированных сталей значительно усиливается в промышленных и приморских районах.

Ухудшение коррозионной стойкости металла связано с загряз­ нением атмосферы частичками солей и коррозионно-активными газами.

Особенно неблагоприятное влияние оказывает образующийся при сгорании низких сортов топлива сернистый газ.

С. Г. Веденкин [2], исследуя коррозионную стойкость низко­ легированных марок сталей в различных атмосферных условиях, получил, что средняя потеря углеродистой стали за год в сель­

Атмосферная коррозия представляет собой случай электро­ химической коррозии, когда коррозионные процессы идут под пленкой влаги. Однако протекание электрохимического процесса в результате присутствия на поверхности металла весьма тонкого

препятствием для диффузии кислорода воздуха к поверхности металла, а потому процессы атмосферной коррозии протекают преимущественно с кислородной деполяризацией даже в случае действия сравнительно кислой среды.

68