CC BY
53
Наука та прогрес транспорту. Вкник Дшпропетровського нацюнального ушверситету залiзничного транспорту, 2014, № 2 (50)
МАТЕР1АЛОЗНАВСТВО
УДК 669:539.43:539.56
I. О. ВАКУЛЕНКО1*, С. В. ПРОЙДАК1, З. СТРАДОМСК12, В. А. ДЯДЬКО1
1 Каф. «Технолопя матерiалiв», Днiпропетровський нацiональний утверситет залiзничного транспорту iменi академжа В. Лазаряна, вул. Лазаряна, 2, Дншропетровськ, Украша, 49010, тел. +38 (056) 373 15 56, ел. пошта [email protected] 1Каф. «Технологш матерiалiв», Дншропетровський нацiональний унiверситет з^зннчного транспорту iменi академжа В. Лазаряна, вул. Лазаряна, 2, Дншропетровськ, Украша, 49010, тел. +38 (056) 373 15 56, ел. пошта [email protected] 2Фак. «Технолопя обробки матерiалiв i прикладна фiзика iнституту iнженерного матерiалознавства», Ченстоховський технолопчний утверситет, вул. Арми Крайово!, 19, Ченстохов, Польща, 42-200, тел. +48 (34) 325 07 38, ел. пошта [email protected]
ВПЛИВ ЕЛЕКТРИЧНОГО 1СКРОВОГО РОЗРЯДУ НА ТВЕРД1СТЬ ВУГЛЕЦЕВО1 СТАЛ1
Мета. Метою роботи е оцшка впливу електрично! юкрово1 обробки на стан поверхневого нашарування вуглецево! стал^ що формуеться. Методика. Матерiалом для дослщження була сталь фрагменту ободу залiзничного колеса з хiмiчним складом 0,65 % С, 0,67 % Мп, 0,3 % 8^ 0,027 % Р, 0,028 % 8. Структурш дослiдження проводилися з використанням свгглово1 мшроскопи й методик кшькюно! металографи. Структурний стан досл1джувано1 сталi вiдповiдав стану пiсля гарячо1 пластично1 деформацп. Аналiз розподiлу мiкротвердостi в мжрооб'емах металу катоду проводили з використанням мiкротвердомiра типу ПМТ-3. Електричну iскрову обробку поверхнi вуглецево1 сталi виконували з використанням устаткування типу ЕФ1-25М. Результати. Пiсля електрично1 юкрово1 обробки поверхнi зразка вуглецево1 сталi спостерiгали формування багатошарового покриття. Аналiз мiкроструктури показав iснування як1сних розбiжностей у внутрiшнiй будовi металу покриття в залежносп вiд дiлянки, яка дослщжуеться. Отриманi в роботi результати шдтверджують вiдомi положения, що формування поверхневого покриття за технолопею електричного iскрового розряду визначаеться умовами переносу й кристалiзацil металу. Градiент структур по товщиш покриття значною мiрою обумовлений розвитком процесiв структурних перетворень подiбних впливовi термiчного характеру. Наукова новизна. У результата електрично1 юкрово1 обробки, за умов однакового металу аноду i катоду, сформований перший прошарок покриття за зовнiшнiми ознаками вiдповiдае однофазному стану. В об'емi металу покриття поява часток карбщно1 фази супроводжуеться зниженням значень твердосп. Практична значимiсть. Формування багатошарового поверхневого покриття при електричнш iскровiй обробщ супроводжуеться виникненням градiенту структур за його товщиною. За досягненим рiвнем ефект поверхневого змщнення вiд юкрового розряду може бути конкурентоспроможним б№шосп термiчних та хiмiко-термiчних технологiй обробки поверхш металевих матерiалiв.
Ключовi слова: мшротвердють; електричнi розряди; мiкроструктура; вуглецева сталь
Вступ
Пор1вняно з вщомими поверхневими оброб-ками, коли формування поверхневого шару вщбуваеться завдяки розвитку процешв дифу-зшного масопереносу, технологи електричного юкрового легування мають сво! особливосп. Ураховуючи, що процес переносу металу вщ
одного електрода на поверхню шшого заснова-ний на мехашзм1 руйнування (ерози) матер1алу анода при юкровому розряд^ стан м1желектро-дного середовища мае важливе значения [7].
При електроюкровш обробщ у бшьшосп ви-падюв вщбуваеться руйнування матер1алу анода, а на поверхш катода утворюеться нашарування
Наука та прогрес транспорту. Вкник Дншропетровського нацюнального ушверситету залiзничного транспорту, 2014, № 2 (50)
з рiзною структурою i фiзико-хiмiчними власти-востями [16]. До основних переваг електроюк-рового легування сшд вiднести необмеженiсть по кiлькостi використання рiзноманiтних мета-лiв i хiмiчних з'еднань для формування покриття [14, 15]. З шшого боку, одночасний розвиток декшькох процесiв може приводити до неперед-бачуваних результатiв вщносно властивостей сформованого поверхневого нашарування [13]. На основi цього виникае штерес щодо прове-дення роздшьно! ощнки впливу легування i самого електричного розряду на структуру i влас-тивостi металевого матерiалу, що пiддаеться об-робцi.
Мета
Метою роботи е оцшка впливу електрично! юкрово! обробки на стан поверхневого нашарування вуглецево! сталi, що формуеться.
Методика
Як матерiал для анода i катода була викори-стана однакова сталь фрагменту ободу залiзни-чного колеса з хiмiчним складом 0,65 % С, 0,67 % Мп, 0,3 % 81, 0,027 % Р, 0,028 % 8. Структурш дослiдження виконувалися з вико-ристанням свiтловоi мiкроскопii i методик кшь-кiсноi металографii [4]. Структурний стан до-слiджуваноi стат вiдповiдав стану пiсля гаря-чо! пластичноi деформацii. Електричну iскрову обробку поверхш вуглецевоi сталi виконували з використанням устаткування типу ЕФ1-25М.
Аналiз розподiлу властивостей мiцностi в мь крооб' емах металу катоду виконували з викори-станням мiкротвердомiра типу ПМТ-3. З ураху-ванням сформованих дуже тонких нашарувань, навантаження на iндентор було обране 10 г.
Формування електричного юкрового розряду обумовлено рухом електрошв з визначеним критичним значенням матично! енергп, що призводить до юшзацп атомiв газiв в мiжелект-родному промiжку [7]. З шшого боку, залежно вiд умов формування самого розряду досяга-ються рiзнi за якiсними показниками ефекти при формуванш шару покриття.
Так, за технолопею з вiбруючим електродом i генератором залежних iмпульсiв у загальному випадку рух анода до катода супроводжуеться зростанням напруги електричного поля до ве-личини, достатньоi для пробою мiжелектродно-
го промiжку [14]. Сформований канал у виглядi пучка електронiв починае взаемодiяти з повер-хнею аноду. Локалiзацiя виникаючоi енергii призводить до розплавлення i випаровування матерiалу анода. Пюля досягнення необхiдноi рiдинноплинностi краплина розплаву вщдшя-еться вiд анода i рухаеться в напрямку катоду. При цьому швидюсть руху краплини рщкого металу повинна випереджати перемщення самого анода.
Ураховуючи високi швидкостi охолодження рiдини, в момент досягнення рщким металом поверхнi катода вiдбуваеться достатньо швидка його кристалiзацiя, а наступний мехашчний iмпульс вiд анода завершуе етап формування шару покриття.
На основi виконаних дослщжень встановле-но, що процес формування покриття значною мiрою залежить вщ спiввiдношення мiж силою електричного струму короткого замикання i енерпею iмпульсу [15, 16]. Для устаткування типу ЕФ1-25М характерною ознакою е високий рiвень електричного струму короткого зами-кання i низька енерпя iмпульсу.
Результати
Пюля електрично! юкрово!' обробки поверх-Hi зразка вуглецево! стал! спостерпали
Рис. 1. Мжроструктура вуглецево! стал! за-л!зничного колеса. Збшьшення 800
Fig. 1. Microstructure of carbon steel of railway wheel. Increase 800
формування нашарувань. nopiB^HO з вих1дним станом металу залiзничнoгo колеса (рис. 1), яке вщповщае стану пiсля гарячо! пластично! де-
© I. О. Вакуленко, С. В. Пройдак, З. Страдомсю, В. А. Дядько, 2014
Наука та прогрес транспорту. Вкник Дшпропетровського нацюнального ушверситету з&шзничного транспорту, 2014, № 2 (50)
формацн, на перетиш зразку тсля вказано! обробки виникають додатков1 шари металу (рис. 2) з яюсними вщмшностями внутршньо! будови.
Рис. 2. Мжроструктура нашарувань тсля електрично! юкрово! обробки зразка вуглецево! стал1. Збшьшення: (а) - 50, (б) - 100, (в) - 200.
Fig. 2. The microstructure of layers after electrical spark treatment of the carbon steel sample. Increase: (a) - 50, (b) - 100, (c) - 200.
Ураховуючи, що осаджений на поверхш зразку шар покриття в дшсносп являе собою продукти ерози анода [7, 13], вщмшносп в мш-
роструктур1 не можуть бути зумовлеш змшою х1м1чного складу металу. Бшьше того, р1зна товщина i яюсть поверхш сформованого покриття може розглядатися як результат сумар-ного впливу вщ нестацюнарних умов перене-сення краплин рщкого металу i наступно! крис-татзацн.
За дослiдженнями мiкроструктури першого шару покриття (рис. 2 а, б) можна говорити про значну подiбнiсть з аналопчними нашаруван-нями, коли як анод використовують складно леговаш сталi або сплави [16]. З анатзу резуль-татiв [7] видно, що незалежно вiд стввщно-шення хiмiчних компонентiв, типу кристатчно! рещ^ки та iн., високi швидкостi розплавлення металу на поверхнi анода, переносу його до катода i остаточна прискорена кристатзащя обу-мовлюють формування металевого покриття з дуже низькою концентрацiею дефектiв крис-татчно! будови. Отриманi в роботi результати мають якiсне пiдтвердження вiдомим даним.
Так, анатз мiкроструктури сформованого покриття (рис. 2 а, б) вказуе на вщсутшсть мiжфазних i великокутових меж розподшу. На пiдставi цього металеве покриття, у першому наближенш, може бути вiднесеним до однофазного стану. З шшого боку, не зовшм зрозумшо, якщо матерiалом анода е вуглецева сталь з вм> стом вуглецю 0,65 %, то тсля розплавлення, переносу краплини i кристатзаци чим зумов-лена вщсутшсть в структурi покриття часток карбщно! фази? Порiвняльний аналiз з аналопчними процесами переносу рщкого металу, на-приклад при електродуговому зварюванш, не пояснюе природи формування однофазно! структури.
Дшсно, з урахуванням щентичносп процесу переносу рiдкого металу при формуванш звар-ного з'еднання (технолопя електричного дугового зварювання з використанням електроду, що плавиться), структурний стан металу ванни тсля кристатзацн практично не вiдрiзняеться вiд металу електрода [12].
При мшроструктурних дослiдженнях по то-вщинi першого прошарку момент появи ознак часток друго! фази можна розглядати як межу, яка визначае формування другого шару покриття (рис. 2, в). До особливостей внутршньо! будови слщ вщнести нерiвномiрнiсть розташу-вання часток друго! фази по його товщиш. При чому кшьюсть часток поблизу з межею, що
Наука та прогрес транспорту. Вкник Дншропетровського нащонального ушверситету залiзничного транспорту, 2014, № 2 (50)
розд1ляе першии 1 другии прошарки покриття, значно перебшьшуе !х кшьюсть в шших мшро-об'емах.
Положення наступно! меж (по товщиш по-верхневих нашарувань) визначаеться моментом появи мшроструктури металу, що вщповщае вихщному стану.
Таким чином, у випадку однакових матер1а-л1в анода I катода, отримаш результати пщтве-рджують вщом1 положення, що формування поверхневого покриття за технолопею елект-ричного юкрового розряду визначаеться умо-вами переносу 1 кристал1зацп металу [7, 13-16].
Град1ент структур по товщиш покриття зна-чною м1рою зумовлений розвитком процес1в структурних перетворень вщ вплив1в терм1чно-го характеру [13, 17].
Я,
кг
Ц' 2
мм
криття 0,02 мм, до 600-700
кг
на меж1 з дру-
мм
гим прошарком (рис. 2, в). Дал1, до меж1 з ос-новним металом, мшротвердють неухильно
знижусться, досягаючи значень 250-300 —Г—
мм2
(вщстань вщ поверхш покриття 0,25 мм, рис. 3).
У першому наближенш можна вважати, що оцшка положення меж1 за мшроструктурними дослщженнями е цшком обгрунтованою, що шдтверджуеться значеннями Я. [1]. Однак
пор1вняльний анал1з з вщомими результатами вказуе як на сшвпадання абсолютних значень м1кротвердост1, так i на суттев1 розб1жност1.
Так, твердiсть дослiджуваного металу у вихщному сташ цшком вiдповiдае значенням
240-250
кг
■, що шдтверджуеться числовими
мм
мм
Рис. 3. Змша мжротвердосп металу залежно ввд вiдстанi вiд поверхш покриття.
Fig. 3. Metal microhardness change, depending on the distance from the coating surface.
Анал1з характеру розподшу мшротвердост дозволяе визначити зм1ну р1вня властивостей мщност металу по товщиш сформованого покриття [1, 5].
Наведену рис. 3 залежшсть мшротвердосп по товщиш сформованого покриття необхщно розглядати пор1вняно з вщповщним структур-ним станом металу (рис. 2). Так, з анал1зу мш-роструктури товщина першого прошарку покриття (в мющ вим1рювання мшротвердосп) склала значення на р1вн1 0,17 мм (рис. 2, а). Mi-кротвердють на вказанiй дiлянцi змiнюеться вщ приблизно 1 500, на вщсташ вiд поверхнi по-
експериментальними даними [3, 11].
1нша справа - абсолютш значення Я. для
дшянок поблизу з поверхнею першого нашару-вання (рис. 2, а). При вимiрюваннi мшротвер-достi на вщсташ вщ поверхнi приблизно 0,02 мм були отримаш значення, як значно перевищу-ють вiдомi результати [6, 10]. Справа в тому, що при зменшенш навантаження на i^^rn^ отримаш результати мшротвердосп будуть неухильно збшьшуватись [8]. При цьому достат-ньо суттеве зростання Я. починаеться для на-
вантажень вже вщ 50 г i менше. З урахуванням вказаного ефекту, використане навантаження на шдентор 10 г призвело до цiлком зрозумшо-го збшьшення отриманих результатiв.
На пiдставi цього з метою визначення по-правкового коефiцiента, були використанi дiаг-рами залежностi Я. для рiзних навантажень
[8]. Значення поправкового коефщента прийн-ято рiвним 1,7. Дшсно, пiсля врахування ефекту штучного пщвищення мiкротвердостi вщкоре-гованi значення Я., вже вiдповiдають бiльшос-
М'
тi легованих вуглецевих сталей в сташ шсля
кг
повного гартування (800-900
2
мм
[2, 9]).
За рiвнем ефект поверхневого змiцнення вiд юкрового розряду може розглядатися як альтернатива термiчним та хiмiко-термiчним техно-логiям обробки поверхнi металевих матерiалiв.
Наукова новизна та практична значимкть
В результат! електрично! юкрово! обробки, за умови однакового металу анода I катода, сфор-мований перший прошарок покриття за зовшш-шми ознаками вщповщае однофазному стану.
В об'ем! металу покриття поява часток кар-бщно! фази супроводжуеться зниженням значень твердость
Формування багатошарового поверхневого покриття при електричн!й юкровш обробц! супроводжуеться виникненням град!ента структур по його товщиш.
За досягненим р!внем ефект поверхневого змщнення в!д юкрового розряду може бути конкурентноспроможним бшьшосп терм!чних та х!м!ко-терм!чних технолог!й обробки поверхш металевих матер!ал!в.
Висновки
1. За умови однакового матер!алу анода ! катода поверхнев! нашарування металу при вини-кненн! електричного юкрового розряду форму-ються в однофазному стан!.
2. Другий прошарок покриття, у вигляд! гло-булярних структур, перехщною зоною до металу у вихщному стан!.
3. Сформован! структури вуглецево! стал! з глобулярною формою цементиту за зовшшми ознаками под1бш тим, що спостер!гаються тс-ля визначених витримок при субкритичних температурах вщпуску.
4. В об'ем! металу покриття поява часток карбщно! фази супроводжуеться зниженням значень мшротвердосп.
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ
1. Бабич, В. К. Деформационное старение стали / В. К. Бабич, Ю. П. Гуль, И. Е. Долженков. - М. : Металлургия, 1972. - 320 с.
2. Бернштейн, М. Л. Структура деформированных металлов / М. Л. Бернштейн. - М. : Металлургия, 1977. - 431 с.
3. Вакуленко, I. О. Про взаемозв'язок структур-них перетворень при втом! вуглецево! стал! з особливостями будови поверхонь руйнування / I. О. Вакуленко // Вюн. Дншропетр. нац. ун-ту зал!зн. трансп. !м. акад. В. Лазаряна. - Д., 2010. - Вип. 32. - С. 242-245.
Наука та прогрес транспорту. Вкник Дншропетровського нащонального ушверситету зашзничного транспорту, 2014, № 2 (50)
4. Вакуленко, I. О. Структурний анал!з в матер!а-лознавста / I. О. Вакуленко. - Д. : Маковець-кий, 2010. - 124 с.
5. Вакуленко, И. А. Морфология структуры и деформационное упрочнение стали / И. А. Вакуленко, В. И. Большаков. - Д. : Мако-вецкий, 2008. - 196 с.
6. Вакуленко, Л. И. Электрическая импульсная обработка металла обода железнодорожного колеса после эксплуатации / Л. И. Вакуленко,
B. А. Сокирко, Ю. Л. Надеждин // Наука та прогрес трансп. Вюн. Дншропетр. нац. ун-ту зал!зн. трансп. - 2013. - № 1 (43). - С. 126-132.
7. Верхотуров, А. Д. Технология электроискрового легирования металлических поверхностей / А. Д. Верхотуров, И. М. Муха. - К. : Техшка, 1982. - 181 с.
8. Григорович, В. К. Твердость и микротвердость металлов / В. К. Григорович. - М. : Наука, 1976. - 230 с.
9. Дзугутов, М. Я. Пластическая деформация высоколегированных сталей и сплавов / М. Я. Дзугутов. - М. : Металлургия, 1977. -480 с.
10. Кузш, О. А. Металознавство та терм!чна об-робка метал!в / О. А Кузш, Р. А. Яцюк. - К. : Основа, 2005. - 324 с.
11. Мямлин, С. В. Влияние условий эксплуатации на внутреннее строение металла железнодорожных колес / С. В. Мямлин, Л. И. Вакуленко // Вюн. Дншропетр. нац. ун-ту зал!зн. трансп. !м. акад. В. Лазаряна. - Д., 2012. - Вип. 42. -
C. 164-166.
12. Сварка в машиностроении : справочник. Т. 1. / К. В. Васильев, В. И. Вилль, В. Н. Волченко и др. - М. : Машиностроение, 1978. - 504 с.
13. Kahlon, C. S. Electric spark toughening of cutting tools and steel components / C. S. Kahlon // Intern. J. of Maschine Tool Des. and Research. -1970. - Vol. 10. - P. 95-121.
14. Langhammer, K. Frasen hochwarmfesten Werkstoffe mit elektrofunkenvrfestgen Schnellaibeits-stahlwerkzeugen / K. Langhammer // Industrie Anzeiger. - 1971. - Vol. 93, № 51. - P. 1195-1196.
15. Penetron carbide deposition and blast - peening equipment // Machinery and production engineering. - 1972. - Vol. 20, № 3099. - P. 479-480.
16. Vaidyanathan, S. Elektro-funkenverfesting und von werkzeugschneiden / S. Vaidyanathan, H. Schlayer // Industrie Anzeiger. - 1971. - Vol. 93, № 36. - P. 819-820.
17. Vakulenko, I. A. Effect of the morphology and size of iron carbide on the fatigue strength of carbon steels / I. A. Vakulenko, O. N. Perkov // Russ. Metallurgy. - 2008. - № 3. - Р. 225-228.
Наука та прогрес транспорту. Вкник Дншропетровського нацюнального ушверситету залiзничного транспорту, 2014, № 2 (50)
И. А. ВАКУЛЕНКО1*, С. В. ПРОЙДАК1, З. СТРАДОМСКИ2, В. А. ДЯДЬКО1
1 Каф. «Технология материалов», Днепропетровский национальный университет железнодорожного транспорта имени академика В. Лазаряна, ул. Лазаряна, 2, Днепропетровск, Украина, 49010, тел. +38 (056) 373 15 56, эл. почта [email protected]
'Каф. «Технология материалов», Днепропетровский национальный университет железнодорожного транспорта имени академика В. Лазаряна, ул. Лазаряна, 2, Днепропетровск, Украина, 49010, тел. +38 (056) 373 15 56, эл. почта [email protected]
2Фак. «Технология обработки материалов и прикладная физика института инженерного материаловедения», Ченстоховский технологический университет, ул. Армии Краевой, 19, Ченстохов, Польша, 42-200, тел. +48 (34) 325 07 38, эл. почта [email protected]
ВЛИЯНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ИСКРОВОГО РАЗРЯДА НА ТВЕРДОСТЬ УГЛЕРОДИСТОЙ СТАЛИ
Цель. Целью работы является оценка влияния электрической искровой обработки на состояние формирующегося поверхностного покрытия углеродистой стали. Методика. Материалом для исследования служила сталь фрагмента обода железнодорожного колеса с химическим составом 0,65% С, 0,67% Mn, 0,3% Si,
0.027% P, 0,028% S. Структурные исследования проводились с использованием световой микроскопии и методик количественной металлографии. Структурное состояние исследуемой стали соответствовало состоянию после горячей пластической деформации. Анализ распределения твердости в микрообъемах металла катода осуществляли с использованием микротвердомера типа ПМТ-3. Электрическую искровую обработку поверхности углеродной стали выполняли с использованием оборудования типа ЭФИ-25М. Результаты. После электрической искровой обработки поверхности образца из углеродистой стали наблюдали формирование многослойного покрытия. Анализ микроструктуры показал существование качественных различий во внутреннем строении металла покрытия в зависимости от исследуемого участка. Полученные в работе результаты подтверждают известные положения, что формирование поверхностного покрытия по технологии электрического искрового разряда определяется условиями переноса и кристаллизации металла. Градиент структур по толщине покрытия в значительной степени зависит от развития процессов структурных превращений, подобных влиянию термического характера. Научная новизна. В результате электрической искровой обработки, при условии одинакового металла анода и катода, сформированная первая прослойка покрытия по внешним признакам соответствует однофазному состоянию. В объеме металла покрытия появление частиц карбидной фазы сопровождается снижением значений микротвердости. Практическая значимость. Формирование многослойного поверхностного покрытия при электрической искровой обработке сопровождается возникновением градиента структур по толщине. По уровню эффект поверхностного упрочнения от искрового разряда может быть альтернативой большинству термических и химико-термических технологий обработки металлических материалов.
Ключевые слова: микротвердость; електрические разряды; микроструктура; углеродистая сталь
1. O. VAKULENKO1*, S. V. PROYDAK1, Z. STRADOMSKI2, V. A. DIADKO1
1 Dep. «Materials Technology», Dnipropetrovsk National University of Railway Transport named after Academician V. Lazaryan, Lazaryan St., 2, Dnipropetrovsk, Ukraine, 49010, tel. +38 (056) 373 15 56, e-mail [email protected] 1Dep. «Materials Technology», Dnipropetrovsk National University of Railway Transport named after Academician V. Lazaryan, Lazaryan St., 2, Dnipropetrovsk, Ukraine, 49010, tel. +38 (056) 373 15 56, e-mail [email protected] 2Fac. «Technology of Materials Processing and Applied Physics of Institute of Engineering Material Science», Czestochowa University of Technology, Armi Krajowej St., 19, Czestochowa, Poland, 42-200, tel. +48 (34) 325 07 38, e-mail [email protected]
INFLUENCE OF ELECTRIC SPARK ON HARDNESS OF CARBON STEEL
Purpose. The purpose of work is an estimation of influence of an electric spark treatment on the state of mouldable superficial coverage of carbon steel. Methodology. The steel of fragment of railway wheel rim served as material for research with chemical composition 0.65% С, 0.67% Mn, 0.3% Si, 0.027% P, 0.028% S. Structural researches were conducted with the use of light microscopy and methods of quantitative metallography. The structural state of the
Наука та прогрес транспорту. Вкник Дншропетровського нащонального ушверситету залiзничного транспорту, 2014, № 2 (50)
probed steel corresponded to the state after hot plastic deformation. The analysis of hardness distribution in the micro volumes of cathode metal was carried out with the use of microhardness tester of type of PMT-3. An electric spark treatment of carbon steel surface was executed with the use of equipment type of EFI-25M. Findings. After electric spark treatment of specimen surface from carbon steel the forming of multi-layered coverage was observed. The analysis of microstructure found out the existence of high-quality distinctions in the internal structure of coverage metal, depending on the probed area. The results obtained in the process are confirmed by the well-known theses, that forming of superficial coverage according to technology of electric spark is determined by the terms of transfer and crystallization of metal. The gradient of structures on the coverage thickness largely depends on development of structural transformation processes similar to the thermal character influence. Originality. As a result of electric spark treatment on the condition of identical metal of anode and cathode, the first formed layer of coverage corresponds to the monophase state according to external signs. In the volume of coverage metal, the appearance of carbide phase particles is accompanied by the decrease of microhardness values. Practical value. Forming of multi-layered superficial coverage during electric spark treatment is accompanied by the origin of structure gradient on a thickness. The effect of the superficial work-hardening from a spark according to a level can be an alternative to majority of thermal and chemical-thermal technologies of treatment of metallic materials.
Keywords: microhardness; electric discharges; microstructure; carbon steel
REFERENCES
1. Babich V.K., Gul Yu.P., Dolzhenkov I.Ye. Deformatsionnoye stareniye stali [Strain aging of the steel]. Moscow, Metallurgiya Publ., 1972. 320 p.
2. Bernshteyn M.L. Struktura deformirovannykh metallov [Structure of deformed metals]. Moscow, Metallurgiya Publ., 1977. 431 p.
3. Vakulenko I.O. Pro vzaiemozviazok strukturnykh peretvoren pry vtomi vuhletsevoi stali z osoblyvostiamy budovy poverkhon ruinuvannia [On the interrelation of structural transformations with fatigue of carbon steel with structure features of the break surfaces]. Visnyk Dnipropetrovskoho natsionalnoho universytetu zaliznychnoho transportu imeni akademika V. Lazariana [Bulletin of Dnipropetrovsk National University of Railway Transport named after Academician V. Lazaryan], 2010, issue 32, pp. 242-245.
4. Vakulenko I.O. Strukturnyi analiz v materialoznavstvi [Structural analysis on material science]. Dnipropetrovsk, Makovetskyi Publ., 2010. 124 p.
5. Vakulenko I.A., Bolshakov V.I. Morfologiya struktury i deformatsionnoye uprochneniye stali [Structure morphology and strain hardening of steel]. Dnipropetrovsk, Makovetskiy Publ., 2008. 196 p.
6. Vakulenko L.I., Sokirko V.A., Nadezhdin Yu.L. Elektricheskaya impulsnaya obrabotka metalla oboda zheleznodorozhnogo kolesa posle ekspluatatsii [Electric pulse treatment of metal railway wheel rim after operation]. Visnyk Dnipropetrovskoho natsionalnoho universytetu zaliznychnoho transportu imeni akademika V. Lazariana [Bulletin of Dnipropetrovsk National University of Railway Transport named after Academician V. Lazaryan], 2013, no. 1 (43), pp. 126-132.
7. Verkhoturov A.D., Mukha I.M. Tekhnologiya elektro-iskrovogo legirovaniya metallicheskikh poverkhnostey [Technology of electrospark alloying of metal surfaces]. Kyiv, Tekhnika Publ., 1982. 181 p.
8. Grigorovich V.K. Tverdost i mikrotverdost metallov [Hardness and microhardness of metals]. Moscow, Nauka Publ., 1976. 230 p.
9. Dzugutov M.Ya. Plasticheskaya deformatsiya vysokolegirovannykh staley i splavov [Plastic deformation of high-alloy steels and alloys]. Moscow, Metallurgiya Publ., 1977. 480 p.
10. Kuzin O.A., Yatsiuk R.A. Metaloznavstvo ta termichna obrobka metaliv [Metal technology and heat treatment of metals]. Kyiv, Osnova Publ., 2005. 324 p.
11. Myamlin S.V., Vakulenko L.I. Vliyaniye usloviy ekspluatatsii na vnutrenneye stroyeniye metalla
zheleznodorozhnykh koles [The influence of operating conditions on the internal structure of metal of railway
wheels]. Visnyk Dnipropetrovskoho natsionalnoho universytetu zaliznychnoho transportu imeni akademika
V. Lazariana [Bulletin of Dnipropetrovsk National University of Railway Transport named after Academician V. Lazaryan], 2012, issue 42, pp. 164-166.
12. Vasilyev K.V., Vill V.I., Volchenko V.N. Svarka v mashinostroyenii. Spravochnik. T. 1. [Welding in mechanical engineering. Vol. 1]. Moscow, Mashinostroyeniye Publ., 1978. 504 p.
13. Kahlon C.S. Electric spark toughening of cutting tools and steel components. International Journal of Machine Tool Design and Research, 1970, vol. 10, pp. 95-121.
14. Langhammer K. Frasen hochwarmfesten Werkstoffe mit elektrofunkenvrfestgen Schnellarbeitsstahlwerkzeu-gen. Ind Ans, 1971, Bd. 93, H. 51, pp. 1195-1196.
Наука та прогрес транспорту. Вкник Дншропетровського нацюнального ушверситету залiзничного транспорту, 2014, № 2 (50)
15. Penetron carbide deposition and blast - peening equipment. Machinery and production engineering, 1972, vol. 20, no. 3099, pp. 479-480.
16. Vaidyanathan H. Schlayer. Elektrofunkenverfesting und von werkzeugschneiden. Ind Ans, 1971, Bd. 93, no. 36, pp. 819-820.
17. Vakulenko I.A., Perkov O.N. Effect of the morphology and size of iron carbide on the fatigue strength of carbon steels. Russian Metallurgy, 2008, no. 3, pp. 225-228.
Стаття рекомендована до публжацИ' д.т.н., проф. В. А. Заблудовським (Украгна); к.т.н., доц. О. О. Чайковським (Украгна)
Надшшла до редколегп 10.02.2014
Прийнята до друку 27.03.2014
