Obraz0092

92

scharakteryzowania tych tak istotnych cech fizykalnych warstwy wierzchniej wykonuje się mikrofotografie zgładu ze śladami odcisków twardośćiomierza oraz wykres twardości (mikrotwardości) przy małym obciążeniu (rys. 4.39b). Stopień utwardzenia warstwy wierzchniej związany jest ściśle w zakresie danego materiału ze stopniem zgniotu. Intensywność zgniotu e_z określana jest stosunkiem przyrostu twardości w danym miejscu do twardości nieodkształconego materiału:

_e - ^Hww ~    _ H_ww ^

H_m H_m

gdzie: H_ww - mezo twardość warstwy wierzchniej mierzona na przekroju prostopadłym do powierzchni, H_M - mezotwardość rdzenia.

W celu scharakteryzowania utwardzenia warstwy wierzchniej podaje się najczęściej maksymalną wielkość e_z. Twardość wpływa korzystnie na odporność na ścieranie i wytrzymałość materiału.

Naprężenia własne są stanem napięć w materiale istniejącym przy braku jakichkolwiek oddziaływań zewnętrznych. W wyniku działania na metal podczas obróbki obciążeń zewnętrznych, położenia atomów w sieci krystalicznej wykraczają poza poziom minimum energii kinetycznej, powodując stan napięć. Procesom tym towarzyszy powstawanie naprężeń własnych w obrębie siatki krystalicznej, czyli tzw. naprężeń trzeciego rodzaju. Stopień deformacji ziam metalu, których płaszczyzny krystalograficzne są różnie usytuowane, jest zróżnicowany. Powoduje to wzajemne ich oddziaływanie (nawet przy usunięciu obciążenia zewnętrznego), wywołujące naprężenia własne tzw. drugiego rodzaju. Całemu procesowi odkształceń warstwy wierzchniej towarzyszy dodatkowo zjawisko utwardzania. W sumie obserwuje się poważne zakłócenia stanu równowagi metalu i tendencję do jej powrotu w analizowanym przekroju warstwy, w wyniku czego tworzy się pole naprężeń obejmujących całą warstwę, tzw. naprężeń pierwszego rodzaju (rys. 4.39c).

Naprężenia ściskające w warstwie wierzchniej zwiększają wytrzymałość zmęczeniową, naprężenia rozciągające zaś obniżają ją. Zbyt wysokie naprężenia rozciągające powodują niekiedy przekroczenie granicy wytrzymałości na rozerwanie R_m i powstawanie pęknięć powierzchniowych, które dyskwalifikują przedmiot. Stan warstwy wierzchniej determinuje również i inne właściwości użytkowe części maszyn, takie jak: współczynnik tarcia, odporność na korozję, refłeksyjność powierzchni, przewodność cieplna i elektryczna oraz wytrzymałość zmęczeniowa.