Методы упрочнения и повышения усталостных характеристик образцов из титана и железохромоникелевого сплава

В работе описана методика определения остаточных поверхностных напряжений механическим методом и четыре метода упрочнения образцов. Актуальность рассматриваемой в статье проблемы обусловлена тем, что поверхностные растягивающие напряжения, возникающие при изготовлении высоконагруженных деталей, могут существенно снижать механические, ресурсные и усталостные характеристики изделий. Целью исследования было упрочнение образцов из титана и железохромоникелевых сплавов для повышения их прочностных, усталостных и ресурсных характеристик, а также определение остаточных напряжений путем послойного удаления исследуемых слоев электрохимическим травлением. Определение поверхностных остаточных напряжений проводили механическим методом с использованием измерительно-расчетного комплекса при непрерывном травлении металла с исследуемой поверхности образца, что позволило измерять остаточные напряжения на различной глубине и определять энергию поверхностного напряженного состояния. Остаточные напряжения рассчитывали по деформации оставшейся части образца при изменении глубины исследуемых слоев. Упрочнение образцов осуществляли четырьмя способами: ультразвуковым упрочнением; ультразвуковым упрочнением с последующей виброобработкой Rösler; виброобработкой Rösler с последующим ультразвуковым упрочнением; виброобработкой Rösler с последующим ультразвуковым упрочнением. Результаты исследования показали, что поверхность изделий является более слабой областью по сравнению с внутренними слоями. После упрочнения во всех образцах из титана и железохромоникелевых сплавов возникают поверхностные сжимающие напряжения. Предпочтительным является второй способ упрочнения — ультразвуковое упрочнение с последующим центробежным упрочнением. Наличие остаточных сжимающих напряжений в наружных слоях изделий повышает их предел выносливости примерно на 20%. Результаты работы могут быть использованы для изготовления изделий с высокими механическими, ресурсными и усталостными характеристиками.