Научный журнал
Современные наукоемкие технологии
ISSN 1812-7320
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,909

ДОЛГОВЕЧНОСТЬ ПОВЕРХНОСТНО ОБРАБОТАННОЙ СТАЛИ 40Х

Власов В.А. Пачурин Г.В.
Дробеструйная обработка после правки существенно повышает долговечность цельных цилиндрических образцов из нитроцементованной (на слой 0,4 мм) закаленной с низким отпуском (180 оС) стали 40Х в 4,32 раза. Фрикционно-упрочняющая обработка (ФРУО: скорость вращения диска 68 м/с; скорость вращения детали 0,20 м/с; подача 1,2 мм/об; глубина снимаемого слоя 0,4 мм; длина контакта диска с деталью 4,5 мм; шероховатость поверхности = 0,54... 0,63 мкм; технологическая среда - масло "И-12А") цилиндрических образцов из закаленной (860 оС, масло) и высокоотпущенной (550 оС) стали 40Х понижает сопротивление усталостному разрушению, как на воздухе (с 510 до 100 МПа, база испытаний 107 циклов), так и в коррозионной среде (с 370
до 80 МПа, база испытаний 107 циклов). Это связывается с возникновением в поверхностном «белом слое» или под ним растягивающих остаточных напряжений, в зоне которых возможно зарождение усталостных трещин. Так по данным фрактографического анализа очаги разрушения зарождаются на глубине ~ 50 мкм от поверхности, то есть в зоне растягивающих остаточных напряжений [1].

Обкатка роликом (нагрузка на ролик 1765 H; скорость вращения образца 0,45 м/с; подача 0,11 мм/об) образцов после ФРУО изменяет величину и характер распределения остаточных напряжений. Они становятся сжимающими, а их максимальная величина наблюдается у поверхности о6разца (400 и
750 МПа, соответственно). При этом растягивающие напряжения, смещаясь вглубь образца (более 800 мкм), обуславливают зарождение усталостной трещины уже на глубине 100 мкм. Предел выносливости образцов из стали 40Х, обкатанной роликами после ФРУО повышается ~ в 1,6 раза (c 340 до 560 МПа) на воздухе и более чем в 10 раз (с 40 до 429 МПа) в коррозионной среде по сравнению с фрикционно-упроченными образцами.

Известен [2] способ поверхностного упрочнения металлических деталей из стали 40Х с целью повышения сопротивления усталостному и коррозионно-усталостному разрушению: поверхностная термопластическая деформация ПТПД - (скорость вращения образца 20 об/мин; скорость вращения диска 6700 об/мин; подача 1,2 мм/об; глубина врезания диска 0,4мм; высота диска 6 мм; диаметр 250 мм; технологическая среда - насыщенный водный раствор солей хлоридов магния и кальция; материал диска - сталь 40Х), ППД - обкатка роликом (скорость вращения образца 0,45 м/с; подача 0,11 мм/об; число проходов 1; диаметр ролика 55 мм; радиус профиля рабочей частоты ролика 4,5 мм), отпуск (160 оС, 2 ч).

Обнаружено, что предел выносливости закаленной и высоко отпущенной стали 40X, обработанной по этому режиму (ПТПД), составляет 360 МПа на воздухе и 50 МПа в коррозионной среде (база испытания 2·107 и 5·107 циклов, соответственно).

Предлагается способ поверхностной обработки стальных изделий [3], отличающихся от известного [2] тем, что при ПТПД в качестве технологической среды используется 5%-ный водный раствор «Эмульсола ФМИ-3» (обычно применяемого при механических обработках без нагрева и выпускаемого серийно в промышленности), улучшающий качество поверхностных слоев детали за счет отсутствия интенсивного наводороживания металла при импульсном нагреве и возникновения остаточных напряжений сжатия σΖ с максимумом у поверхности детали.

Предел выносливости образцов из стали 40Х после упрочнения по предлагаемому режиму на воздухе увеличился в 2,2 раза, а в коррозионной среде в ~ 10 раз по сравнению с образцами, обработанными по известному способу и составил соответственно 815 и 510 МПа.

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

  1. Бережницкая М.Ф., Меженин Н.А., Власов В.А., Пачурин Г.В. и др. Повышение качества стальных и чугунных изделий комплексным методом. - В кн.: Прогрессивные методы и средства обеспечения качества изготовления деталей машин / Тез. докл. науч.-техн. конф.- Н.Новгород,-1992.- С.22-23.
  2. Авторское свидетельство СССР №1574646, кл. С12Д 1/34, 1990, Бюл.№24.
  3. Пачурин Г.В. Эксплуатационная долговечность пластически обработанных сталей и сварных соединений// КШП. ОМД. 2004. №12. С. 3-8.

Библиографическая ссылка

Власов В.А., Пачурин Г.В. ДОЛГОВЕЧНОСТЬ ПОВЕРХНОСТНО ОБРАБОТАННОЙ СТАЛИ 40Х // Современные наукоемкие технологии. – 2010. – № 2. – С. 29-30;
URL: http://top-technologies.ru/ru/article/view?id=24433 (дата обращения: 14.11.2019).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074