Исследование микротвердости

При обработке металлов, в зависимости от способа полирования, на их поверхностные слои оказывается механическое, химическое, электрическое, термическое воздействие, что приводит к изменению ряда свойств поверхности по сравнению с исходным материалом и, в частности, к изменению твердости поверхностного слоя. В настоящее время наиболее точным и удобным методом измерения твердости является метод статического вдавливания алмазной пирамидки под малыми нагрузками или так называемый метод измерения микротвердости, особенности которого изложены в главе 2.

Изучение влияния способа обработки на твердость поверхности доказало, что все исследуемые способы полирования приводят к уменьшению ее величины по сравнению с исходной поверхностью. Для углеродистой стали (табл. 4.6) при электрохимическом полировании это уменьшение особенно заметно, величина микротвердости уменьшается примерно на 25 % и составляет 1167,9 МПа. Меньше всего на величину микротвердости углеродистой стали оказывает влияние химическое полирование, для ЭПО и механической обработки были получены одинаковые значения микротвердости. Для коррозионно-стойкой стали (табл. 4.7) при ЭПО наблюдается уменьшение микротвердости примерно на 10 %, а при механическом полировании величина микротвердости несколько выше, чем у исходной поверхности, что можно объяснить механическим наклепом. При обработке латуни (табл. 4.8) уменьшение микротвердости примерно на 15 % имеет место при механической обработке, электролитно-плазменной обработке импульсными токами различной скважности и при электрохимическом полировании. Значения микротвердости для химического полирования и ЭПО постоянным током по своей величине одинаковы и близки к значению микротвердости исходной поверхности.

Таблица 4.6 Влияние способа полирования углеродистой стали (Ст. 40) на микротвердость поверхности

Таблица 4.7 Влияние способа полирования коррозионно-стойкой стали (Х18Н10Т) на микротвердость поверхности

Таблица 4.8 Влияние способа полирования латуни (Л63) на микротвердость поверхности

Из данных, приведенных в таблицах 4.6 и 4.8, видно, что для углеродистой стали и латуни при электрохимическом полировании значения микротвердости поверхности ниже, чем при других методах полирования. Это можно объяснить более глубоким проникновением активных составляющих рабочего раствора в поверхностные слои под действием электрического тока, чем при химическом полировании; большей агрессивностью растворов по сравнению с растворами для ЭПО и полирующими пастами при механическом полировании. Незначительное уменьшение микротвердости стальных поверхностей при ЭПО можно объяснить тем, что под воздействием высоких температур в начале процесса обработки происходит отжиг обрабатываемой поверхности, а затем, после прекращения подачи электрического тока, поверхностная закалка непосредственно в рабочем растворе. В виду того, что температура рабочего раствора достаточно высокая (80...90)° С, то полной закалки поверхности не происходит. Для латуни, которая, как известно, не закаливается, это явление можно объяснить тем, что после ЭПО толщина нарушенного поверхностного слоя, как показали результаты ОЖЕ-исследований, очень незначительная (0,01 мкм) и потому не влияет на величину микротвердости. При механическом полировании, под воздействием сил трения, также происходит значительный нагрев поверхностных слоев и исследуемого образца в целом, что приводит к отжигу поверхности, а процесс закалки фактически отсутствует, так как образец, либо деталь остывают на воздухе, что приводит к некоторому уменьшению микротвердости по сравнению с исходной поверхностью. Но, как уже отмечалось выше, при ЭПО и механическом полировании происходит незначительное уменьшение микротвердости по сравнению с исходной поверхностью, а их численные рачения приблизительно равны.

Таким образом, исследования показали, что при полировании металлическихповерхностей происходит некоторое уменьшение их твердости, причем самое незначительное уменьшение дает электролитно-плазменная обработка и механическое полирование. Поэтому, в тех случаях, когда важна такая характеристика как твердость, для полирования предпочтительнее применять данные способы.