ФОРМУВАННЯ ТРИБОТЕХНІЧНИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ СТАЛЕВИХ ДЕТАЛЕЙ КОМБІНОВАНОЮ МЕХАНО-ХІМІКО-ТЕРМІЧНОЮ ОБРОБКОЮ :

Краткое описание

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

НАЦІОНАЛЬНИЙ АВІАЦІЙНИЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукопису

Клімін Володимир Володимирович

УДК 539.4.015-016:62.23(045)

ФОРМУВАННЯ ТРИБОТЕХНІЧНИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ СТАЛЕВИХ ДЕТАЛЕЙ КОМБІНОВАНОЮ МЕХАНО-ХІМІКО-ТЕРМІЧНОЮ ОБРОБКОЮ

Спеціальність 05.02.04 – Тертя та зношування в машинах

Дисертація на здобуття наукового ступеня

 кандидата технічних наук

Науковий керівник

Кіндрачук Мирослав Васильович,

доктор технічних наук,  професор

Київ – 2013




 

ЗМІСТ

ПЕРЕЛІК УМОВНИХ СКОРОЧЕНЬ……………………………………………6

ВСТУП........................................................................................................... ..7

РОЗДІЛ 1. ОГЛЯД ЛІТЕРАТУРИ ТА ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ДОСЛІДЖЕННЯ        14

1.1. Сучасні тенденції розвитку досліджень щодо підвищення зносостійкості матеріалів і моделювання процесів зношування пар тертя...................................... 14

1.1.1. Аналіз впливу структурних факторів на зносостійкість

матеріалів………………………….…………………………………18

1.1.2. Аналіз впливу напружено-деформованого стану на зносостійкість

матеріалів пар тертя…………………………………………………21

1.1.3. Аналіз відповідності триботехнічних матеріалів їх

функціональному призначенню…………………………………….22

1.2. Види зношування деталей у трибосполученнях машин та механізмів 25

1.2.1. Зубчасті передачі.......................................................................... 25

1.2.2. Зубчасті (шліцьові) сполучення................................................... 26

1.2.3. Підшипники ковзання.................................................................. 28

1.3. Оцінка методів створення захисних структур триботехнічного призначення         29

1.3.1. Застосування комбінованої механо-хіміко-термічної обробки для відновлення працездатності зношених деталей................................................ 33

1.3.2. Методи інтенсифікації дифузійних процесів............................... 36

1.4. Оцінка стану проблеми підвищення зносостійкості конструкційних сталей   43

1.5. Висновки до розділу та постановка наукового завдання дослідження 48

РОЗДІЛ 2. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕННЯ ДОСЛІДЖЕНЬ........................... 50

2.1. Математичне моделювання технологічного процесу об’ємного гарячого пластичного деформування......................................................................................... 51

2.2. Обладнання для термомеханічної обробки.......................................... 66

2.3. Методика хіміко-термічної обробки...................................................... 69

2.3.1. Газова цементація......................................................................... 69

2.3.2. Азотування................................................................................... 71

2.4. Методики триботехнічних випробувань............................................... 74

2.4.1. Удосконалення методики триботехнічних випробувань за схемою «перехресних циліндрів»............................................................. 74

2.4.2. ....................................................................................................... Конструкція експериментальної установки та методика триботехнічних випробувань зразків, модифікованих технологією гарячого роздавання ………………………………………………...78

2.4.3. Модернізація експериментальної установки………………………85

2.5. Фізико-хімічні методи дослідження сформованих поверхонь тертя... 94

2.5.1. Мікроструктурний аналіз............................................................ 94

2.5.2. Мікродюрометричний аналіз...................................................... 95

2.5.3. Мікрорентгеноспектральний аналіз............................................ 96

2.5.4. Рентгеноструктурний аналіз........................................................ 97

2.5.5. Електронна оже-спектроскопія.................................................... 98

Висновки до розділу………………………………………………………100

РОЗДІЛ 3. ФОРМУВАННЯ ЗНОСТІЙКОЇ СТРУКТУРИ ОБ’ЄМНОЮ ГАРЯЧОЮ ПЛАСТИЧНОЮ ДЕФОРМАЦІЄЮ……………………………..101

3.1. Вибір і обґрунтування критерію оптимізації…………………………….101

3.2. Вибір керованих факторів та побудова плану експериментальних випробувань………………………………………………………………..103

3.3. Технологічний процес об’ємно гарячого пластичного деформування 107

3.3.1. Технологічні параметри процесу об’ємно гарячого пластичного деформування..................................................................................................... 107

3.3.2. Аналітичне обґрунтування параметрів процесу ОГПД........... 112

3.3.3. Дослідження впливу контактного тертя і мащення на процес обробки конструкційних сталей методом ОГПД..................................... 119

3.4. Дослідження структури та механічних властивостей деформованого металу         126

3.5. Висновки до розділу............................................................................ 130

РОЗДІЛ 4. ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНІ ДОСЛІДЖЕННЯ ЗНОСОСТІЙКОСТІ БАЗОВОГО І МОДИФІКОВАННОГО ГАРЯЧИМ РОЗДАВАННЯМ МАТЕРІАЛІВ.... 132

4.1. Результати триботехнічних випробувань........................................... 132

4.1.1. Дослідження процесів тертя та зношування сталі 18ХГТ, модифікованої ОГПД..................................................................................................... 132

4.1.2. Триботехнічні випробування зміцнених поверхневих шарів.. 136

4.2. Побудова математичних моделей за результатами експерименту..... 145

4.3. Розробка оптимальних параметрів технологічного процесу ОГПД. 149

4.4.Висновки до розділу............................................................................. 150

РОЗДІЛ 5. ДОСЛІДЖЕННЯ СТРУКТУРНО-ФАЗОВОГО СТАНУ ТА ЗНОСОСТІЙКОСТІ ДЕФОРМОВАННИХ СТАЛЕЙ ПІСЛЯ ХІМІКО-ТЕРМІЧНОЇ ОБРОБКИ.................................................................................................... 152

5.1. Дослідження механічних властивостей зміцнених сталей.................. 152

5.1.1. Дослідження механічних властивостей зразків після азотування         153

5.1.2. Дослідження механічних властивостей зразків після цементації 161

5.1.3. Дослідження механічних властивостей зразків після нітроцементації  165

5.2. Триботехнічні випробування, зміцнених методами ХТО, сталей...... 169

5.3. Висновки до розділу............................................................................ 178

РОЗДІЛ 6. ПРАКТИЧНЕ ЗАСТОСУВАННЯ МЕТОДУ КОМБІНОВАНОЇ МЕХАНО-ХІМІКО-ТЕРМІЧНОЇ ОБРОБКИ ДЛЯ ВІДНОВЛЕННЯ ТА ЗМІЦНЕННЯ ЗНОШЕНИХ ДЕТАЛЕЙ.................................................................................................... 180

6.1. Відновлення зношених деталей – тіл обертання типу «вал», «вал – шестерня»      180

6.2. Порівняльний аналіз нового і ремонтного гідронасосів.................... 183

6.3. Можливості розширення сфери застосування комбінованої механо-хіміко-термічної обробки................................................................................................. 197

6.3.1. Дослідження мікроструктури відновлених комбінованою механо-хіміко-термічною обробкою втулок...................................................... 200

6.4. Висновки до розділу............................................................................ 202

ВИСНОВКИ................................................................................................ 204

СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ.................................................... 207

ДОДАТОК А. Акти виробничих випробувань.......................................... 220

ПЕРЕЛІК УМОВНИХ СКОРОЧЕНЬ

ВТМО	–	високотемпературна механічна обробка;
ЗОР	–	змащувально-охолоджувальна рідина;
КВМ	–	коефіцієнт використання матеріалу;
ККД	–	коефіцієнт корисної дії;
МХТО	–	механо-хіміко-термічна обробка;
НДС	–	напружено-деформований стан;
ОГПД	–	об’ємне гаряче пластичне деформування;
ОЦК	–	об’ємно центрована кубічна;
ПЕОМ	–	персональна електронно-обчислювальна машина;
ППД	–	поверхнево-пластичне деформування;
ППП	–	пакет прикладних програм;
СВЧ	–	струм високої частоти;
ТМО	–	термомеханічна обробка;
ХТО	–	хіміко-термічна обробка.

ВСТУП

Актуальність теми. Однією з актуальних задач сучасного машинобудування є збільшення терміну служби деталей машин і механізмів. Для цього широко застосовуються нові матеріали, а також різноманітні способи зміцнення та підвищення зносостійкості. Однак їх використання не завжди виправдано з економічних або технологічних міркувань, так суттєвими недоліками ХТО є необхідність досить високих температур і тривалих ізотермічних витримок для створення на поверхні виробу збагаченого шару відповідного елементу. У зв’язку з цим багато досліджень спрямовано на пошук нових способів інтенсифікації процесу масоперенесення в умовах ХТО металів та сплавів.

Інтенсифікувати ХТО, тобто пришвидшити дифузію атомів азоту, вуглецю та інших елементів вглиб матеріалу і отримати ті ж параметри покриттів (їх товщину, мікротвердість та ін.) при менших температурах і витримках (а значить при менших енерговитратах) або при стандартних режимах насичення отримати покриття більшої товщини за відсутності різкого переходу до основного металу із кращими показниками мікротвердості та зносостійкості, можна, за рахунок збільшення дефектності кристалічної будови матеріалу, а саме збільшення щільності дислокацій, подрібнення зерен і, відповідно, збільшення довжини їх меж.

Дослідження проблеми підвищення фізико-механічних властивостей металу, зокрема опору зношуванню у різноманітних умовах тертя робочих поверхонь, дозволяє зробити висновок про те, що окремо взяті відомі механічні властивості ще не дають підстави відносити будь-яку сталь до розряду зносостійких. Зносостійкість, як характеристика триботехнічних властивостей, знаходиться відокремлено по відношенню її до інших механічних властивостей. Експериментальні дослідження вказують, на те що широкі можливості підвищення механічних властивостей металу є у будові його структури. Для підвищення зносостійкості сталі необхідно домогтися підвищення усього комплексу характеристик її механічних властивостей.

Для вирішення цих задач і пропонується спосіб ОГПД (роздача з обтискуванням нагрітої деталі в матриці), який окрім інтенсифікації ХТО і підвищення триботехнічних властивостей матеріалів дає змогу піддавати об’ємній термомеханічній обробці деталі (заготовки) тіла-обертання (вали, шестерні, вал-шестерні та ін.) з можливістю компенсації зносу на зношених ділянках для відновлення їх працездатності не використовуючи для цього додаткових деталей і матеріалів.

Актуальність теми дисертаційної роботи обумовлена тим, що для вирішення проблеми підвищення зносостійкості конструкційних сталей пропонується пошук нових, ще не задіяних резервів поліпшення механічних характеристик сталей шляхом утворення оптимальної структури комплексним поєднанням ОГПД та ХТО зі створенням умов інтенсифікації дифузійних процесів.

Тому, актуальною науковою задачею є оптимізація та дослідження режимів проведення комбінованої МХТО конструкційних сталей з метою керування їх триботехнічними властивостями і відновлення працездатності зношених деталей.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконана в рамках відомчих бюджетних тем: «Розробка науково-технологічних основ формування концентрованими джерелами енергії евтектичних покриттів триботехнічного призначення із нанокристалічною структурою градієнтного типу» (номер держреєстрації 0105U001818) та «Розробка наукових основ формування дифузійно-легованих та евтектично-оплавлених покриттів, отриманих з використанням концентрованих джерел енергії із нанокомпозиційною структурою градієнтного типу» (номер держреєстрації 0104U008781). Автором удосконалено методику триботехнічних досліджень, науково обґрунтовано параметри технологічного процесу комбінованої МХТО та проведені дослідження структурно-фазового і хімічного складу та триботехнічних властивостей дифузійно-легованих поверхневих шарів сталевих зразків, модифікованих застосуванням ОГПД з нагрівом СВЧ.

Мета і завдання дослідження.

Метою роботи є підвищення зносостійкості шестерень гідронасосів з конструкційних сталей методом ОГПД та наступної ХТО на основі встановлення закономірностей впливу параметрів обробки, структурно-фазового і хімічного складу та механічних властивостей поверхневих шарів на їх трибологічні характеристики.

Для досягнення поставленої мети необхідно вирішити наступні наукові та прикладні завдання дослідження:

1. Розробити спосіб формування зносостійких шарів комбінованою МХТО та визначити оптимальні параметри технологічного процесу ОГПД.

2. Встановити закономірності впливу структурно-фазового та хімічного  складу, механічних властивостей на трибологічні характеристики модифікованих комбінованою МХТО поверхневих шарів на основі проведення експериментальних досліджень.

3. Розробити теоретично та експериментально підтвердити метод випробування на зносостійкість модифікованих матеріалів за схемою перехресних циліндрів для двофакторної моделі зношування пари тертя.

4. Узагальнити результати досліджень та розробити практичні рекомендації щодо підвищення зносостійкості деталей із конструкційних сталей комбінованою МХТО.

Об’єкт дослідження – формування зносостійких поверхневих шарів комбінованою МХТО.

Предмет дослідження – закономірності впливу структурно-фазового та хімічного складу, механічних властивостей на формування  триботехнічних характеристик комбінованою МХТО конструкційних сталей.

Методи дослідження. З погляду на багатофакторність технологічного процесу формування зносостійких поверхневих шарів ОГПД для досліджень застосовувався метод багатофакторного планування експерименту і математичної обробки статистичних даних, що дозволяє представити технологічний процес у вигляді функціональної залежності вхідних і вихідних параметрів. Метод ОГПД з наступною ХТО – для формування заданого комплексу механічних характеристик конструкційних сталей з метою підвищення зносостійкості та відновлення працездатності деталей машин і механізмів. Металографічні методи – для дослідження особливостей мікроструктури зміцненого поверхневого шару, визначення вмісту та розподілу фаз у дифузійних шарах. Методи рентгеноструктурного аналізу – для визначення кристалографічної текстури і фазових змін у поверхневому шарі зміцнених деталей. Методи рентгеноспектрального аналізу та оже-спектроскопії – для визначення хімічного складу зміцнених поверхневих шарів деталей. Методи інженерної механіки – для дослідження мікротвердості та зносостійкості зміцнених поверхневих шарів. Метод лабораторних випробувань на зношування за схемою циліндрів з перехресними осями для двофакторної закономірності зношування: «контактний тиск – швидкість ковзання».

Наукова новизна одержаних результатів.

1.     Вперше розроблено спосіб формування зносостійких шарів заданого структурно-фазового складу комбінованою МХТО при відновлені деталей методом ОГПД.

2.     Отримав подальший розвиток аналітично-експериментальний метод лабораторних випробувань на зношування за схемою циліндрів з перехресними осями для двохфакторної закономірності зношування: «контактний тиск – швидкість ковзання».

3.     Досліджено температурно-силові режими ОГПД щодо цілеспрямованого використання структурно-фазового складу і триботехнічних властивостей деформованого металу для подальшої ХТО та отримання зносостійких шарів. Встановлено, що дрібнодисперсну, сприятливу щодо наступної ХТО, структуру можна отримати за наступних параметрів ТМО: мінімальна, докритична деформація ξ = 3%; температура нагріву t = 1050 °С; нагрів СВЧ; пришвидшене охолодження стислим повітрям.

4.     Вперше встановлено закономірності впливу структурно-фазового і хімічного складу та механічних властивостей на триботехнічні характеристики конструкційних сталей після проведення ТМО з наступною ХТО. Встановлено, що підвищення зносостійкості азотованих сталей обумовлено подрібненням мікроструктури (бал зерна: 6), відсутністю різкого градієнту зі створенням перехідної зони плавного зниження механічних властивостей від покриття до основи та зміною структурного і хімічного складу поверхні, зокрема зменшенням кількості крихкої й пористої ε-фази і підвищенням концентрації азоту в α_N- і γ^′ - фазах.

Практичне значення одержаних результатів.

1.  Застосування комбінованої МХТО конструкційних сталей (азотуванням) для зміцнення сталевих деталей машин і механізмів забезпечило зниження інтенсивності їх зношування в 2,0…2,5 рази.

2.  Розроблено інженерний метод прогнозування зносостійкості деталей з конструкційних сталей в залежності від технологічних параметрів комбінованої МХТО.

3.  Технологію комбінованої МХТО конструкційних сталей доцільно використовувати при виробництві та відновленні працездатності сталевих деталей машин і механізмів. Практичне застосування результатів досліджень підтверджено актами виробничих випробувань, що проведені на Київському верстатобудівному заводі (ВО «Веркон»), Луцькому ремонтному заводі ДП «ЛРЗ «Мотор», Київському Індустріальному центрі ПрАТ «ОТІС».

4.  Розроблено та захищено авторськими свідоцтвами на винахід та деклараційними патентами України на корисну модель способи і установку для відновлення деталей типу вал-шестерня (А. с. № 1290607; Заявл. 15.10.86; «ДСК»; А. с. № 1706829; Заявл. 22.09.91; «ДСК»; А. с. № 1729724; Заявл. 03.01.92; «ДСК»; Пат. № 43780; Заявл. 29.04.09; Опубл. 25.08.09, Бюл.№16; Пат. № 60393; Заявл. 02.06.10; Опубл. 25.06.10, Бюл.№12; Пат. № 60399; Заявл. 15.06.10; Опубл. 25.06.10, Бюл.№12).

5.  Результати роботи використовуються в навчальному процесі під час вивчення дисципліни «Матеріалознавство та технологія конструкційних матеріалів» і «Тертя та зношування» у Національному авіаційному університеті.

Особистий внесок здобувача. Основні наукові й теоретичні положення відпрацьовані автором самостійно. Без співавторів опубліковано статті – [18, 55]. Також, в дисертаційній роботі узагальнені результати досліджень, які здійснено безпосередньо автором або групою співробітників під його керівництвом. Матеріали дисертаційної роботи не містять ідей або розробок, що належать співавторам, із якими написані наукові статті. Так, у [48] – на основі аналізу впливу методу ОГПД встановлено зміну конструктивних параметрів шестерень з підвищеною зносостійкістю поверхневого шару; у [118] – на основі результатів експериментальних досліджень встановлено закономірності впливу процесу ОГПД на зносостійкість підшипників ковзання шестеренних гідронасосів; у [19] – удосконалено методику триботехнічних випробувань за схемою «перехресних циліндрів»; у [55] – розроблено методику підвищення зносостійкості деталей методом ОГПД; у [18] – встановлено закономірності зношування сталевих зразків за схемою «перехресних циліндрів» від впливу параметрів технологічного процесу ОГПД; у [99] – запропоновано та розкрито спосіб ремонту шестеренних гідронасосів; у [98] – розроблено обладнання для відновлення деталей типу «вал-шестерня»; у [120] – на основі розробленого технологічного процесу ОГПД запропоновано спосіб ремонту шестерень; у [117] – розроблено спосіб зменшення зношування та перегріву внаслідок тертя торців опорних втулок і шестерень мастильних гідронасосів; у [6] – розроблено спосіб відновлення геометричних розмірів ремонтних шестерень мастильних гідронасосів на основі ОГПД; у [109] – розроблено спосіб підвищення зносостійкості сталевих товстостінних циліндричних деталей; у  [119] – на підставі проведених експериментальних досліджень встановлено підвищення зносостійкості підшипників ковзання методом ОГПД; [102] – розкрито модернізацію трибометричної машини тертя за схемою «перехресних циліндрів»

Апробація результатів дисертації. Основні положення і результати дисертаційної роботи доповідались і обговорювались на семінарах і науково-технічних конференціях: VIІI Міжнародній науково-технічній конференції «Авіа-2007» (м. Київ, НАУ, 2007 р.); Міжнародній науково-технічній конференції, присвяченої 75–річчю кафедри машинознавства, «Сучасні проблеми машинознавства» (м. Київ, НАУ, 2008 р.); IХ Міжнародній науково-технічній конференції «Авіа-2009» (м. Київ, НАУ, 2009 р.).

Публікації. Основні результати дисертаційних досліджень опубліковані у 7 наукових статтях у провідних фахових наукових виданнях, із них 3 наукові статті опубліковано у наукових журналах, 4 наукові статті опубліковано у збірниках наукових праць. Додатково матеріали дисертації опубліковано в 4 тезах доповідей на науково-технічних конференціях та у 3 авторських свідоцтвах на винахід та 3 деклараційних патентах України на корисну модель.

Список литературы

На основі проведених теоретичних і експериментальних досліджень в дисертації вирішена важлива науково-технічна задача створення комплексною МХТО конструкційних сталей зносостійких азотованих шарів з керованими триботехнічними властивостями:

1.      Сформульований і реалізований новий підхід до формування азотованих поверхневих шарів, в основу якого покладено цілеспрямоване використання структурно – фазового стану конструкційних сталей після попередньої обробки ОГПД , що визначає якісні і кількісні зміни в азотованому шарі.

2.      Експериментальними дослідженнями визначено вплив технологічних параметрів ОГПД (температура, тиск, ступінь і швидкість деформації) на величину зерна структури метала. Виявлено, що мінімальний розмір зерна отримується за мінімальної, докритичної (ξ<3%) деформації при температурі обробки t=900?1050°C, з нагрівом СВЧ.

3.      Встановлено, що обробка ОГПД суттєво прискорює дифузійні процеси азотування, внаслідок диспергування вихідної зеренної структури та збільшення протяжності границь зерен, підвищує мікротвердість і змінює фазовий склад у порівнянні із традиційними методами азотування. В стандартних зразках сталі 18ХГТ товщина азотованого шару становить 0,25 мм, а мікротвердість поверхні 7,3 ГПа. В модифікованих ОГПД зразках відповідно 0,4 мм і 8,0 ГПа.

4.      Показано, що без ОГПД в азотованому шарі переважає ε – фаза (гексагональний нітрид заліза Fe₃N), тоді як після проведення ОГПД основу нітридного шару становить γ′ - фаза (кубічний нітрид заліза Fe₄N). Такі зміни структурного складу поверхні дозволяють зменшити кількість крихкої й пористої ε-фази і підвищити концентрацію азоту в α_N - і γ′ - фазах.

5.      Отримано подальший розвиток аналітично-експериментального методу лабораторних випробувань на зношування за схемою циліндрів з перехресними осями для двофакторної закономірності зношування: контактний тиск – швидкість ковзання. Встановлено, що для діапазону контактного тиску від 1МПа до 5МПа зносостійкість модифікованих ОГПД зразків вища в 1,5...3 рази порівняно з базовими зразками.

6.      За даними триботехнічних випробувань в умовах, наближених до експлуатаційних встановлено, що результати порівняльних досліджень базових і модифікованих зразків, виконаних з нових і відновлених з застосуванням методу об’ємної гарячої пластичної деформації (роздачі з обтискуванням деталі в матриці) з наступною хіміко-термічною обробкою деталей повністю узгоджуються з результатами аналітично – експериментальних модельних досліджень.

7.      ОГПД суттєво впливає на фазовий склад дифузійного шару сталі 18ХГТ, відносна кількість ε-фази та θ-фази в дифузійному шарі в залежності від ступеню ОГПД змінюється. Дифузійні шари з оптимальними характеристиками (максимальною глибиною та високою мікротвердістю) формуються після докритичної (до 3%) деформації, при цьому спостерігається переважне формування в дифузійному шарі ε–фази, при наявності невеликої кількості θ–фази. Саме наявність у нітридній зоні значної кількості ε – фази пояснює підвищення зносостійкості зміцнених зразків.

8.      Дослідженнями азотованих зразків встановлено, що існує діапазон концентрації азоту, що знаходиться у межах 6,5…7,5 % при якому триботехічні характеристики мають мінімальні значення. За такої концентрації азоту поверхневі нітридні шари пар тертя складаються переважно з ε – фази (гексагонального карбонітридуFe_2-3(NС)), близької до своєї нижньої межі розчинності азоту, тому твердість зміцненого шару наближується до твердості γ′ - фази, з одночасним збереженням пластичності ε – фази, створюючи, таким чином, оптимальні структурні передумови для підвищення зносостійкості деталей.

9.      Встановлено, що докритична (до 3%) деформація забезпечує інтенсифікацію процесів насичення конструкційних сталей в азотному газовому середовищі та призводить до значного (в 1,5 рази) збільшення глибини дифузійного шару та підвищення його мікротвердості (на 10?20%). При цьому окрім збільшення глибини шару з підвищеною мікротвердістю у модифікованих ОГПД зразках є наявним плавний перехід азотованого шару з підвищеною мікротвердістю до основного металу з поступовим зниженням мікротвердості до відповідних показників. Що, в свою чергу, поєднуючись з поліпшенням, внаслідок проведення ОГПД мікро і макроструктури сталі призводить до покращення її механічних характеристик, зокрема зносостійкості (у 2?2,5 рази).

10. На основі побудованих за результатами експериментальних досліджень математичних моделей проведено багатопараметричнуоптимізацію процесу ОГПД за критерієм інтенсивності зношення, що дозволяє розглядати технологію МХТО, як спосіб управління зносостійкістю поверхневого шару.

СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ

1.                              Галин Л. А. Контактные задачи теории упругости и вязко упругости / Л.А. Галин. - М.: Наука, 1980. – 303с.

2.                       Пономаренко Е.П. Поверхностное упрочнение и защита стальных изделий/ Е.П. Пономаренко, В.К. Супрунчук, В.Д. Фоменко – Днепропетровск: Проминь, 1970. – С.3–17.

3.                Костецкий Б.И. Изменение дислокационной структуры стали при деформации в присутствии поверхностно–активных веществ / Б.И., Костецкий, Л.Ф. Колесниченко // Доклады АН СССР, 1964. – Т. 157, №3.– 574с.

4.                Кидин И.Н. Износостойкость борохромированных и боросилицированных диффузионных слоев // И.Н Кидин, В.А. Волков, А.А. Алиев и др. // Металлы и терм. обработка металлов. – 1977.–№ 6.–С.35–37.

5.                Самсонов Г.В. Тугоплавкие покрытия / Г.В. Самсонов, А.П. Эпик – М.: Металлургия, 1973. – 400с.

6.                Пат. №60393 Україна, Спосіб відновлення працездатності ремонтних шестеренних мастильних гідронасосів / Клімін В.В., Кіндрачук М.В., Герасимова О.В., Костін В.А., Кліміна Ю.В., Подлєсний В.В., Перро Д.М.; заявл. від 02.06.2010 ; опубл. 25.06.2010, Бюл. № 12.

7.                       Гущин Л.К. Исследование износостойкости композиционных боросилицидных покрытий эвтектического типа, полученных при нагреве ТВЧ / Л.К Гущин, В.А. Витченко, В.Н Шалобин // Диффузионное насыщение и покрытие на металлах. – К.: Наук. думка, 1977. – С.108–110.

8.                                   Справочник: В 2-х кн. Трение, изнашивание, смазка: / Под ред. И.В. Крагельского,  В.В. Алисина. - М.: Машиностроение, 1978. - Кн. 1. - 400 а; Кн. 2.− 358с.

9.                       Панарин В.Е. Возможности управления триботехническими свойствами эвтектических газотермических покрытий на основе железа с фазами внедрения / В.Е. Панарин, О.В. Микуляк, М.В. Киндрачук // Трение и износ. – 1985. – Т. 4, № 5. – С.932–936.

10.                Плетнев Д.В. Основы технологии износостойких и антифрикционных покрытий / Д.В. Плетнев, В.Н. Брусенцова – М.: Машиностроение, 1968.− 272с.

11.                  Ворошнин Л.Г. Повышение износостойкости чугунных отливок поверхностным легированием / Л.Г. Ворошнин, А.Н. Минкевич, Н.Б. Сучков // Вестник машиностроения. – 1973. – № 5. – С.38–42.

12.                  Гаркунов Д.Н. Триботехника (износ и безизносность): Учебник. – 4-е изд., перераб. и доп. / Д.Н. Гаркунов // – М.: „Издательство МСХА”, 2001.− 616с.

13.                  Голубец В.М. Влияние лазерной обработки на изнашивание деталей в абразивно–масляной среде / В.М Голубец , М.И Мойса, Ю.И. Бабей  и др.// Физ.-хим. механика материалов. – 1972.– № 4. – С.114–115.

14.                Новиков Н.В. Методы упрочнения поверхностей машиностроительных деталей / Н.В. Новиков, А.А. Бидный, Б.А. Ляшенко и др. // - К. : АН УССР ИСМ, 1989. - 111с.

15.                  Коровчинский М. В. Теория зксперимента на изнашивание при локальном линейном контакте / М. В. Коровчинский // Машиноведение. – 1985. -№1. - С. 98-105.

16.                  Фролова Ф.П. Причины сцепления никель–карбид кремния покрытий с алюминиевым сплавом. / Ф.П. Фролова, И.И. Житкевич, Е.С. Михайленец // Тр. АН Лит.ССР, 1975.– № 5 (114). – С.21–28.

17.                  Любарский И.М. Металлофизика трения / И.М. Любарский, Л.С. Палатаик– М: Металлургия, 1976.− С.176.

18.           Клімін В.В. Вплив об’ємної гарячої пластичної деформації на процеси азотування та триботехнічні властивості конструкційної сталі 18ХГТ / В.В. Клімін // Проблеми трибології (Problems of Tribology) - Хмельницький.: ХНУ, 2011. - №2. – С.91 – 95.

19.           Кіндрачук М.В. Випробування на зносостійкість зразків після відновлення гарячим пластичним деформуванням / [М.В Кіндрачук, В.В. Клімін, О.В. Диха, О.Ф.Терентієв] // Проблеми трибології (Problems of Tribology) - Хмельницький.: ХНУ, 2010. - № 2. – С. 30 – 36.

20.                  Костецкий Б.И. Структурно–энергетическая приспосабли-ваемость материалов при трении / Б.И. Костецкий // Трение и износ. – 1985. – Т.6, №2. – С.201–212.

21.          Крагельский И.В. Трение и износ / И.В. Крагельский // – М.: Машиностроение, 1968. – 480с.

22.                Попов А.Н. Повышение износостойкости мелкоразмерного режущего инструмента нанесением алмазоподобных покрытий и многослойных систем на их основе / А.Н. Попов, А.В. Рогачев, А.И. Егоров // Трение и износ. – 2003. – Т.24, № 4. – С. 443–447.

23.                  Гаркунов Д.Н. Триботехника: Учебник для студентов втузов. / Д.Н. Гаркунов – М.: Машиностроение, 1989.− 328с.

24.                  Карпенко В.Г. Влияние диффузионных покрытий на прочность стальных изделий / В.Г.Карпенко, В.И. Похмурский, В.Б. Далисов и др. – К.: Наук. думка, 1971.− 168с.

25.                  Мельник П.И. Технология диффузионных покрытий / П.И. Мельник // – К.: Техніка, 1978. – 150с.

26.                  Горский В.В. О строении легированных кислородом структур в контактной зоне трения никеля / В.В. Горский, А.Н. Чубенко,  И.А. Якубцов // Металлофизика. –1987. – Т. 9, № 2. – С. 116 –117.

27.                Юдин Е.М. Шестеренные насосы / Е.М. Юдин  - М.: Машиностроение. - 1964 г, 236с.

28.                  Лучка М.В. Износостойкие диффузионно–легированные композиционные покрытия / М.В. Лучка, М.В. Киндрачук, П.И. Мельник  – К.: Техника, 1993. – 143с.

29.                  Присевок А.Ф. Исследование механизма разрушения сплавов при их трении о закреплённые абразивные зёрна / А.Ф Присевок, Г.М. Яковлев, В.И. Даукнис // Прогрессивная технология машиностроения. – Минск: Вышейшая школа, 1971.– С. 120–126.

30.                  Костецкий Б.И. Механохимические процессы при граничном трении / Б.И. Костецкий, М.Э. Натансон, Л.И Бершадский. –М: Наука, 1972.− С.170.

31.                  Кузьменко А.Г. Изнашивание как процесс зарождения и развития трещин / А.Г. Кузьменко, Я.Н. Гладкий  // Проблемы трибологии. –1997. – №2. – С.46–64.

32.                  Бабей Ю.И О природе белых слоев, возникающих в процессе некоторых видов обработки стали // Ю.И. Бабей, Б.Ф. Рябов, В.М. Голубец и др.// Физ.–хим. механика материалов. – 1973. – № 4. – С.33–39.

33.                Тихонович Т.Н.Структурообразование, свойства и технология получения защитных композиционных электролитических боридных покрытий на основе металлов семейства железа : дис. канд. техн. наук: 05.16.01. / Татьяна Николаевна Тихонович – К., 1989. – 145с.

34.           Маслюк В.А., Напара – Волгина С.Г. Слоистые порошковые износо– и коррозионностойкие материалы инструментального и триботехнического назначения. Структура и свойства / В.А. Маслюк, С.Г. Напара – Волгина // Порошковая металлургия. – 2003. – №3/4. – С. 17–23.

35.                Лучка М.В. Покриття градієнтного типу поверхні трибоконтакту ковзанням М.В. Лучка – К., 1998. − С.53. (Препр. ІПМ НАН України; 98–8).

36.                         Liu Z. Friction of lubricated layered surfaces / Z. Liu, J Sun, W. Shen // Tribology Transactions. - 2002. - № 45,2. - P. 153-160.

37.                Проскуренков Ю.Г. и др. Объемное дорнование отверстий / Ю.Г. Проскуренков - М.: Машиностроение. – 1984. 224с.

38.                  Бершадский Л.И. Самоорганизация и надёжность трибосистем / Л.И. Бершадский – К.: Знание, 1984.− 20с.

39.           Кузьменко А.Г. Методи розрахунків та випробувань на зношування та надійність / А.Г. Кузьменко // – Хмельницький, ТУ Поділля - 2002.−150с.

40.                Grafen W. Acetylene low-pressure carburizing –a novel and superiory carburizing technology / W. Grafen, B. Edenhofer. // Heat treatment of metals- 1999. -Vol. 26, № 4. - P. 79-85.

41.                         Справочник по триботехнике. Т.3. Триботехника антифрикционных, фрикционных и сцепных устройств. Методы и средства триботехнических испытаний / Под ред. М. Хебды, А.В. Чичинадзе - М.: Машиностроение, 1992.− 730с.

42.                Запорожец В.В. Динамические характеристики прочности поверхностных слоев и их оценка / В.В. Запорожец // Трение и износ. –1980. –Т. 1, № 4. –С. 602–609.

43.                Самсонов Г.В. Исследование процесса формирования композиционных покрытий на основе карбида титана / Г.В. Самсонов, Г.Л. Жунковский, М.В. Лучка // Порошковая металлургия.– 1976.– № 7.– С.53–56.

44.           Sato J. Fretting wear of stainless steel / J Sato, M. Sato, S. Yamamoto  // Wear.-1981.- №69.- P. 167-177.

45.                         Михеев В.А. Новый метод испытания смазочных материалов на четырех шариковой машине трения / В.А. Михеев, Е.М. Никоноров , К.А. Семенов// Трение, износ и смазочные материалы: Тр. междунар. науч. конф. -1985.- Т. 1.- С. 415-418.

46.                Коваленко В.С. Упрочнение и легирование деталей машин лучом лазера / В.С. Коваленко, Л.Ф. Головко, В.С. Черненко // – К.: Техника, 1990.− 192с.

47.                Мірненко В.І. Аналіз стану та перспективи розвитку основних технологічних процесів і методів відновлення та зміцнення конструкційних елементів літальних апаратів військового призначення / В.І. Мірненко, В.Т. Марценківський, О.В. Радько // Труди академії : зб. наук. пр. / Нац. акад. оборони України. – 2006. - № 68. – С. 230 – 237.

48.           Клімін В.В. Применение метода горячей пластической деформации для восстановления конструктивных параметров и повышения износостойкости тяжело нагруженных деталей / В.В. Клімін, Ю.М. Білик // Проблеми тертя та зношування. − К.-2006. − №46. − С. 76-83.

49.                Федорченко И.М. Химико–термическая обработка металлов и сплавов с электролитическими покрытиями / И.М. Федорченко, Ю.А. Гуслиенко, М.В. Лучка // Защитные покрытия на металлах. 1981. – Вып. 15. – С.24–28.

50.                Булычов С.И. Испытание материалов непрерывным вдавливанием индентора / В.П. Алехин, С.И. Булычов / – М.: Машиностроение, 1990. – 224с.

51.                Мишин В. Н. Исследования износостойкости борированной стали / В.Н. Мишин, Е.В. Шадричев // Доклады 25 научно-технической  конференции Северо-Западного заочного политехнического института. - Л., 1981. С.40-44.

52.                Семенюк И.М. Износостойкость хромированных деталей сельскохозяйственных машин / И.М. Семенюк – М.: Машгиз, 1953. – С.399–406.

53.                Быкова М.И. Комбинированные никелевые покрытия с повышенной твердостью и износостойкостью / М.И. Быкова, Л.И. Антропов // Получение твердых износостойких гальванических покрытий. – М.: МДНТП, 1970. - С.106–110.

54.                                   Проников А.С. Износ и долговечность станков / А.С. Проников. - М.: Машгиз, 1957. − 254с.

55.           Клімін В.В. Применение специальной термомеханической обработки для компенсации износа деталей узлов трения / В.В. Клімін // Проблеми тертя та зношування. − К. - 2007. − № 47. − С. 58-66.

56.                Справочник по геометрическому расчету эвольвентных зубчастых и червячных передач. / Под ред. Болотковского И.А.// М.: Машиностроение– 1986, 448с.

57.                Варченко В.Т. Методика триботехнических испытаний упрочненных железнодорожных крестовин / В.Т. Варченко //– К.,1990. – 20с. (Препр./АН УССР, Ин–т пробл. прочн.; 90–7).

58.                Ясь Д. С.Методи відновлювання та підвищення довговічності деталей машин легкої промисловості: навчальний пособник / Д.С. Ясь - К. : УМК ВО, 1992. - 364с.

59.                                   Крагельский И.В. Основи расчетов на трение и износ / И.В. Крагельский, М.Н. Добычин, В.С. Комбалов - М.: Машиностроение, 1977. – 576с.

60.          Крагельский И.В. Трение и износ / И.В. Крагельский // – М.: Машиностроение, 1968. – 480с.

61.                Хрущев М.М. Основные положення к методам испытания на
изнашивание / М. М. Хрущев // Труды Всесоюзной конференции по трению и износу в машинах. Т. 1.2. - М.: Изд-во АН СССР, 1938. - С. 110-122.

62.                Кузьменко А.Г. Методи розрахунків та випробовувань на зношування та надійність / А.Г. Кузьменко - Хмельницький, : ТУ Поділля - 2002.− 150с.

63.                Гарбар И.И. Пространственно–временная эволюция фрагментированных структур при фрикционном нагружении / И.И. Гарбар // Теоретическое и экспериментальное исследование дисклинаций. – Ленинград: ФТИ, 1986.–С. 98–107.

64.                Шурин А.К. Износостойкие наплавки эвтектическими сплавами на основе железа // А.К. Шурин, В.Е. Панарин, М.В. Киндрачук и др.// Защитные покрытия на металлах. – 1983. – Вып.17. – С.40–43.

65.                Пашечко М.И. Формирование и фрикционная стойкость эвтектических покрытий / М.И. Пашечко, В.М. Голубец, М.В. Чернец // – К.: Наук. думка, 1993.− 343с.

66.                Унксов Е.П. Теория пластических деформаций металлов / Е.П. Унксов, А.Г. Овчинников  - М.: Машиностроение, 1986. – 600с.

67.                         Horng J. H. Contact analysis of rough surfaces under transition conditions in sliding line lubrication / J. H.- Horng - 1998. - Wear 219. - P. 205-215.

68.                Тылкин М.А. Справочник термиста ремонтной службы / М.А. Тылкин – М.: Металлургия, - 1981. – 648с.

69.           Поляков Б.Б. К вопросу о лабораторних испытаниях материалов узлов трения / Б.Б. Поляков // Трение и износ. - 1990. - Т. 11, № 4. - С. 668-674.

70.                Ванин Г.А. Микромеханика композиционных материалов / Г.А. Ванин  – К.: Наук. думка, 1985.− 302с.

71.                Шведков Е.Л. и др. Словарь – справочник по трению, износу и смазке деталей машин /  Е.Л. Шведков – Киев: «Наукова думка», 1979. – 187с.

72.                Сорокін Г.М., К вопросу повышения износостойкости сталей / Г.М. Сорокін – Трение и износ, 1992, том 13, №3, стор.443−450.

73.           Ахтизарова С.Л. Оптимизация эксперимента в химии и химической технологии / С.Л. Ахтизарова, В.В. Кафаров – М.: Высш. школа, 1978. – 318с.

74.           Винер Н. Кибернетика или управление и связь в животном и машине / Н. Винер –  М.: Советское радио, 1958. – 214с.

75.           Винарский М.С. Планирование эксперимента в технологических исследованиях / М.С. Винарский, М.В. Лурье – К.: Техніка, 1975. – 168с.

76.           Налимов В.В. Статистически