Появление концентраторов
напряжений в поверхностном слое. Они возникают при сильном окислении
поверхности детали вследствие влияния самой окалины, шероховатости
поверхности, образующейся при этом, окисления границ зерен, расположенных
у поверхности. По своему ослабляющему действию эти концентраторы
эквивалентны устойчивой усталостной трещине по Гриффитсу.
Необходимо отметить, что и в том
случае, когда удается предотвратить нежелательное изменение
химического состава поверхностного слоя, особенности протекания
структурных превращений в этом слое детали, как правило, не позволяют
обеспечить в нем структурное состояние, аналогичное получаемому в
сердцевине детали и, следовательно, выполнить условие равнопрочности всего
сечения.
Дело в том, что у поверхности
металла существенно облегчено образование равновесных зародышей новой
фазы, особенно если оно сопряжено с заметной упругой или пластической
деформацией матричной решетки твердого раствора, окружающего зародыш;
очевидно, что по этой же причине и вероятность образования зародышей
в поверхностных слоях значительно выше. Кроме того,
поверхностные слои металла характеризуются более высокой плотностью
вакансий, и поэтому диффузионные процессы здесь протекают с большей
скоростью, чем в сердцевине.
Различия термодинамических и
кинетических условий протекания структурных превращений в
поверхностном слое и сердцевине металла еще более усиливаются,
если металл перед термической обработкой был подвергнут холодной
пластической деформации: вследствие неоднородности пластической
деформации (например, при прокатке листовых заготовок) поверхностные слои
металла характеризуются более высокой плотностью
дислокаций.
Все эти факторы определяют
специфику формирования структурного состояния в поверхностном слое в
процессе термической обработки деталей, изготовленных практически из
всех сталей и сплавов. Однако наибольшей неоднородностью упрочнения
по объему отличаются дисперсионпо-твердеющие сплавы, в поверхностных слоях
которых наблюдается резкая интенсификация процессов распада пересыщенного
твердого раствора; в результате максимум упрочнения иа периферии
детали достигается за более короткое время (когда в центральны» зонах
наблюдается максимум упрочнения — в поверхностных слоях уже
начинается процесс коагуляции избыточной фазы и наступает
разупрочнение) [1].
Естественно, что наибольшую
опасность все отмеченные изменения стру*-турного состояния и свойств
поверхностного слоя представляют в том случае, если они происходят при
операциях упрочняющей или стабилизирующей термической обработки на
заключительных стадиях технологического процесса изготовления деталей
приборов.
Технологическая задача получения
равнопрочного структурного состояния и требуемого комплекса свойств по
всему сечеиию миниатюрной детали решается в принципе по двум
направлениям:
1) обеспечение неизменности
химического состава поверхностного слоя деталей;
2) удаление дефектного
поверхностного слоя деталей.
В соответствии с первым
направлением в целях предотвращения окисления поверхности деталей,
выгорания или испарения из поверхностного слоя отдельных компонентов
в технологии термической обработки деталей приборов
предусматриваются следующие мероприятия:
а) применение методов скоростного иагрева
(индукционный, плазменный, импульсный и т, д.), которые обеспечивают
сокращение не только времени нагрева, но и времени выдержки за счет
некоторого допустимого в таких случаях превышения стандартной
температуры иагрева;
б) применение методов безокислительного иагрева при
проведении окончательной термической обработки: использование
тщательно раскисленных соляных вани, установок для нагрева в
кипящем слое инертного материала, различных защитных атмосфер в
печном и контейнерном вариантах, вакуумных печей и устройств; следует
отметить, что стали и сплавы содержащие элементы, обладающие высокой
упругостью паров (например, хром, молибден, алюминий, другие легкоплавкие
компоненты), во избежание изменения структурного состояния и свойств
поверхностного слоя или всей миниатюрной детали нельзя
подвергать
Г>Н5
