Використання термоциклічного оброблення для підвищення втомної міцности цементованих деталів

О. С. Дробот$^{1}$, С. Я. Підгайчук$^{2}$, Н. М. Яворська$^{1}$, А. А. Нестер$^{1}$, О. В. Багрій$^{1}$

$^{1}$Хмельницький національний університет, вул. Інститутська, 11, 29016 Хмельницький, Україна
$^{2}$Національна академія Державної прикордонної служби України ім. Богдана Хмельницького, вул. Шевченка, 46, 29000 Хмельницький, Україна

Отримано: 14.02.2023; остаточний варіант - 30.03.2023. Завантажити: PDF

Розвиток автомобільного транспорту в розвинутих країнах поставив нові серйозні задачі підвищення строку служби окремих деталів автомобіля для збільшення строку експлуатації автотранспорту в цілому, особливо в наш час, коли в світі випускаються мільйони авто різних марок і призначення: пасажирські, індивідуальні та для перевозки вантажів, у військовій справі. Роботу присвячено удосконаленню технологічного процесу хеміко-термічного та термічного оброблення поршневих пальців із криці 12ХН3А з метою поліпшення структури та підвищення їхньої втомної міцности. Пальці поршневі за умовами роботи повинні мати високу твердість поверхні та в’язку серцевину. Твердість поверхні має бути в межах $HRC$ 58–62, що забезпечить високу зносостійкість цих деталів. Для досягнення такої твердости пальці піддають цементації за температури у 950°C з витримкою у 8–10 годин. Подальше гартування та низьке відпускання мають забезпечити формування структури мартенситу відпуску та задані експлуатаційні властивості. Однак після оброблення пальців за прийнятою на заводі технологією пальці не мають заданих характеристик утомної міцности. Як з’ясувалося, причиною цього є недосконалість структури пальців після кінцевого оброблення: збільшений розмір зерен серцевини, наявність грубих цементитних включень по ширині насиченого цементованого шару. В роботі запропоновано використання термоциклічного оброблення для усунення виявлених недоліків. Термоциклічне оброблення ґрунтується на накопиченні змін у структурі, які відбуваються за один цикл нагрівання$\rightarrow$охолодження. В результаті дії цих змін матеріял набуває структуру та фазовий склад, які недосяжні за звичайних операцій термічного оброблення. В результаті термоциклічного оброблення накопичуються дефекти атомно-кристалічної будови, які підвищують міцність матеріялу. Після проведення термоциклічного оброблення за режимом подрібнено і практично усунено цементитну сітку. Значне подрібнення зерна відбулося після виконання останніх трьох циклів.

Ключові слова: палець поршневий, цементація, термоциклічне оброблення, кривошипно-шатунний механізм.

URL: https://mfint.imp.kiev.ua/ua/abstract/v45/i05/0647.html

PACS: 61.72.Ff, 62.20.me, 62.20.Qp, 81.30.Kf, 81.40.Ef, 81.40.Np, 81.65.Ps


ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА
  1. Ф. І. Абрамчук, Ю. Ф. Гутаревич, К. Є. Долганов, І. І. Тимченко, Автомобільні двигуни: Підручник (Київ: Арістей: 2006).
  2. В. Ф. Кисликов, В. В. Лущик, Будова й експлуатація автомобілів: Підручник (Київ: Либідь: 2006).
  3. О. С. Дробот, С. Я. Підгайчук, Л. В. Боровик, Технологія конструкційних матеріалів і основи матеріалознавства в технічних системах охорони державного кордону: Навч. посібник (Хмельницький: НАДПСУ: 2019).
  4. Є. Г. Афтанділянц, О. В. Зазимко, К. Г. Лопатьмо, Матеріалознавство: Підручник (Херсон: ОЛДІ плюс; Київ: Ліра: 2013).
  5. ДСТУ 7809-2015. Прокат із легованої конструкційної сталі. Технічні умови (Київ: ДП «УкрНДНЦ»: 2015).
  6. Л. Ф. Руденко, Леговані сталі і сплави: Навч. посібник (Суми: Сумський державний університет: 2012).
  7. Ю. М. Лахтин, А. Г. Рахштадт, Термическая обработка в машиностроении: Справочник (Москва: Машиностроение: 1980).
  8. ГОСТ 20495–75. Упрочнение металлических деталей поверхностной химико-термической обработкой. Характеристики и свойства диффузионного слоя (Москва: Издательство стандартов: 1995).
  9. ГОСТ 23.4.52–83. Сталь цементованная и нитроцементованная для зубчатих колес. Методы контроля качества микроструктуры и толщины слоя (Москва: Госстандарт: 1983).
  10. О. В. Диха, В. П. Свідерський, О. С. Дробот, Н. С. Машовець, Технологічне забезпечення довговічності технічних трибосистем: Монографія (Хмельницький: ХНУ: 2021).
  11. ГОСТ 22536.1-88. Сталь углеродистая и чугун нелегированный. Методы определения общего углерода и графита (Москва: Стандартинформ: 2006).
  12. ГОСТ 28033-89. Сталь. Метод рентгенофлюоресцентного анализа (Москва: Издательство стандартов: 1989).
  13. ГОСТ 5639–82. Стали и сплавы. Методы выявления и определения величины зерна (Москва: Издательство стандартов: 2003).
  14. С. В. Литовченко, Приготовление образцов для металлографического исследования микроструктуры: Методические материалы (Харьков: ХНУ им. В. Н. Каразина: 2011).
  15. ГОСТ 8233–89. Сталь. Эталоны микроструктуры (Москва: Стандартинформ: 2004).
  16. ДСТУ ISO 6507-1:2007. Матеріали металеві. Визначення твердості за Вікерсом. Частина 1. Метод випробування (Київ: ДП «УкрНДНЦ»: 2018).
  17. О. С. Дробот, С. Я. Підгайчук, О. С. Вахнюк, Проблеми трибології, 1: 4 (2008).