Определение эффективной толщины цементированного слоя стали

Рассмотрены вопросы повышения прочности высоконагруженных стальных деталей трансмиссий энергонасыщенных машин. Отмечено, что наряду с твёрдостью важным параметром упрочнённого цементированного слоя стали является его эффективная толщина – расстояние от поверхности образца (детали) до зоны с твёрдостью 50 HRC (529 HV0,5). Показано, что большое влияние на точность определения эффективной толщины оказывают неизбежные полосчатость металла в области измерения твёрдости и инструментальная погрешность измерения твёрдости. Предложен метод определения эффективной толщины цементированного слоя, основанный на интерполяции полиномом второй степени распределения экспериментально измеренных значений HV0,5 в расширенном диапазоне изменения расстояний от поверхности изделия до места измерения твёрдости HV0,5. Погрешность определения эффективной толщины цементированного слоя уменьшена за счёт расширения области изменения твёрдости HV0,5 в анализируемой зоне с аппроксимацией её монотонного изменения в этой области и последующего решения полученного квадратного уравнения. Аппроксимирующий полином статистически верно отражает характер изменения твёрдости HV0,5 цементированной стали в анализируемой области в зависимости от расстояния от поверхности изделия до места измерения твердости. Эффективность метода подтверждена при определении эффективной толщины цементированного слоя образца стали марки 18ХГТ после цементации и закалки. Полученные результаты будут полезны при отработке оптимальных режимов цементации высоконагруженных зубчатых колес трансмиссий автотракторной техники.

1. Руденко С. П., Валько А. Л., Сандомирский С. Г. Применение перспективных экономно-легированных марок сталей для зубчатых колес мобильных машин // Механика машин, механизмов и материалов. 2019. № 4. С. 61–69.

2. Лахтин Ю. М., Леонтьева В. П. Материаловедение: Учебник для машиностроительных вузов. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение. 1980. 493 с.

3. Сусин А. А. Химико-термическое упрочнение высоконапряженных деталей. Минск: Белорусская наука, 1999. 175 с.

4. Руденко С. П., Валько А. Л. Сопротивление контактной усталости цементованных зубчатых колес из хромоникелевых сталей // Металловедение и термическая обработка металлов. 2017. № 1. С. 58–62.

5. Руденко С . П., Валько А. Л., Сандомирский С. Г. Определение эффективной толщины упрочненного слоя цементованных зубчатых колес // Механика машин, механизмов и материалов. 2022. № 3(60). С. 61–67. https://doi.org/10.46864/1995-0470-2022-3-60-61-67

6. Уразов О. В., Егоров В. Г., Данилов А. Г., Дроздов И. Г. Исследование физико-механических характеристик композиционных сварных соединений установок АЭС, восстановленных методом поверхностного пластического деформирования // Вестник Воронежского государственного технического университета. 2022. Т. 18. № 3. С. 124–132. https://doi.org/10.36622/VSTU.2022.18.3.018

7. Макаров А. В., Лучко С. Н., Шабашов В. А. и др. Структурно-фазовые превращения и микромеханические свойства высокоазотистой аустенитной стали, деформированной сдвигом под давлением // Физика металлов и металловедение. 2017. Т. 118. № 1. С. 52–64. https://doi.org/10.7868/S0015323017010041

8. Булычев С. И., Малютин В. М., Узинцев О. Е. Определение механических свойств по твёрдости на основе основных параметров подобия. Пластическая деформация в отпечатке // Деформация и разрушение материалов. 2006. № 5. С. 19–23. https://www.elibrary.ru/knvlgn

9. Стакян М. Г., Согомонян В. К. Измерение микротвёрдости в зонах усталостного разрушения валов // Вестник Государственного инженерного университета Армении. Серия: Механика, машиноведение, машиностроение. 2013. Вып. 16. № 2. С. 64–69.

10. Кривоносова Е. А. Оценка зоны повышенной пластической деформации при усталостном разрушении металла сварного шва // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Машиностроение. Материаловедение. 2012. Т. 14. № 2. С. 71–76. https:// www.elibrary.ru/ozohsv

11. Галечян Н. А. Оценки процесса усталостного разрушения валов методом измерения микротвердости // Известия НАН Армении и Государственного инженерного университета Армении. Сер. Технические науки. 2000.Т. 53. № 3. С. 281–286.

12. Звонарев И. Е., Иванов С. Л., Фокин А. С., Семенов М. А. Оценка удельной работы разрушения нестандартных образцов с учётом локальной твёрдости в зоне их разрушения // Материалы XIV Международной заочной научно-практической конференции «Технические науки – от теории к практике», Новосибирск, 10 октября 2012. С. 53–62.

13. Сандомирский С. Г. Влияние точности измерения и диапазона изменения физической величины на коэффициент корреляции // Измерительная техника. 2014. № 10. С.13–17.