Przyrost twardości po nagniataniu zależy od zawartości węgla oraz składników stopowych w stali. Dla stali węglowych zwykłych jest on większy niż dla stali stopowych o tej samej zawartości węgla. Ze wzrostem zawartości węgla zmniejszają się proporcjonalnie przyrosty twardości (od 145 do 114 HB) pomimo zwiększania bezwzględnych nacisków nagniatania.
Tabela 3, Zmiana twardości pow ierzchni wałków z różnych stali, nagniatanych kulkowaniem naporowym.
Gatunek stali |
Średnia zawartość węgla |
Twardość powierzchni HB |
Wzrost twardości [HB] |
Maksymalny jednostkowy nacisk nagniatania [MPa] | |
przed nagniataniem |
po nagniataniu | ||||
Żelazo Armco |
90 |
235 |
145 |
1000 | |
Stal 10 |
0.10 |
120 |
277 |
152 |
1200 |
Stal 20 |
0.20 |
140 |
292 |
152 |
1400 |
Stal 30 |
0.30 |
154 |
298 |
144 |
1550 |
Stal 45 |
0.45 |
176 |
305 |
129 |
1800 |
Stal U7* |
0.7 |
185 |
310 |
125 |
1950 |
Stal U10* |
l.,0 |
200 |
315 |
115 |
2100 |
Stal U12* |
1.0 |
204 |
318 |
114 |
2250 |
Warunki obróbki nagniataniem: średnica przedmiotu d = 20 mm, Dk = 10 mm, posuw p = 0.06mm/obr. prędkość v = 1 m/s, liczba przejść i = 1; * - wg GOST.
Podczas powierzchniowej obróbki plastycznej, wskutek zgniotu, ulegają zmianie własności mechaniczne materiału, zwiększają się wskaźniki własności wytrzymałościowych (twardość, granica proporcjonalności, granica plastyczności, granica sprężystości i wytrzymałość na rozciąganie), natomiast ulegają zmniejszeniu wskaźniki własności plastycznych (wydłużenie względne, przewężenie względne i udamość). Ze wzrostem stopnia zgniotu granice proporcjonalności i plastyczności stopniowo zbliżają się do wartości granicy wytrzymałości materiału. Strefa deformacji sprężystych zwiększa się w wyniku zmniejszenia strefy odkształceń plastycznych, tzn. że materiał staje się coraz bardziej kruchy. Proces nagniatania jest ograniczony ze względu na dopuszczalny stopień odkształcenia plastycznego, którego przekroczenie powoduje technologiczne pękanie i łuszczenie się powierzchni obrabianej. Dla stali węglowych i stali perlitycznych stan „nasycenia" zgniotem, powodujący wystąpienie początków łuszczenia, następuje już dla stopnia zgniotu wynoszącego 40-45%, a dla stali austenitycznych 60-70%.