Открытый доступ Открытый доступ  Ограниченный доступ Доступ для подписчиков

Развитие методов поверхностного деформационного наноструктурирования сталей

А. В. Макаров, Р. А. Саврай, П. А. Скорынина, Е. Г. Волкова

Аннотация


Представлен обзор результатов исследований авторов, развивающих деформационные методы поверхностного наноструктурирования и упрочнения сталей с мартенситной, перлитной и аустенитной структурой. Рассмотрен новый способ ультразвуковой ударно-фрикционной обработки. Предложены комбинированные наноструктурирующие способы обработки (фрикционная обработка + отжиг) метастабильной Cr - Ni-стали. Показана возможность активизации насыщения стали азотом при плазменной обработке за счет проведения предварительной наноструктурирующей фрикционной обработки.

Ключевые слова


сталь; наноструктурирование; упрочнение; фрикционная обработка; плазменное азотирование; steel; nanostructuring; hardening; friction treatment; plasma nitriding

Полный текст:

PDF

Литература


Lu K., Lu J. Nanostructured surface layer on metallic materials induced by surface mechanical attrition treatment // Materials Science and Engineering: A. 2004. V. 375. P. 38 - 45.

Tao N. R., Sui M. L., Lu J., Lu K. Surface nanocristallization of iron induced by ultrasonic shot peening // Nanostructured Materials. 1999. V. 11, Is. 4. P. 443 - 440.

Ультразвуковая обработка конструкционных материалов / Под ред. А. В. Панина. Томск: Издательский Дом Томск. Гос. Ун-та, 2016. 170 с.

Wang Z. B., Tao N. R., Li S. et al. Effect of surface nanocrystallization on friction and wear properties in low carbon steel // Materials Science and Engineering: A. 2003. V. 352, Is. 1 - 2. P. 144 - 149.

Unal O., Varol R. Surface severe plastic deformation of AISI 304 via conventional shot peening, severe shot peening and repeening // Applied Surface Science. 2015. V. 351. P. 289 - 295.

Deng S. Q., Godfrey A., Liu W., Zhang C. L. Microstructural evolution of pure copper subjected to friction sliding deformation at room temperature // Materials Science and Engineering: A. 2015. V. 639. P. 448 - 455.

Бараз В. Р., Федоренко О. Н. Особенности фрикционной обработки сталей пружинного класса // МиТОМ. 2015. № 11. С. 6 - 19.

Kondrat'ev S. Y., Gorynin V. I., Popov V. O. Optimization of the parameters of the surface-hardened layer in laser quenching of components // Welding International. 2012. V. 26, No. 8. P. 629 - 632.

Патент 2194773 РФ. Способ обработки стальных изделий / А. В. Макаров, Л. Г. Коршунов, А. Л. Осинцева. Опубл. в БИМП. 2002. № 35.

Макаров А. В., Коршунов Л. Г. Повышение твердости и износостойкости закаленных лазером стальных поверхностей с помощью фрикционной обработки // Трение и износ. 2003. Т. 24, № 3. С. 301 - 306.

Макаров А. В., Коршунов Л. Г. Прочность и износостойкость нанокристаллических структур поверхностей трения сталей с мартенситной основой // Известия Вузов. Физика. 2004. № 8. С. 65 - 80.

Макаров А. В., Коршунов Л. Г., Малыгина И. Ю., Солодова И. Л. Повышение теплостойкости и износостойкости закаленных углеродистых сталей фрикционной упрочняющей обработкой // МиТОМ. 2007. № 3. С. 57 - 62.

Makarov A. V., Davydova N. A., Malygina I. Y. et al. Improvement of heat and thermal wear resistance of cemented chromium-nickel steel by nanostructuring frictional treatment // Diagnostics, Resource and Mechanics of materials and structures. 2016. Is. 5. P. 49 - 66.

Макаров А. В., Коршунов Л. Г. Металлофизические основы наноструктурирующей фрикционной обработки сталей // Физика металлов и металловедение. 2019. Т. 120, № 3. С. 327 - 336.

Патент 2458777 РФ. Способ упрочняющей обработки поверхностей деталей выглаживанием / В. П. Кузнецов, А. В. Макаров, А. Е. Киряков, Р. А. Саврай, А. В. Аникеев. Опубл. в БИМП. 2012. № 23.

Кузнецов В. П., Макаров А. В., Псахье С. Г. и др. Трибологические аспекты наноструктурирующего выглаживания конструкционных сталей // Физическая мезомеханика. 2014. Т. 17, № 3. С. 14 - 30.

Kuznetsov V. P., Tarasov S. Y., Dmitriev A. I. Nanostructuring burnishing and subsurface shear instability // Journal of Materials Processing Technology. 2015. V. 217. P. 327 - 335.

Kuznetsov V. P., Smolin I. Y., Dmitriev A. I. et al. Toward control of subsurface strain accumulation in nanostructuring burnishing on thermostrengthened steel // Surface and Coatings Technology. 2016. V. 285. P. 171 - 178.

Патент 131711 РФ. Выглаживающий инструмент для наноструктурирования поверхностного слоя деталей / В. П. Кузнецов, В. Г. Горгоц, Е. М. Кузнецова. Опубл. в БИМП. 2013. № 24.

Макаров А. В., Скорынина П. А., Юровских А. С., Осинцева А. Л. Влияние технологических условий наноструктурирующей фрикционной обработки на структурно-фазовое состояние и упрочнение метастабильной аустенитной стали // Физика металлов и металловедение. 2017. Т. 118, № 12. С. 1300 - 1311.

Макаров А. В., Скорынина П. А., Волкова Е. Г., Осинцева А. Л. Влияние нагрева на структуру, фазовый состав и микромеханические свойства метастабильной аустенитной стали, упрочненной наноструктурирующей фрикционной обработкой // Физика металлов и металловедение. 2018. Т. 119, № 12. С. 1260 - 1267.

Makarov A. V., Samoilova G. V., Gavrilov N. V. et al. Effect of preliminary nanostructuring frictional treatment on the efficiency of nitriding of metastable austenitic steel in electron beam plasma // AIP Conference Proceedings. 2017. V. 1915, Is. 030011. P. 1 - 5.

Lezhnin N. V., Makarov A. V., Gavrilov N. V. et al. Improving the scratch test properties of plasma-nitrided stainless austenitic steel by preliminary nanostructuring frictional treatment // AIP Conference Proceedings. 2018. V. 2053, Is. 040050. P. 1 - 5.

Savrai R. A., Makarov A. V., Malygina I. Y., Volkova E. G. Effect of nanostructuring frictional treatment on the properties of high-carbon pearlitic steel. Part I: Microstructure and surface properties // Materials Science and Engineering: A. 2018. V. 734. P. 506 - 512.

Патент 2643289 РФ. Способ ультразвуковой упрочняющей обработки деталей / А. В. Макаров, И. Ю. Малыгина, С. В. Буров, Р. А. Саврай. Опубл. в БИМП. 2018. № 4.

Makarov A. V., Savrai R. A., Malygina I. Y. et al. Nanostructuring and surface hardening of structural steels by ultrasonic impact-frictional treatment // AIP Conference Proceedings. 2018. V. 2053, Is. 020006. P. 105.

Savrai R. A., Makarov A. V. Effect of nanostructuring frictional treatment on the properties of high-carbon pearlitic steel. Part II: Mechanical properties // Materials Science and Engineering: A. 2018. V. 734. P. 513 - 518.

Ganapathi S. K., Rigney D. A. An HREM study of the nanocrystalline material produced by sliding wear processes // Scripta Metallurgica. 1990. V. 24, No. 9. P. 1675 - 1677.

Коршунов Л. Г., Шабашов В. А., Черненко Н. Л., Пилюгин В. П. Влияние напряженного состояния зоны фрикционного контакта на формирование структуры поверхностного слоя и трибологические свойства сталей и сплавов // Физика металлов и металловедение. 2008. Т. 105, № 1. С. 70 - 85.

Makarov A. V., Savrai R. A., Pozdejeva N. A. et al. Effect of hardening friction treatment with hard-alloy indenter on microstructure, mechanical properties, and deformation and fracture features of constructional steel under static and cyclic tension // Surface and Coatings Technology. 2010. V. 205, Is. 3. P. 841 - 852.

Вичужанин Д. И., Макаров А. В., Смирнов С. В. и др. Напряженно-деформированное состояние и поврежденность при фрикционной упрочняющей обработке плоской стальной поверхности скользящим цилиндрическим индентором // Проблемы машиностроения и надежности машин. 2011. № 6. С. 61 - 69.

Кузнецов В. П., Смолин И. Ю., Дмитриев А. И. и др. Конечно-элементное моделирование наноструктурирующего выглаживания // Физическая мезомеханика. 2011. Т. 14, № 6. С. 87 - 97.

Li J. G., Umemoto M., Todaka Y., Tsuchiya K. Role of strain gradient on the formation of nanocrystalline structure produced by severe plastic deformation // Journal of Alloys and Compounds. 2007. V. 434 - 435. P. 290 - 293.

Panin V., Kolubaev A., Tarasov S., Popov V. Subsurface layer formation during sliding friction // Wear. 2002. V. 249, Is. 10 - 11. P. 860 - 867.

Рудской А. И., Богатов А. А., Нухов Д. Ш., Толкушкин А. О. Новый способ интенсивного пластического деформирования металлов // МиТОМ. 2018. № 1. С. 5 - 8.

Коршунов Л. Г., Макаров А. В., Счастливцев В. М. и др. Структура и износостойкость стали У8, обработанной лазером // Физика металлов и металловедение. 1988. Т. 66, № 5. С. 948 - 957.

Коршунов Л. Г., Макаров А. В., Черненко Н. Л. Структурные аспекты износостойкости сталей мартенситного класса // Физика металлов и металловедение. 1994. Т. 78, № 4. С. 128 - 146.

Макаров А. В., Саврай Р. А., Горкунов Э. С. и др. Структура, механические характеристики, особенности деформирования и разрушения при статическом и циклическом нагружении закаленной конструкционной стали, подвергнутой комбинированной деформационно-термической наноструктурирующей обработке // Физическая мезомеханика. 2014. Т. 17, № 1. С. 5 - 20.




DOI: https://doi.org/10.30906/mitom.2020.1.62-69


© Издательский дом «Фолиум», 1993–2021