126222 (593207), страница 11
Текст из файла (страница 11)
Рис. 34. Гистограмма распределения длин хорд зерен аустенита для образца, закаленного на температуру 1 050оС
Таблица 30. Определение величины аустенитного зерна стали 4Х5МФ1С после закалки на температуру 1 070оС
| № размерной группы | Размер хорд di, мм | Количество хорд данного размера ni | Относительная доля длин хорд по данной группе, % | ||
| 1 | до 0,002 5 | 3 | 0,2 | ||
| 2 | 0,002 5–0,005 | 3 | 0,4 | ||
| 3 | 0,005–0,007 5 | 2 | 0,4 | ||
| 4 | 0,007 5–0,010 | 16 | 3 | ||
| 5 | 0,010–0,012 5 | 45 | 11 | ||
| 6 | 0,012 5–0,015 | 61 | 17 | ||
| 7 | 0,015–0,017 5 | 34 | 11 | ||
| 8 | 0,017 5–0,020 | 38 | 14 | ||
| 9 | 0,020–0,022 5 | 19 | 8 | ||
| 10 | 0,022 5–0,025 | 23 | 11 | ||
| 11 | 0,025–0,027 5 | 18 | 10 | ||
| 12 | 0,027 5–0,030 | 7 | 4 | ||
| 13 | 0,030–0,032 5 | 2 | 1 | ||
| 14 | 0,032 5–0,035 | 6 | 4 | ||
| 15 | 0,035–0,037 5 | 7 | 5 | ||
| Всего | 284 | 100 | |||
| Средний размер хорды, мм | |||||
| 0,015 | |||||
| Среднее квадратичное отклонение результата Sx | |||||
| 0,004 8 | |||||
| Относительная ошибка ε, % | |||||
| 3,0 | |||||
Наибольшее количество зерен приходится на размерную группу 0,012 5–0,015 мм (см. табл. 30).
Рис. 35. Гистограмма распределения длин хорд зерен аустенита для образца, закаленного на температуру 1 070оС
Таблица 31. Определение величины аустенитного зерна стали 4Х5МФ1С после закалки на температуру 1 100оС
| № размерной группы | Размер хорд di, мм | Количество хорд данного размера ni | Относительная доля длин хорд по данной группе, % | ||
| 1 | до 0,002 5 | 0 | 0 | ||
| 2 | 0,002 5–0,005 | 0 | 0 | ||
| 3 | 0,005–0,007 5 | 3 | 0,5 | ||
| 4 | 0,007 5–0,010 | 2 | 0,5 | ||
| 5 | 0,010–0,012 5 | 4 | 1 | ||
| 6 | 0,012 5–0,015 | 9 | 3,3 | ||
| 7 | 0,015–0,017 5 | 17 | 7 | ||
| 8 | 0,017 5–0,020 | 28 | 14 | ||
| 9 | 0,020–0,022 5 | 40 | 22 | ||
| 10 | 0,022 5–0,025 | 33 | 20 | ||
| 11 | 0,025–0,027 5 | 15 | 10 | ||
| 12 | 0,027 5–0,030 | 8 | 6 | ||
| 13 | 0,030–0,032 5 | 5 | 4 | ||
| 14 | 0,032 5–0,035 | 6 | 5 | ||
| 15 | 0,035–0,037 5 | 2 | 2 | ||
| 16 | 0,037 5–0,040 | 2 | 2 | ||
| 17 | 0,040–0,042 5 | 2 | 2 | ||
| Всего | 176 | 100 | |||
| Средний размер хорды, мм | |||||
| 0,022 5 | |||||
| Среднее квадратичное отклонение результата Sx | |||||
| 0,009 1 | |||||
| Относительная ошибка ε, % | |||||
| 5,0 | |||||
Рис. 36. Гистограмма распределения длин хорд зерен аустенита для образца, закаленного на температуру 1 100оС
Наибольшее количество зерен приходится на размерную группу 0,020–0,022 5 мм (см. табл. 31).
Для сравнения результатов, полученных при использовании различных методик экспериментальные данные сведены в таблицу 32.
Таблица 32. Размер зерна аустенита (мм), определенный различными методами
| Метод | Температура закалки, оС | ||||
| 950 | 1 000 | 1 050 | 1 070 | 1 100 | |
| секущих | 0,008 1 | 0,010 | 0,014 | 0,016 | 0,020 |
| хорд | 0,007 5 | 0,010 | 0,015 | 0,015 | 0,022 5 |
| Балл зерна | 11 | 10 | 9 | 9 | 8 |
3.6 Влияние температуры отпуска на износостойкость
Износостойкость инструментальной стали, то есть способность ее сопротивляться различным видам изнашивания поверхности, является характеристикой долговечности инструмента. Изнашивание сопровождается не только физическим разрушением рабочего слоя и потерей массы металла, но и его пластическим деформированием. В результате обоих процессов изменяются форма и размеры рабочих кромок. Изнашивание усиливается в условиях:
а) динамических нагрузок, вызывающих дополнительно выкрашивание и скалывание поверхностных слоев;
б) нагрева при резании или деформировании, снижающего твердость и сопротивление пластической деформации и облегчающего диффузию атомов между сталью инструмента, обрабатываемым металлом и сходящей стружкой.
Таким образом, износостойкость очень сложное свойство. Она определяется не только химическим составом, структурой и механическими свойствами, но и свойствами обрабатываемого материала, условиями эксплуатации инструмента, его конструкции и т. д. Последние определяют характер износа: абразивный, адгезионный, эрозионный, диффузионный и др.
В данной работе было проведено исследование износостойкости инструментальной стали 4Х5МФ1С в зависимости от температуры отпуска. Для исследования применялся метод трения «шарика по диску». Количество циклов трения было выбрано равным 40 000. В результате серии экспериментов на образцах были получены следы (канавки) трения, сечение которых измерялось на профилометре (рис. 37). Измерения проводились в пяти разных местах следа. Износ образца в дальнейшем оценивался по вынесенному объему металла. Для подтверждения полученных результатов дополнительно оценивался износ шарика (см. табл. 33).
Также была изучена износостойкость покрытий (нитрид и оксинитрид титана), нанесенных на образцы из стали 4Х5МФ1С методом ионно-плазменной имплантации. Целью проведенного исследования было выяснение перспективности нанесения покрытий для увеличения износостойкости материала. Количество циклов трения составило 5 000 для образцов с номерами 91 и 30, 10 000 – для образца 89 (см. табл. 34).
Сравнительная износостойкость образцов, отпущенных с разных температур (температура закалки 1 070оС)
| Номер образца | 91 | 30 | 89 | 69 | |
| Температура отпуска, оС | 550 | 570 | 600 | 650 | |
| Количество циклов трения | 40 000 | 40 000 | 40 000 | 40 000 | |
| Сечение профиля износа S, мкм2 | 1 | 1 844,3 | 1 027,3 | 522,9 | 1 196,9 |
| 2 | 973,3 | 845,3 | 592,8 | 1 212 | |
| 3 | 974,4 | 712,9 | 530,7 | 743,3 | |
| 4 | 578,3 | 1 822,5 | 521 | 1 004 | |
| 5 | 1 085,7 | 1 103,2 | 548,5 | 945,6 | |
| среднее | 1 091,2 | 1 102,24 | 543,18 | 1 020,36 | |
| Длина следа L, мкм | 1 873 | 1 956 | 1 997 | 2 001 | |
| Объем вынесенного материала V, мкм3 | 2 043 818 | 2 155 981 | 1 084 730 | 2 041 740 | |
| Износ шарика, мкм3 | 4,19 | 2,42 | 6,56 | 3,03 | |
По результатам экспериментов был построен график, характеризующий вынесенный объем материала в зависимости от температуры отпуска (рис. 38). Минимум на приведенной кривой соответствует образцу с максимальной износостойкостью.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
