Increasing efficiency of plasma hardening by local cooling of surface by air with negative temperature

Abstract

Інтервал мартенситного перетворення деяких доевтектоїдних, всіх евтектоїдних і всіх заевтектоідних сталей захоплює в значній мірі область негативних температур. З огляду на те, що операція плазмової гарту здійснюється в цехах, де мінімальна температура становить +20 °С, температура поверхні деталі після нагрівання її плазмою не може досягти негативних величин. Через це температурний діапазон мартенситного перетворення не використовується повністю і в загартованої структурі знаходиться деяка кількість аустеніту, яка не піддався мартенситному перетворенню. Ця обставина знижує твердість загартованого шару і часто необхідна низька відпустка загартованої поверхні для перетворення залишкового аустеніту в відпущений мартенсит, що подовжує і здорожує процес термообробки. Повне або майже повне мартенситне перетворення можливо, якщо поверхня, нагріта променем плазми, буде негайно охолоджуватися до негативної температури. Показано, що локальне охолодження гартуємої поверхні до температури –40 °С, можна здійснити за допомогою використання трубки Ранка-Хилша, що значно розширює можливості повноцінної гарту для евтектоїдних і заевтектоідних сталей. Дослідження полягали в нагріванні поверхні потоком плазми до температури 750 °С і 900 °С Зміни температури здійснювалися струмом плазмотрона і зміною швидкості переміщення плями потоку плазми по поверхні зразка. Експерименти проводилися на сталях 45 (0,45 % С), У8 (0,8 % С) і У10 (1 % С). Дослідження структур проводилося на мікроскопі МІМ-7 з відеокамерою і з виведенням зображення на екран. Приблизний кількісний склад аустеніту, мартенситу і супутніх структур визначався по площах на екрані. При плазмовому гарту сталі 45 від температури 900 °С при використанні трубки Ранка-Хилша в структурі практично немає залишкового аустеніту. При загартуванню стали У8 виявляється залишковий аустеніт в незначній кількості. При загартуванні стали У10 кількість залишкового аустеніту становить приблизно 15 %. Локальне охолодження поверхні дозволяє здійснювати якісну загартованість сталей більшості марок незалежно від вмісту вуглецю.