ВИЗНАЧЕННЯ ОПТИМАЛЬНОГО СКЛАДУ ФІЗИКО-МЕХАНІЧНИХ ХАРАКТЕРИСТИК СЕРЕДНЬОВУГЛЕВІДОВОЇ СТАЛІДЛЯ АВТОМОБІЛЕЙ

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; σ_0,2 = 700..850 МПа , σ_v = 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 σ_в = 2100 МПа. При максимально можливих значеннях мікротвердості пластичність різко зменшується, коефіцієнти K_p, межа текучості — σ_t (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 K_p, межа текучості - σ_t (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.