Влияние предварительной обработки на глубину цементации

В рассмотренных выше экспериментах степень дефектности аустенита зависела только от скорости нагрева. Представляло интерес изучить в условиях электронагрева влияние на процесс цементации предварительной обработки, вносящей в структуру аустенита дополнительное количество несовершенств. На рис. 96 схематически 0 представлены режимы предварительной обработки, нагрева и насыщения углеродом образцов стали 20. Цементацию проводили в пропане в течение 1 мин при давлении пропана в камере 150 мм рт. ст. Перед насыщением по режимам 1, 2 и 3 образцы стали 20 подвергались предварительному обжатию в холодном состоянии со степенью деформации 50%. После этого часть образцов была закалена в воду с 1000° С после быстрого (8000° С/с) нагрева и после деформации со степенью обжатия 10% прошла повторную закалку с быстрого нагрева. Приготовленные таким образом образцы нагревали со скоростью 8000° С/с до 950° Сив рабочее пространство впускали пропан (режим 1).

Образцы второй партии после обжатия на 50% нагревали со скоростью 8000° С/с до 950° С и проводили насыщение (режим 2). Третью партию деформированных образцов нагревали со скоростью 10° С/с до 1200° С, выдерживали в течение 30 с, после чего температуру снижали до 950° С и после выдержки 1 мин для выравнивания температуры в камеру подавали пропан. При насыщении по режиму 1 глубина слоя получилась наименьшей и составила 100 мкм, по режиму 2 130 мкм, по режиму 3 180 мкм. Известно, что в процессе пластической деформации стали образуется сложная дислокационная структура. Последующий скоростной нагрев деформированной а-фазы, во-первых, обусловливает наследование у-фазой некоторого количества дефектов из а-фазы и, во-вторых, приводит к образованию новых дислокаций в результате превращения, бс-фаза, образовавшаяся при закалке такого аустенита, будет иметь в своей структуре несовершенства, унаследованные от высокотемпературной фазы. Очевидно, наибольшая плотность дислокаций получается при обработке стали по режиму 1, наименьшая — по режиму 3. При насыщении по режиму 3 отжиг дефектов и рекристаллизация проходят более полно, чем при нагреве по режимам 1 и 2, соответственно и глубина цементованного слоя наибольшая.

При обработке по режимам 1 и 2 к моменту насыщения в структуре аустенита сохраняется повышенная плотность дислокаций, большая в случае режима 1, что косвенно подтверждается измерением поверхностной твердости: она на 70—80 кгс/мм2 выше, чем для режима 2. Результаты измерения глубины слоя согласуются с данными химического определения общего содержания углерода в образце после насыщения. Эффект уменьшения глубины цементованного слоя при большей скорости нагрева наблюдается при насыщении стали 20 по режимам 4 и 5. При нагреве по режиму 4 размер зерна аустенита приблизительно в 15 раз, а глубина слоя в 2 раза меньше, чем в случае режима 5. Если границы зерен не оказывают существенного влияния на диффузию углерода, то, очевидно, наблюдаемый эффект замедления скорости цементации обусловлен влиянием различной внутризеренной структуры.

Металл – это универсальный и современный материал, востребованный во всех секторах экономики. Учитывая особую важность и хороший спрос, металлообработка стала основным направлением деятельности многих российских компаний, обеспечивающих полный цикл технологического процесса.