На основе анализа диаграмм растяжения образцов стали Х70, предварительно нормализованных и закаленных в воде из межкритического Ас1-Ас3 - интервала, рассчитаны степень упрочнения, равномерное удлинение и коэффициент упрочнения как отношение разности пределов прочности и текучести к относительному удлинению разрывных образцов на участке диаграммы растяжения, соответствующему равномерному удлинению. Установлен характер изменения коэффициента деформационного упрочнения eta. Его величина с увеличением температуры закалки из межкритического интервала повышается в 1,8 раза. При этом формируется смешанная структура феррито-мартенситного типа, дисперсность которой возрастает с увеличением температуры нагрева под закалку из указанного интервала. Полученные результаты рекомендуется использовать при разработке режимов термоупрочнения малоуглеродистых, низколегированных сталей, а также при оценке показателей их технологических и служебных характеристик.

Індекс рубрикатора НБУВ: К222.230.62

Рубрики:

Механічні властивості конструкційної сталі

Шифр НБУВ: Ж69254:Техн.н. Пошук видання у каталогах НБУВ 

Изучены износостойкость и морфология поверхности изнашивания конструкционных сталей 25 и 50Г после цементации и закалки от различных температур. Показана возможность применения методов статистического анализа для оценки шероховатости профиля. Установлена взаимосвязь коэффициента относительной износостойкости с характеристиками профиля изношенной поверхности.

Цель работы - изучение причин, характера разрушения, структурных, механических и эксплуатационных характеристик тяжелонагруженных цементованных шестерен из стали 20Х2Н4А различных фирм-производителей для совершенствования технологии их производства и повышения работоспособности. Для исследования причин разрушения были отобраны отработанные шестерни производства фирмы Joy Global Inc. ("Joy") (США), ООО "МАГМА" и Ясиноватского машиностроительного завода ("ЯМЗ") (Украина) тяжелонагруженных редукторов горнопроходческих комбайнов, полностью вышедшие из строя, изготовленные из стали 20Х2Н4А после цементации и полного цикла термической обработки. Макроскопический (ГОСТ10243-75) и микроскопический анализы, спектрографический и квантометрический анализ химического состава по глубине цементованного слоя, измерение твердости по Роквеллу (HRC), микротвердости по глубине слоя (ГОСТ9450-76), испытания механических свойств на растяжение ГОСТ 1497-84, испытания износостойкости трением скольжения металл-металл. Исследованы: характер разрушения, макроструктура, микроструктура шестерен, распределение углерода и микротвердость по глубине цементованного слоя. Проведены сравнительные испытания на изнашивание в условиях сухого трения скольжения. Установлено, что причинами выкрашивания активных поверхностей зубьев тяжелонагруженных шестерен горных машин явилась недостаточная прочность цементованного слоя на определенной глубине, а также экстремальные перегрузки элементов зацепления при эксплуатации. Распределение углерода по глубине цементованного слоя шестерен производства "МАГМА" в 1,5 раза превосходит таковое для деталей производства "Joy", что не исключает насыщение последних углеродом и азотом проведением нитроцементации. Микроструктура упрочненных слоев в шестернях производителей "Joy" и "МАГМА" состоит из мелкодисперсного мартенсита, карбидов и остаточного аустенита, соотношение этих фаз изменяется по глубине слоя согласно уменьшению содержания углерода. Механические свойства образцов стали 20Х2Н4А, вырезанных из шестерен указанных производителей, соответствуют требованиям ГОСТ 4353-71. Микроструктура шестерен производства "ЯМЗ" троосто-мартенситная при более крупном зерне (номер 4 - 5), что обусловило получение несколько меньшей твердости и относительной износостойкости. Наибольшей износостойкостью обладают образцы, вырезанные из шестерен производства "Joy" и "МАГМА", несколько меньшей "ЯМЗ". На основе анализа повреждаемости определены причины выхода из строя шестерни тяжелонагруженных зубчатых передач, работающих в сложных условиях эксплуатации разных производителей, проведены их сравнительные исследования и испытания свойств. Установлен характер изменения микроструктуры, распределения микротвердости в зависимости от концентрации углерода по толщине цементованного слоя шестерен. Результаты исследований послужили научно обоснованными рекомендациями для совершенствования технологического процесса производства и упрочнения тяжелонагруженных шестерен в условиях ООО "МАГМА" для повышения их эксплуатационных характеристик.

Запропоновано використання швидкісного термоциклічного азотування цементованих конструкційних сталей для формування градієнтних метастабільних фазовоструктурних модифікацій у насічених шарах, що забезпечує додаткове зміцнення з ефектом самозміцнення в процесі випробувань на зношування (або експлуатації) та підвищення відносної зносостійкості.

Індекс рубрикатора НБУВ: К222.234.043

Рубрики:

Структурні і фазові перетворення в машинобудівній сталі. Теорія термічної обробки

Шифр НБУВ: Ж14161 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Дисертацію присвячено підвищенню експлуатаційної довговічності виробів з низьколегованих конструкційних сталей (18ХГТ, 25ХГТ, 20ГЛ, 18Х2Н4МА та ін) високотемпературного гартування; ВТЦО та НТЦО; плазмова обробка (800 °С- 1600 °С), швидкісне термоциклічне азотування (20 °0-»1000 °С), які дозволяють створювати і регулювати метастабільні фазово-структурні градієнтні стани в повер¬хневих шарах виробів та підвищувати зносостійкість для різних умов зношування за рахунок розвитку у—*а' ДМПЗ. Встановлена градієнтна зміна фазового аустенітно-мартенситно-карбідного фа- зово-мікроструктурного складу цементованого шару низьковуглецевих конструк¬ційних сталей (25, 50Г, 20ГЛ, 18ХІТ, 25ХГТ, 12Х2Н4МА, 18Х2Н4МА, 20Х2Н4МА), в результаті термічної, термоциклічної обробок, швидкісного термо- циклічного азотування, плазмової обробки по глибині навуглецеваних шарів, через вплив на температури точок М„ і М„ Показано, що ці сталі можуть використовува¬тися для виготовлення деталей, які працюють в різних умовах зношування (адгезій- не, абразивне, ударно-абразивке). Встановлені оптимальні кількісні фазово-структурні склади поверхневих мо¬дифікацій (55-70 % метастабільного А*,,, 20-40 % мартенситу гарту, 7-15 % карбідів) для різних досліджених марок сталей і різних умов зношування та експлуатації, які забезпечують максимальні експлуатаційні властивості. Розроблено фізико-математичні моделі процесу формування диференційованих фазово-структурних метастабільних модифікацій цементованих шарів в результаті використання розроблених способів комплексних обробок, що включають цемента¬цію, способи термічної, термоциклічної обробок, плазмового впливу, додаткового ШТЦА. Створені моделі дозволяють ефективно управляти формуванням градієнт¬них фазово-структурних метастабільних станів і комплексів при використанні за¬пропонованих зміцнюючих технологій, а також розвитком у—»а* ДМПЗ для підви¬щення зносостійкості та експлуатаційної довговічності деталей машин. Результати дисертаційної роботи були впроваджені на виробництві в ПАТ «Азовмаш», промисловому підприємстві «Віктор» і показали підвищення дов¬говічності оброблених деталей: лопастей дробеметних апаратів з литої сталі 20ГЛ в 1,7-2 рази, молотків зернодробарок зі сталі 25 в 2,6-3 разів, а також рекомендовані до впровадження в машинобудівному підприємстві ТОВ «МАГМА» для зміцнення цементованих шестерень зі сталі 20Х2Н4МА. Розраховано річний економічний ефект від впровадження деталей машин, зміцнених за запропонованими технологія¬ми, який становить 92 800 тис. грн.