70. Влияние наклепа на износостойкость

При изготовлении ответственных деталей изделий, работающих при высоких нагрузках и повышенных температурах, требуется выдерживать заданные параметры качества поверхностного слоя, в частности глубину и степень упрочнения. При механической обработке в зоне резания одновременно действуют значительные силы резания, вызывающие напряжения, приводящие к наклепу, и генерируются температуры, вызывающие разупрочнение металла. Конечное состояние металла поверхностного слоя определяют соотношением процессов упрочнения и разупрочнения, зависящим от преобладания действий в зоне резания силового или теплового факторов. В связи с этим при различных методах и режимах механической обработки, разных режимах и различной геометрии режущего инструмента степень и глубина распространения наклепа оказываются различными. Предварительное упрочнение металла поверхностного слоя в большинстве случаев способствует повышению износостойкости деталей. Однако положительное влияние наклепа на износостойкость трущихся поверхностей проявляется только до определенной степени первоначального наклепа. Если при предварительной обработке трущейся поверхности степень пластической деформации поверхностного слоя превосходит определенное для данного металла значение, то в металле начинается процесс его разрыхления (разрывы межатомных связей по плоскостям скольжения и субмикроскопические нарушения сплошности металла), происходящий одновременно с продолжающимся процессом упрочнения. В процессе эксплуатации в поверхностном слое детали также возникают остаточные напряжения, величина которых зависит от условий трения и не зависит от величины и знака остаточных напряжений, созданных предшествующей обработкой детали и бывших в поверхностном слое до начала трения.

Наклёп и остаточные напряжения сжатия в поверхностном слое повышают усталостную прочность, а остаточные напряжения растяжения снижают её.

Шероховатость поверхности в значительной степени влияет на стабильность посадок деталей. Характер подвижной посадки изменяется в связи с изнашиванием сопрягаемых поверхностей. Если соединение неподвижных посадок осуществляют благодаря тепловому воздействию, то микро неровности способствуют повышению прочности соединений.

Установлено, что поверхности с меньшей шероховатостью меньше подвержены коррозии. Коррозирующие вещества собираются на дне впадин неровностей поверхности. Распространяясь в глубь металла, они разрушают гребешки шероховатости, образуя новые и т.д. Очевидно, чем меньше высота неровностей, тем медленнее будет протекать коррозия. Поэтому в некоторых ответственных машинах, работающих в неблагоприятных атмосферных условиях, полируют даже те поверхности деталей, которые при обычных условиях эксплуатации можно было бы не обрабатывать.

71. Влияние наклепа на коррозионную стойкость.

Коррозионное разрушение деталей, как правило, начинается с поверхности. В связи с этим состояние поверхности в значительной степени влияет на ее взаимодействие с внешней средой. Поверхность металла, имея характерный для данного вида обработки рельеф, несет на себе большое количество дефектов в виде царапин, трещин, надрезов, сдвигов и т. д. Возле этих мест обычно начинается развитие коррозионных процессов и разрушение.

Шероховатость поверхности оказывает большое влияние на коррозионную стойкость деталей машин. С уменьшением шероховатости поверхности коррозионная стойкость повышается.

Физические параметры качества поверхности оказывают также большое влияние на коррозионную стойкость деталей машин, особенно наклеп и остаточные напряжения. Поверхностный наклеп уменьшает коррозионную стойкость и, наоборот, увеличивает коррозионно-усталостную прочность. Как известно, при поверхностном наклепе имеет место неоднородная пластическая деформация, приводящая к возникновению разности потенциалов между неодинаково деформированными зернами металла. Так, ферритные зерна наклепываются значительно сильнее, чем перлитные. При этом ферритные зерна становятся анодами, а перлитные — катодами. Это значительно увеличивает количество коррозионных микроэлементов и ведет к общему усилению процесса коррозии. Повышение коррозионно-усталостной прочности при наклепе объясняется уплотнением поверхностного слоя и закрытием (завальцовывани- ем) путей для проникновения активных сред внутрь металла через дефекты поверхности, а также возникновением при наклепе благоприятно действующих остаточных напряжений сжатия. Если при механической обработке в поверхностных слоях появляются растягивающие остаточные напряжения, то при соприкосновении с активной средой возникает коррозионное растрескивание деталей. Механизм этого влияния во многом связывается с адсорбционно-расклиниваюшим эффектом Ребиндера.

Наклёп ускоряет коррозию в 1,5 – 2 раза. Это объясняется тем, что при пластическом деформировании материала в нём создаются микронеоднородности, способствующие возникновению большого числа очагов коррозии.