Новосибирские учёные придумали, как сделать детали машин прочнее
Новосибирские учёные придумали, как сделать детали машин прочнее Учёные Новосибирского государственного технического университета НЭТИ разработали новую технологию упрочнения сталей, используемых при изготовлении деталей ударных машин. Об этом сообщили в пресс-службе НГТУ НЭТИ. Эффективность технологии была экспериментально подтверждена результатами промышленных испытаний, проведённых совместно с научно-производственным объединением «Горное машиностроение» (ООО «НПО «ГОРМАШ»). В рамках исследования учёные изучали три метода упрочнения стали: классическую закалку с отпуском, изотермическую закалку с образованием структуры нижнего бейнита и новую термическую обработку, разработанную в НГТУ НЭТИ, которая включает мартенситно-бейнитное превращение аустенита. Оценку эффективности проводили по комплексу механических характеристик, параметрам структуры и результатам фрактографического анализа изломов деталей после испытаний. Новая технология характеризуется следующим образом. Сталь нагревают до 860–900 °С, затем быстро охлаждают до 180–200 °С в печи-ванне с расплавом солей. После этого её нагревают в камерной печи до 350–400 °С и выдерживают при этой температуре в течение одного часа. На первом этапе из аустенита формируются кристаллы мартенсита, создавая прочный «каркас» в стали. На втором этапе параллельно происходят два процесса: мартенсит подвергается отпуску, а оставшийся переохлаждённый аустенит преобразуется в структуру нижнего бейнита. В результате в стали формируется сложная структура, состоящая из отпущенного мартенсита и нижнего бейнита. Кристаллы мартенсита обеспечивают высокую прочность, в то время как области нижнего бейнита улучшают сопротивление распространению трещин. Важным преимуществом технологии является отсутствие необходимости последующего отпуска, что позволяет сократить время термической обработки и снизить её стоимость. Лабораторные исследования показали, что новая термическая обработка с мартенситно-бейнитным превращением аустенита увеличивает показатели ударной вязкости и трещиностойкости стали ХВГ в полтора раза по сравнению с традиционной закалкой, применяемой для изготовления деталей ударного оборудования. При этом прочность и твёрдость материала остаются на высоком уровне. «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. Эффективность способов упрочнения оценивали в ходе промышленных испытаний ударной машины PUMA-40, выпускаемой НПО «Гормаш». Применение новой технологии для зажимных кулачков обеспечило их надёжную работу в течение требуемого срока и предотвратило выход из строя из-за усталостного разрушения. Разработку также можно использовать для увеличения эксплуатационного ресурса высоконагруженных деталей различных видов горных машин и оборудования. Новосибирские материаловеды работают над прочностью металлов в нескольких направлениях. Как рассказывала интернет-газета «ЖУК», учёные НГТУ НЭТИ ищут способ сделать титановые сплавы менее хрупкими. Термическая обработка помогла повысить их устойчивость к трещинам на 30%.