Ученые Новосибирского государственного технического университета НЭТИ разработали новую технологию упрочнения сталей, используемых при изготовлении деталей ударных машин. Ее эффективность была экспериментально доказана результатами промышленных испытаний, проведенных совместно с научно-производственным объединением «Горное машиностроение» (ООО «НПО «ГОРМАШ»).
В ходе работы были проведены научные исследования трех технологий упрочнения стали: известной технологии закалки с отпуском, используемой в настоящее время НПО «Гормаш» при изготовлении захватных кулачков ударных машин для инъектирования грунтов; изотермической закалки с получением в стали структуры нижнего бейнита и разработанной в НГТУ НЭТИ термической обработки с мартенситно-бейнитным превращением аустенита. Эффективность различных обработок оценивали по комплексу получаемых механических свойств, параметрам получаемой структуры и фрактографическому анализу изломов деталей после испытаний. «Технология формирования в сталях смешанной мартенситно-бейнитной структуры была разработана и запатентована на кафедре материаловедения в машиностроении НГТУ НЭТИ. Ее особенность заключается в следующем. Сталь нагревают до температуры 860…900 °С, затем быстро охлаждают до температуры 180…200 °С в печи-ванне с расплавом солей, далее ее нагревают в камерной печи до температуры 350…400 °С и выдерживают при этой температуре в течение часа. На первом этапе обработки из аустенита выделяются кристаллы мартенсита и в стали образуется прочный «каркас», на втором этапе в стали параллельно протекают два процесса: мартенсит, выделившийся на первом этапе, отпускается, а оставшийся переохлажденный аустенит трансформируется в структуру нижнего бейнита», — рассказал руководитель проекта, доцент кафедры материаловедения в машиностроении НГТУ НЭТИ доктор технических наук Альберт Попелюх.
«В конечном итоге при использовании новой технологии в стали формируется сложная структура, состоящая из отпущенного мартенсита и нижнего бейнита. Кристаллы мартенсита обеспечивают высокую прочность стали, а области со структурой нижнего бейнита позволяют повысить ее сопротивление распространению трещин. Кроме того, данная технология исключает необходимость проведения операции последующего отпуска (повторного нагрева после закалки), что сокращает время термической обработки и удешевляет процесс упрочнения деталей», — отмечает ученый.
Результаты лабораторных исследований показали, что термическая обработка с мартенситно-бейнитным превращением аустенита обеспечивает полуторократный рост показателей ударной вязкости и трещиностойкости стали ХВГ по сравнению с технологическим процессом закалки, используемым в настоящее время при изготовлении деталей ударного оборудования. При этом прочность и твердость стали остаются высокими. Эффективность различных способов упрочнения оценивали в ходе промышленных испытаний ударной машины PUMA-40, выпускаемой НПО «Гормаш».
Результаты показали, что применение новой технологии упрочнения зажимных кулачков обеспечивает их надежную работу в течение требуемого срока эксплуатации и предотвращает выход кулачков из строя в результате усталостного разрушения. «Ранее мы многократно проверяли эту технологию в лаборатории, а теперь доказали ее эффективность в условиях реального промышленного производства», — рассказал руководитель проекта.
Разработанная технология также может быть использована для увеличения эксплуатационного ресурса высоконагруженных деталей различных видов горных машин и оборудования.
Пресс-релиз подготовлен на основании материала, предоставленного организацией. Информационное агентство AK&M не несет ответственности за содержание пресс-релиза, правовые и иные последствия его опубликования.
