ВИЗНАЧЕННЯ ОПТИМАЛЬНОГО СКЛАДУ ФІЗИКО-МЕХАНІЧНИХ ХАРАКТЕРИСТИК СЕРЕДНЬОВУГЛЕВІДОВОЇ СТАЛІДЛЯ АВТОМОБІЛЕЙ

Автор(и)

  • Олег Чернета Дніпровський державний технічний університет
  • Олександр Коробочка Дніпровський державний технічний університет
  • Вадим Кубіч Національний університет «Запорізька політехніка»

DOI:

https://doi.org/10.31319/2519-8106.1(44)2021.236028

Ключові слова:

зміцнення; азотування; борування; бороцементації; лазерної обробки; іонно-плазмовогоазотування; технологічні процесизміцнення

Анотація

Були проведені дослідження методів вибору оптимальних технологічних процесів для зміцнення поверхневого шару деталей. Наведено аналіз фізико-механічних характеристик покриттів після відповідних видів зміцнення з урахуванням структурних змін у поверхневих шарах. Вказано критеріальні оцінки технологічних методів зміцнення — азотування, бордування, бороцементації, лазерної обробки, іонно-плазмове азотування, термічна обробка, а також отримані критеріальні оцінки продуктивності технологічного обладнання та економічні показники.

Міцність сталей забезпечується низкою зміцнюючих механізмів: твердорозчинні, дислокаційні, дисперсні, гранітні, субструктурні та перлітні. У сталях, загартованих до мартенситу, значення дислокаційних та субструктурних механізмів зміцнення, які залежать від вмісту розчиненого вуглецю. Збільшення міцності значно зменшує пластичність, в'язкість і збільшує межу крихкості. Для середньовуглецевихферитно-перлітних сталей вміст вуглецю або кількість перліту в структурі є головним фактором зміни міцності та пластичності. Зі збільшенням вмісту вуглецю ударна в'язкість зменшується, а крихкість  зростає. Найбільш привабливими за властивостями є середньовуглецеві та середньолеговані сталі (0,3—0,5% С; σ0,2 = 700..850 МПа , σv = 900—1100 МПа). Особливості цих сталей - підвищені міцнісні властивості, низька чутливість до концентраторів напруги, висока витривалість та достатня в'язкість. Високоміцні середньолеговані сталі із вмістом 0,4% С забезпечують σв = 2100 МПа. При максимально можливих значеннях мікротвердості пластичність різко зменшується, коефіцієнти Kp, межа текучості — σt (МПа), коефіцієнт утворення тріщин KSU (дж/см2), коефіцієнт збільшення довжини δ (%), коефіцієнт стиснення Ψ (%). Червона лінія показує динаміку змін мікротвердості в залежності від методів і технологій зміцнення. При максимально можливих значеннях мікротвердості різко зменшується пластичність, коефіцієнти Kp, межа текучості - σt (МПа), коефіцієнт утворення тріщин KSU (дж/см2) ), коефіцієнт збільшення довжини δ (%), коефіцієнт стиснення Ψ (%).

З аналізу фізико-механічних властивостей посилених покриттів найпоширенішої та найрозвиненішої у світовій практиці можна визначити основні значення показників зносостійкості, довговічності, мікротвердості, пластичності для сучасних покриттів, які можна отримати за допомогою різних технологій. Розроблена методика визначення оптимальних способів і технологій зміцнення поверхневого шару деталей зі сталі 45 за критеріальними показниками ефективності. Визначено основні значення основних показників, що складають рівень D0, що обов'язково необхідні для зміцнених поверхонь за відповідними технологіями.

Посилання

Suslov A.G., Gulyaev Yu.V., Dalsky A.M. (1995) Kachestvo mashin. [Qualitis of machines. Reference book]. M. Machinostroenie. T2. [in Russian].

Francynuk I.V. Francynuk L.I. (2004) Albom mikrostryktur chugynov, staley, tsvetnih metalov i ih splavovAlbum Microstructures ofsteel, colorful metal catches and their allies. M: ICC "Academagnig". [in Russian].

Grigoriyanz A.G., Shiganov I.N., Misurov A.I. (2006) Tehnologichrskie protsesy lazernoy obra-botkyTechnological processes of laser care: Textbook.Features for knobs / Ed.AG Grigoryanza. M.: Izd-MgTU IM. N.E. Bauman. [in Russian].

Devoyno O.G. (2001) Tehnologiya formirovaniya iznosostoykih pokritiy lazernoy obrabotkoy Technology of the formation of wear surfaces bylaser treatment, Minsk: UP "Technology". [in Belarus].

Cherneta O.G., Sukholin V.I., Voloshchuk R.G., Gubarev S.V. (2018) Osoblivosty struktyri vid-novlenogo poverhnevogo shary stali 45 pislya zmitsnennya lazernim boryvannyam. [Features of the structure of the reconstructed surface layer of steel 45 after strengthening laser borrowing].Collection of scientific works "Perspective Technologies and Devices" M. Lutsk, NTU, (13). 170–175. [in Ukrainian].

Cherneta O.G., Korobochka O.M.Sasov O.O., Kubich V.I. (2020) Vibir tehnologichnyh metodiv zmitsnennya detaley mashinobudivnogo kompleksy. [Choice of technological methods for strengthening parts of machine-building complex] 1 International scientific and practical conference "Achievemens and Prospects of Modern Scientific Research". 6-7 December, Buenos Aires, Argentina.175–182. [in Ukrainian].

Cherneta O.G., Sasov O.O., Soshenko S.V. (2020) Doslydzshennya fiziko-mehanichnyh vlasti-vostey staly 45 pislya riznyh sposobiv zmitsnennya. [Research physical and mechanical properties of steel 45 after different ways of strengthening]. V International Scientific and Practical Conference "Study of Modern Problems of Civilization" Oslo, Norway, 19-23 October. 486–490. [ in Ukrainian].

Cherneta O.G., Kubich V.I.,Korobochka O.M. (2020). Rozrobka metodiv vubory optymalnyh tehnologichnyh protsesiv zmitsnennya poverhnevogo shary detaley. [Development of methods for choosing optimal technological processes of strengtheningsurface layer of details] 2 International scientific and practical conference «EUROPEAN Scientific Discussions» December 26-28 Rome, Italy. 211–217. [in Ukrainian].

Ignatovich S.R., Zakyev I.M. (2011) Universalniy mikro nano indentor. Universal micro nano is indentometer "Micron-Gamma". Factory laboratory. T. 77, No. 1 [in Ukrainian].

ISO/FDIS 14577-1: (2002); Metallic Materials – Instrumented Indentation Test for Hardness and Materials Parameters. Part 1: Test Method – Geneva: ISO CENTRAL SECRETARIAT. [in Ukrainian].

Суслов А.Г., Гуляев Ю.В., Дальский А.М. и др. Качество машин. Справочник. Т2 М. Маши-ностроение: 1995. 430 c.

Франценюк И.В., Франценюк Л.И. Альбом микроструктур чугуна, стали, цветных металлов и их сплавов. М:ИКЦ «Академкнига», 2004. 136c.

Григорьянц А.Г., Шиганов И.Н., Мисюров А.И. Технологические процессы лазерной обрабо-тки: Учеб. Пособие для вузов / Под ред. А.Г. Григорьянца. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Бау-мана, 2006. 293 c.

Девойно О.Г. Технология формирования износостойких поверхностей лазерным легировани-ем:Минск: УП «Технология», 2001. 180 c.

Чернета О.Г., Сухомлін В.І., Волощук Р.Г., Губарєв С.В. Особливості структури відновлено-го поверхневого шару сталі 45 після зміцнення лазерним боруванням. Збірник наукових праць «Перспективні технології та прилади» // м. Луцьк, грудень 2018 р. Луцьк: Луцький НТУ, 2018. Випуск 13. С. 170–175.

Чернета О.Г., Коробочка О.М. Сасов О.О., Кубіч В.І. Вибір технологічних методів зміцнення деталей машинобудівного комплексу. 1 Міжнародна науково-практична конференція «Аchievemens and prospects of modern scientific research». 6-7 декабря, Буенос Айрес, Арге-нтина 2020. P.175–182.

Чернета О.Г., Сасов О.О., Сошенко С.В. Дослідження фізико-механічних властивостей сталі 45 після різних способів зміцнення. V Міжнародна науково-практична конференція «Study of modern problems of civilization» Oslo, NORWAY, 19-23 October, 2020. P. 486–490.

Чернета О.Г., Кубіч В.І., Коробочка О.М. Розробка методів вибору оптимальних технологіч-них процесів зміцнення поверхневого шару деталей. 2 Міжнародна науково-практична конференція «Еuropean scientific discussions» 26-28 грудня РИМ, Италія, 2020. P. 211–217.

Ігнатович С.Р., Закиев И.М. Универсальный микро нано-индентометр «Micron-Gamma». Заводская лаборатория: Т. 77, № 1. 2011. 67 c.

ISO/FDIS 14577-1: 2002; Metallic materials – Instrumented indentation test for hardness and materials parameters. Part 1: Test method – Geneva: ISO Central Secretariat, 2002.

##submission.downloads##

Опубліковано

2021-07-01

Номер

Розділ

Статті