Алитированные слои

Алитированные слои, полученные с применением электронагрева, позволяют проводить пластическую деформацию до более высоких степеней. При степени деформации 3—5% (на некоторых образцах 9 %) в слое появляются только первые линии скольжения, расположенные под углом 45° к направлению действия нормальных растягивающих напряжений, т. е. совпадающие с плоскостями действия максимальных касательных напряжений. Эти линии пересекают границы зерен слоя и проходят в основной металл. При степени деформации 5—9% количество линий скольжения увеличивается как в слое, так и в основном металле, при этом в алитированном слое нет трещин. Поскольку пластичность стали Х5М и железа существенно различна, поведение алйтированных слоев при дальнейшем увеличении степени деформации также различается. Относительное удлинение при растяжении для стали Х5М составляет 7—13%, такая сталь используется и в производстве современных автобусов, подробнее о которых можно узнать на сайте avtomazvostok.ru. В этом случае слой деформируется совместно с подложкой без образования трещин до разрушения всего образца. В случае железа при степени деформации более 8% в слое образуются трещины, которые постепенно распространяются до основного металла при деформации около 10%. В дальнейшей деформации образца алитированный слой не участвует.

Таким образом, алитированный слой без хрупкой зоны как на стали Х5М, так и на железе выдерживает пластическую деформацию без разрушения до 7—12%, что в 3—4 раза превосходит деформационную способность слоев с хрупкой зоной, полученных при алитировании с нагревом в печи. Исследование деформационной способности алйтированных слоев при 300 и 550° С проводили в вакууме 10~2 мм рт. ст. на стали Х5М. Показано, что повышение температуры испытания до 550° С приводит к увеличению деформационной способности слоев. В слое с хрупкой зоной деформация, вызывающая распространение трещин до основного металла, возрастает с 1,5% при 20° С до 4,2% при 550° С без изменения кинетики деформации и характера разрушения. Слой без хрупкой зоны, полученный при алитировании с электронагревом, пластически деформируется совместно с металлом основы до полного разрушения образца.

Результаты испытаний образцов на изгиб также свидетельствуют о том, что пластичность слоя, полученного при электронагреве, выше, чем при алитировании в печах. В слое с хрупкой зоной развитие трещин в глубь слоя не зависит от его толщины (0,02—0,2 мм) и происходит при прогибе 1,0—1,7 мм. При прогибе 2,1—2,7 мм трещины распространяются до основного металла и сплошность слоя нарушается. В слое без хрупкой зоны первая трещина возникает при прогибе 2,0—4,3 мм, а распространяется до середины слоя при 3—6 мм. Характер развития деформации и разрушения слоя при испытании на изгиб и растяжение аналогичен. Слой с внешней зоной разрушается хрупко, а в слое, полученном при электронагреве, где внешняя зона отсутствует, разрушению предшествует заметная пластическая деформация.

Таким образом, применение электронагрева при термодиффузионном алитировании стали позволяет повысить деформационную способность слоя при растяжении более чем в 5 раз (при 20 и 550° С), а при испытании на изгиб — более чем в 2 раза. Это несомненно, будет способствовать распространению процесса алитирования на те изделия, которые в процессе эксплуатации или монтажа подвергаются значительным деформациям и алитирование которых традиционными методами до сих пор не проводили, опасаясь значительного снижения характеристик пластичности материала.