Модифікація поверхні неіржавійної криці 40Х13 ультразвуковим ударним обробленням у різних атмосферах

А. П. Бурмак$^{1}$, С. М. Волошко$^{1}$, Б. М. Мордюк$^{1,2}$, В. І. Закієв$^{1,3}$

$^{1}$Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», просп. Перемоги, 37, 03056 Київ, Україна
$^{2}$Інститут металофізики ім. Г. В. Курдюмова НАН України, бульв. Академіка Вернадського, 36, 03142 Київ, Україна
$^{3}$Національний авіаційний університет, просп. Любомира Гузара, 1, 03058 Київ, Україна

Отримано: 11.07.2022. Завантажити: PDF

Досліджено зміни мікротвердости, структурно-фазового стану, ступеню деформації кристалічної ґратниці, рівня залишкових напружень стиснення та трибологічних властивостей неіржавійної криці 40Х13 (AISI 420) після ультразвукового ударного оброблення (УЗУО) поверхневих шарів у повітряному та інертному середовищах. Підвищення мікротвердости поверхні зразків, оброблених в арґоні та на повітрі, відповідно сягає $\sim$ 2,4 разів (HV100 = 5,8 ГПа) та $\sim$ 2,8 разів (HV100 = 6,9 ГПа). Наслідком УЗУО в інертному середовищі є пониження параметрів шерсткости модифікованої поверхні на відміну від оброблення у хемічно активному середовищі (на повітрі), яка спричиняє утворення більш розвиненого мікрорельєфу. Різниця у характеристиках шерсткости обумовлюється механохемічним окисненням поверхні з формування оксидів Fe$_{3}$O$_{4}$ та Cr$_{2}$O$_{3}$ під час деформаційного впливу на повітрі. Розвинений мікрорельєф поверхні, що містить оксиди, які підвищують твердість і можуть виконувати роль твердого мастила, забезпечує значне зменшення сили тертя порівняно з вихідним станом та обробленням в інертному середовищі.

Ключові слова: неіржавійна криця, морфологія поверхні, деформація, напруження, ультразвукове ударне оброблення.

URL: https://mfint.imp.kiev.ua/ua/abstract/v44/i09/1117.html

PACS: 43.35.+d, 61.72.Ff, 81.65.-b, 81.40.Wx, 83.10.Tv


ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА
  1. M. O. Vasylyev, B. M. Mordyuk, S. M. Voloshko, and D. A. Lesyk, Prog. Phys. Metals, 22: 562 (2021). Crossref
  2. A. Amanov, I. S. Cho, Y. S. Pyoun, C. S. Lee, and I. G. Park, Wear, 286: 136 (2011). Crossref
  3. D. A. Lesyk, S. Martinez, B. N. Mordyuk, V. V. Dzhemelinskyi, A. Lamikiz, G. I. Prokopenko, K. E. Grinkevych, and I. V. Tkachenko, J. Mater. Eng. Perform., 27: 764 (2018). Crossref
  4. W. Li, Y. Wang, and M. F. Yan, J. Mater. Sci., 40: 5635 (2005). Crossref
  5. L. Zhou, G. Liu, Z. Han, and K. Lu, Scr. Mater., 58: 445 (2008). Crossref
  6. D. A. Lesyk, S. Martinez, B. N. Mordyuk, V. V. Dzhemelinskyi, A. Lamikiz, G. I. Prokopenko, Yu. V. Milman, and K. E. Grinkevych, Surf. Coat. Technol., 328: 344 (2017). Crossref
  7. Y. V. Milman, B. M. Mordyuk, K. E. Grinkevych, S. I. Chugunova, I. V. Goncharova, A. I. Lukyanov, and D. A. Lesyk, Prog. Phys. Met., 21: 554 (2020). Crossref
  8. А. А. Федоров, Д. А. Полонянкин, А. В. Линовский, Н. В. Бобко, А. И. Блесман, В. И. Дубовик, Динамика систем, механизмов и машин, 7, № 3: 99 (2019). Crossref
  9. A. Cherif, Y. Pyoun, and B. Scholtes, J. Mater. Eng. Performance, 19: 282 (2010). Crossref
  10. B. N. Mordyuk, Y. V. Milman, M. O. Iefimov, G. I. Prokopenko, V. V. Silberschmidt, M. I. Danylenko, and A. V. Kotko, Surf. Coat. Technol., 202: 4875 (2008). Crossref
  11. B. N. Mordyuk, G. I. Prokopenko, M. A. Vasylyev, and M. O. Iefimov, Mater. Sci. Eng., 458: 253 (2017). Crossref
  12. O. I. Zaporozhets, B. N. Mordyuk, N. A. Dordienko, V. A. Mykhailovsky, V. F. Mazanko, and O. P. Karasevskaya, Surf. Coat. Technol., 307: 693 (2016). Crossref
  13. I. B. Okipnyi, P. O. Maruschak, V. I. Zakiev, and V. S. Mocharskyi, J. Failure Analysis Prevention, 14: 668 (2014). Crossref
  14. D. A. Lesyk, S. Martinez, B. N. Mordyuk, V. V. Dzhemelinskyi, A. Lamikiz, G. I. Prokopenko, M. O. Iefimov, and K. E. Grinkevych, Wear, 462: 203494 (2020). Crossref
  15. X. Yang, X. Ling, and J. Zhou, Int. J. Fatigue, 61: 28 (2014). Crossref
  16. D. A. Lesyk, B. N. Mordyuk, V. V. Dzhemelinskyi, S. M. Voloshko, and A. P. Burmak, J. Mater. Eng. Performance, 30, No. 3: 1 (2022). Crossref
  17. R. A. Savrai and A. L. Osintseva, Mater. Sci. Eng.: A, 802: 140679 (2021). Crossref
  18. М. О. Васильєв, Б. М. Мордюк, С. І. Сидоренко, С. М. Волошко, А. П. Бурмак, Металлофиз. новейшие технол., 37, № 9: 1269 (2015). Crossref
  19. М. О. Васильєв, Б. М. Мордюк, С. М. Волошко, В. І. Закієв, А. П. Бурмак, Д.  В. Пефті, Металлофиз. новейшие технол., 42, № 3: 381 (2020). Crossref
  20. М. О. Васильєв, Б. М. Мордюк, С. І. Сидоренко, С. М. Волошко, А. П. Бурмак, Н. В. Франчік, Металлофиз. новейшие технол., 39, № 7: 905 (2017). Crossref
  21. V. Zakiev, A. Markovsky, E. Aznakayev, I. Zakiev, and E. Gursky, Proc. SPIE 5959, Medical Imaging (Congress on Optics and Optoelectronics) (September 23, 2005) (Poland, Warsaw: 2005), vol. 595916.
  22. А. П. Бурмак, М. О. Васильєв, В. І. Закієв, М. М. Ворон, С. М. Волошко, Металлофиз. новейшие технол., 44, № 6: 751 (2022). Crossref
  23. H. Nykyforchyn, V. Kyryliv, and O. Maksymiv, Nanoscale Research Letters, 12: 150 (2017). Crossref
  24. Б. М. Мордюк, О. О. Мікосянчик, Металлофиз. новейшие технол., 39, № 6: 795 (2017). Crossref
  25. C. E. Housecroft and A. G. Sharpe, Inorganic Chemistry (2nd Ed.) (Prentice Hall: 2004).
  26. A. F. Holleman and E. Wiberg, Inorganic Chemistry (New York: Academic Press: 2001).
  27. K. Pekkan and Y. Gün, Nevşehir Bilim ve Teknoloji Dergisi, 7, No. 1: 32 (2018). Crossref
  28. М. А. Васильев, С. М. Волошко, Л. Ф. Яценко, Успехи физики металлов, 15, № 2: 79 (2014). Crossref